Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности

Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может использоваться для бесконтактного измерения высоты подъема поезда на магнитной подвеске над полотном. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерений. На расстоянии х от металлической поверхности 4 расположены открытые торцы отрезка волновода (ОВ) 2, выполненного П-образным. В образованном резонаторе СВЧ-генератор 1 частотно-модулированных колебаний возбуждает колебания. С помощью индикатора 3, подключенного к ОВ 2, определяется резонансная частота. Для повьшения точности измерения торцы ОВ 2 имеют прямоугольное сечение и взаимно перпендикулярны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с S (/) 4 35 гхр./

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А") (19) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3735282/24-09 (22) 28.04.84 (46) 30.05.86. Бюп. N - 20 (71) Ордена Ленина институт проблем управления (72) А.С.Совлуков и Г,Г.Алексанян (53) 621.317.39(088.8) .(56) Rzepecka М.А., Stuchly SS. Noncontact measurement of metal tape

thickness using microwave instrumen—

tation. — Journal of Microwave Power, 1971, vol 6, И 1, р.5-14.

Soga Н. А new microwave thickness

gauge. — Journal of Microwave Power, 1973, vol. 8, No 3, р ° 253-266. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЙ ДО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (Я) 4 G 01 N.22/00, С 01 В 7/14 (57) Изобретение может использоваться для бесконтактного измерения высоты подъема. поезда на магнитной подваске над полотном. Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерений. На расстоянии х от металлической поверхности 4 расположены открытые торцы отрезка вслновода (ОВ)

2, выполненного П-образным. В образованном резонаторе СВЧ-генератор 1 частотно-модулированных колебаний возбуждает колебания. С помощью индикатора 3, подключенного к ОВ 2, определяется резонансная частота. Для повышения точности измерения торцы ОВ

2 имеют прямоугольное ечение и взаимно перпендикулярны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1234761 г

-) с

2 ГЕ где R—

1 радиус отрезка волновода 2; его длина; первый корень производной функции Бесселя нулевого порядка (I, (х) = 0); скорость света; диэлектрическая проницаемость среды в отрезке волновода 2 и в пространстве между его торцом и контролируемой металлической поверхностью 4.

Изобретение относится к измеритель ной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения малых расстояний (зазоров) до металлических поверхностей, например для измерения высоты подъема над полотном поезда на магнитной подвеске (высокоскоростного наземного транспорта).

Цель изобретения — повьппение чувствительности, а также. повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения расстояний до металлической поверхности, на фиг.2 — конструкция отрезка волновода.

Устройство для измерения расстояний до Металлической поверхности содержит СВЧ-генератор.1 частотно-модулированных колебаний, отрезок вол-, новода 2, выполненный П-образным, индикатор 3.

Устройство для измерения расстояния до металлической поверхности работает следующим образом.

СВЧ-генератор 1 возбуждает электромагнитные колебания в резонаторе, образованном отрезком волновода 2 и находящемся на расстоянии х от его открытых торцов металлической поверхностью 4. Резонансная частота f электромагнитных колебаний этого резонатора определяется индикатором 3, например регистратором резонансной частоты.

Для резонаторов, образованных с помощью короткозамкнутого на одном конце отрезка волновода и металлической поверхности, находящейся на расстоянии х от другого открытого конца отрезка волновода, резонансная частота f, определяется как частота цилиндрического резонатора длиной

1 + х и с колебаниями типа Н„ .

Резонансная частота К радиоволновой системы, состоящей иэ отрезка волновода 2 П-образной формы, открытого на обоих торцах и находящегося

5 на расстоянии х от металлической поверхности 4, и этой поверхности, имеет вид с х, г РR к — — (") + (- — — -) г 2 gR в 1+ 2х

Сравнивая величины p,è чувстви-.

Зй тельности = — — —, соответствующие дх известному и данному устройствам, которые имеют вид: (0i )

20 дх г (2 ГГ (Li2x) где f,, 6 — начальные (при х = 0) частоты, получим

Р, (х„fh) .t,я/(Q+2x)3 + „ — =2

Р, (х„М +(pR f(Е+2.)у Е+гх

Поскольку х « 1, последнюю формулу можно записать следующим образом!

30 гг Зх

=2 (1 — — — — ), 1, 1 У т.е. датчик в виде П вЂ” образного волновода 2, открытого на обоих торцах (с двумя "рабочими" торцами), обладает почти вдвое большей чувствительностью по сравнению с датчиком малых

l расстояний на основе волновода с одним "рабочим" торцом.

С целью повышения точности измерения отрезок волновода 2 имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны (фиг.2). При близ45 ком или контактном расположении взаимно перпендикулярных торцов отрезка волновода 2, скрученного вдоль оси о на 90, обеспечивается возможность проведения локальных измерений, что требуется, например, в системах очувствления роботов, а также повьппается точность в других задачах измерения малых расстояний, например в упомянутой выше задаче измерения малого расстояния (зазора) экипажа поезда на магнитной подвеске, когда на наклонных участках пути и при люфтах экипажа, открытые торцы отрезка волново1234761

Составитель P.Êóçíåöîâà

Редуктор Л.Авраменко Техред M.Õoäàíè÷ Корректор А.Обручар

Заказ 2978/47 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5,Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãîðoä, ул.Проектная, 4. да могут находиться на разном расстоянии от металлической поверхности.

Формула и з обретения

1. Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности, содержащее СВЧ-генератор частотномодулированных колебаний, к выходу которого подключен отрезок волновода, 1О . разомкнутый на одном конце, обращенном к исследуемой металлической поверхности, и индикатор, соединенный с отрезком волновода, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительнрсти, отрезок волновода выполнен П-образным, при этом второй его конец разомкнут и его торец расположен в одной плоскости с торцом другого конца отрезка волновода.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью ловышения точности измерений, отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны.