Способ измерения длины металлической трубы

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в предлагаемом способе измерения длины металлической трубы, при котором контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью, в совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания ТЕМ-типа как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, при девиации их частоты и измеряют одну из колебательных характеристик отрезка длинной линии, по которой судят о длине металлической трубы, в качестве измеряемой колебательной характеристики используют разность ƒn+p - ƒn резонансных частот fn+p и fn электромагнитных колебаний, соответствующих числам n+р и n полуволн стоячей электромагнитной волны вдоль отрезка длинной линии, возбуждаемых последовательно в данном отрезке длинной линии; n=1, 2, …; p=1, 2, …. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа измерения. 1 ил.

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях.

Известны механический способ измерения длины изделий и реализующее его устройство (SU 313070, 26.10.1971). Согласно им контролируемое изделие перемещают протяжным устройством в осевом направлении. Синхронно с этим приводят во вращение роликовый датчик пути, отсчитывая длину изделия как превышение некоторой базовой величины, обозначенной стационарными датчиками. Недостатками этих способа и устройства являются контактность измерений, часто неприемлемая на практике; громоздкость оборудования (его двойная длина); невысокие точность измерения и быстродействие. Точность измерения снижена вследствие проскальзывания изделия относительно ролика.

Известно также техническое решение (SU 442361, 18.07.1975), которое содержит описание способа измерения, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому способу, и принятое в качестве прототипа. Согласно этому способу-прототипу, контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью. В совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания как в отрезке длинной линии. Измеряя колебательные характеристики отрезка длинной линии, в частности, его резонансную частоту электромагнитных колебаний, судят о длине металлической трубы. Недостатком данного способа являются его ограниченные функциональные возможности, вызванные невысоким быстродействием: быстродействие мало из-за необходимости применения нескольких резонансных масштабных датчиков и их опроса; его нельзя применить при измерении длины труб, которые изменяются в широких пределах, например 1,5÷9 м при контроле труб мелкого сортамента (диаметром 6÷18 мм); оно мало также вследствие используемого при этом достаточно широкого диапазона девиации частоты генератора электромагнитных колебаний.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа измерения.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом способе измерения длины металлической трубы, при котором контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью, в совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания ТЕМ-типа как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, при девиации их частоты и измеряют одну из колебательных характеристик отрезка длинной линии, по которой судят о длине металлической трубы, в качестве измеряемой колебательной характеристики используют разность ƒn+p - ƒn резонансных частот ƒn+p и ƒn электромагнитных колебаний, соответствующих числам n+р и n полуволн стоячей электромагнитной волны вдоль отрезка длинной линии и возбуждаемых последовательно в данном отрезке длинной линии; n=1, 2, …; р=1, 2, ….

Предлагаемый способ поясняется чертежом.

На фиг. 1 схематично показана схема устройства для реализации способа измерения длины металлической трубы.

Устройство, реализующее способ, содержит: трубу 1, диэлектрическую опору 2, металлическую плоскость 3, элемент связи 4, линию связи 5, электронный блок 6, регистратор 7.

Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.

В способе-прототипе информативным параметром является резонансная частота электромагнитных колебаний отрезка длинной линии, соответствующая основному или какому-либо более высокому типу ТЕМ-колебаний (гармонике).

Согласно данному способу, для проведения измерений длины металлической трубы используют другой информативный параметр - расстояние по частотной оси - разность ƒn+p - ƒn резонансных частот ƒn+p и ƒn электромагнитных колебаний двух каких-либо соседних или иных типов ТЕМ-колебаний (гармоник), соответствующих числам n+р и n полуволн стоячей электромагнитной волны вдоль отрезка длинной линии, возбуждаемых последовательно в данном отрезке длинной линии; n=1, 2, …; p=1, 2, ….

Эти резонансные частоты ƒn и ƒn+p выражаются следующими формулами:

В этих формулах n=1, 2, …; р=1, 2, … - номера гармоник (типов ТЕМ-колебаний), возбуждаемых в данном отрезке длинной линии; с - скорость света; ε и μ - соответственно, относительное значение диэлектрической и относительное значение магнитной проницаемости среды в пространстве, где расположены проводники рассматриваемого отрезка длинной линии; в данном случае, характеризуемом расположением проводников в воздухе, можно считать, что ε=1 и μ=1.

Следовательно, как следует из (1) и (2), разность ƒn+p - ƒn резонансных частот ƒn, и ƒn+p при ε=1 и μ=1 есть

Следовательно, значение ƒn+p - ƒn не зависит от номера n гармоники (типа ТЕМ-колебаний), а зависит только от номера р - числа, соответствующего расстоянию по частотной оси между значениями резонансных частот ƒn и ƒn+p с произвольным (неизвестным) номером n. В частности, в качестве этих частот могут быть выбраны частоты ƒ1 и ƒ2, соответствующие двум соседним гармоникам с наименьшими значениями резонансных частот, что имеет место р=1. Тогда формула (3) принимает следующий вид:

При этом в качестве резонансных частот ƒn, и ƒn+1 могут быть выбраны частоты ƒ1 и f2, соответствующие двум соседним гармоникам с наименьшими значениями резонансных частот, что имеет место при n=1. Тогда ƒ21=с/2l. Тогда при изменении длины металлической трубы в пределах от значения l=1,5 до значения l=9 м изменение (уменьшение) резонансной частоты (расстояние по частотной оси между двумя соседними гармониками) при произвольном значении n изменяется в пределах 100÷16,7 МГц. При использовании 1-ой (n=1) и 3-ей (n=3) гармоник будем иметь: ƒ31=с/l; тогда при изменении значения l в пределах 1,5÷9 м соответствующее изменение ƒ31 составляет 200÷33,4 МГц.

Такие же значения разности частот гармоник имеют место при работе на более высоких частотах, соответствующих гармоникам с более высоким значением n, т.е. в тех случаях, когда вдоль отрезка длинной линии образуется стоячая волна с большим числом полуволн n.Тогда для измерений возможно применять генераторы высокой частоты с малой ее девиацией, требуемой для проведения измерений во всем диапазоне изменения длины контролируемой трубы.

Согласно предлагаемому способу, в рассматриваемом отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, возбуждают электромагнитные колебания как в резонаторе с колебаниями типа ТЕМ.

Для образования данного резонатора - разомкнутого на концах отрезка длинной линии - контролируемую трубу 1 располагают на диэлектрических опорах 2 (роликах) над металлической плоскостью 3 (фиг. 1). С помощью элемента связи 4, которой может являться металлическая петля (индуктивность), линии связи 5 (коаксиальный кабель) в таком отрезке длинной линии возбуждают электромагнитные колебания с применением высокочастотного генератора, входящего в состав электронного блока 6. Частота генератора изменяется в некоторых пределах, соответствующих диапазону изменения длины контролируемой трубы в рабочем диапазоне. В этом же электронном блоке 6 производят измерение информативного параметра - разности резонансных частот выбранных гармоник отрезка длинной линии, возбуждаемых в нем последовательно при девиации частоты генератора. К электронному блоку 6 подсоединен регистратор 7, выходной сигнал которого соответствует значению информативного параметра - разности резонансных частот отрезка длинной линии.

Для контролируемых металлических труб выбором частоты генератора и малого диапазона ее девиации можно оптимизировать чувствительность такого датчика длины металлической трубы в рабочем диапазоне ее изменения. При этом имеет место монотонность зависимости информативного параметра от этой длины. Данный способ измерения достаточно просто реализуем. Он может найти применение на практике там, где требуется производить высокоточные бесконтактные измерения длины металлической трубы в широких пределах ее изменения.

Способ измерения длины металлической трубы, при котором контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью, в совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания ТЕМ-типа как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, при девиации их частоты и измеряют одну из колебательных характеристик отрезка длинной линии, по которой судят о длине металлической трубы, отличающийся тем, что в качестве измеряемой колебательной характеристики используют разность ƒn+pn резонансных частот ƒn+p и ƒn электромагнитных колебаний, соответствующих числам n+p и n полуволн стоячей электромагнитной волны вдоль отрезка длинной линии и возбуждаемых последовательно в данном отрезке длинной линии; n=1, 2, …; p=1, 2, ….



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области нефтедобычи и геологических исследований, а именно к устройству для спуска глубинно-насосного оборудования. Предложено устройство, содержащее корпус, катушку, закрепленную в корпусе, с возможностью вращения в нем, содержащую намотанный на нее кабель с заранее известными параметрами, шкив, закрепленный в корпусе, через который кабель, разматываемый с катушки, спускается в скважину; метку, закрепленную на шкиве, блок обнаружения метки, выполненный с возможностью обнаружения метки и передачи сигнала обнаружения на блок измерения, блок измерения, выполненный с возможностью принимать сигнал обнаружения от блока обнаружения метки, вычислять глубину спуска кабеля как произведение количества принятых сигналов обнаружения на длину окружности шкива.

Изобретение относится к области нефтедобычи и геологических исследований, а именно к устройству для спуска глубинно-насосного оборудования. Заявлено устройство, содержащее корпус, катушку, закрепленную в корпусе с возможностью вращения в нем, содержащую намотанный на нее кабель с заранее известными параметрами, электродвигатель, закрепленный в корпусе, функционально соединенный с катушкой с возможностью ее вращения; шкив, закрепленный в корпусе, через который кабель, разматываемый с катушки, спускается в скважину; метку, закрепленную на шкиве, блок обнаружения метки, выполненный с возможностью обнаружения метки и передачи сигнала обнаружения на блок измерения, блок измерения, выполненный с возможностью принимать сигнал обнаружения от блока обнаружения метки, вычислять глубину спуска кабеля как произведение количества принятых сигналов обнаружения на длину окружности шкива.

Изобретение относится к машиностроению для легкой промышленности и может быть использовано в машинах для измерения длины движущихся длинномерных легкодеформируемых композитных материалов в условиях, не исключающих их проскальзывание и деформацию.

Настоящее изобретение относится к способу мониторинга скручивания кабеля, содержащему этапы обеспечения кабеля, имеющего внешнюю поверхность и проходящего вдоль продольного направления, причем кабель снабжен, по меньшей мере, одной идентификационной меткой, предпочтительно радиочастотной идентификационной меткой, расположенной на угловом положении метки в плоскости поперечного сечения, выполненного перпендикулярно продольному направлению, и эта, по меньшей мере, одна метка сохраняет идентификационный код метки и способна передавать электромагнитный сигнал метки; опроса, по меньшей мере, одной идентификационной метки для приема электромагнитного сигнала метки; и детектирования электромагнитного сигнала метки; в котором этап детектирования электромагнитного сигнала метки содержит этап считывания идентификационного кода метки и определения углового положения, по меньшей мере, одной идентификационной метки.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов (стальных труб, прутков, рельс, канатов, проволок и т.п.) в процессе их изготовления или эксплуатации.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения длины труб. .
Изобретение относится к способам определения геометрических параметров различных объектов. .

Изобретение относится к области автоматизации производственных процессов в машиностроении и может быть использовано для контроля положения металлических и неметаллических изделий без механического контакта с ними.

Изобретение относится к способу подсчета сегментов труб на скважине. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильном и швейном производстве. .

Использование: для контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов. Сущность изобретения заключается в том, что размещают диэлектрический материал на поверхности предварительно оттарированного датчика контроля толщины тонкопленочных диэлектрических материалов, содержащего электроды, выполненные в виде двух плоских гребенок, имеющих зубья и основание в виде плоских прямоугольников, соединенных между собой и нанесенных на плоское диэлектрическое основание, при этом зубья одной гребенки размещают между зубьями второй гребенки с образованием равномерно чередующихся зубьев и зазоров между ними, причем ширину зазора между зубьями выполняют равной ширине зуба, с последующим определением изменения емкости датчика и толщины тонкопленочного диэлектрического материала по изменению емкости датчика, при этом с двух диаметрально расположенных углов датчика устанавливают дополнительные электроды таким образом, что на каждом упомянутом углу размещается по меньшей мере два плоских Г-образных электрода, причем внутренний Г-образный электрод образуют зубом и основанием соответствующей плоской гребенки, при этом потенциал дополнительных электродов обеспечивают по величине и знаку равным потенциалу вблизи расположенного электрода, образующего гребенку.

Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство для индикации износа содержит внешний корпус, имеющий отверстие, проходящее частично через него, и датчик внутри отверстия.

Область применения: изобретение относится к геофизическим исследованиям технического состояния нефтегазовых скважин и может быть использовано для обнаружения различных дефектов в нескольких колоннах скважин.

Использование: для контроля технологических процессов изготовления печатных плат. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля отклонений ширины проводников от номинальных значений при изготовлении печатной платы содержит расчет волнового сопротивления проводника в виде микрополосковой линии на двусторонней печатной плате при заданных значениях диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации и ширины тестируемого проводника; на тестовой плате с заданными значениями диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации с помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец с тестируемым проводником заданной ширины; с помощью динамического рефлектометра измеряют волновое сопротивление тестируемого проводника; находят разность между значениями расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника и измеренного волнового сопротивления проводника на тестовом образце печатной платы; рассчитывают коэффициент влияния относительной погрешности ширины тестируемого проводника на погрешность волнового сопротивления; относительную погрешность волнового сопротивления проводника тестового образца делят на рассчитанный коэффициент влияния, найденное результирующее значение показывает относительную производственную погрешность ширины проводника в тестируемом фотолитографическом процессе формирования проводников печатной платы; умножая относительную производственную погрешность на номинальное значение ширины тестируемого проводника, находят абсолютную производственную погрешность ширины проводников печатной платы.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой электромагнитный преобразователь и может быть использовано при неразрушающем контроле толщины покрытия из непроводящего материала на токопроводящей подложке.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостному датчику для измерения расстояния до мишени в литографическом устройстве. Сущность: емкостная измерительная система содержит датчик (30), имеющий тонкопленочную структуру, имеющую первый изолирующий слой (34) и первую проводящую пленку, содержащую измерительный электрод (31), сформированный на первой поверхности первого изолирующего слоя (34), и вторую проводящую пленку, содержащую задний охранный электрод (35).

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого устройства является повышение стабильности измерения контролируемого параметра.

Стержень предназначен для определения положения поршня гидроцилиндра. Стержень содержит несколько установленных вдоль оси измерительного стержня и электрически соединенных между собой детекторных элемента, которые реагируют на магнитное поле магнита.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для обнаружения замкнутых микротрещин на токопроводящем покрытии, нанесенном на диэлектрик. Способ контроля целостности токопроводящего покрытия на диэлектрическом материале, включающий операции размещения с зазором плоского электрода, измерения электрической емкости между плоским электродом и поверхностью токопроводящего покрытия, перемещения электрода, операцию сравнения электрических емкостей, при этом плоский электрод устанавливают на подвижном электроприводе, соединенном с регистратором.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных гидроцилиндров.

Изобретение относится к измерительной технике, более конкретно к устройству измерения перемещений, имеющих большое значение в робототехнике, прецизионных механизмах при эксплуатации сооружений и металлоконструкций и т.д.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в предлагаемом способе измерения длины металлической трубы, при котором контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью, в совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания ТЕМ-типа как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, при девиации их частоты и измеряют одну из колебательных характеристик отрезка длинной линии, по которой судят о длине металлической трубы, в качестве измеряемой колебательной характеристики используют разность ƒn+p - ƒn резонансных частот fn+p и fn электромагнитных колебаний, соответствующих числам n+р и n полуволн стоячей электромагнитной волны вдоль отрезка длинной линии, возбуждаемых последовательно в данном отрезке длинной линии; n1, 2, …; p1, 2, …. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа измерения. 1 ил.

Наверх