Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известен способ, реализующий импульсный метод измерения толщины покрытия (см. В.А.Викторов, Б.В.Лункин. А.С.Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов, 1998, стр.55-56), в котором по величине интервала времени между максимумами огибающих радиоимпульсов, отраженных от границы слоя, судят о толщине покрытия.
Недостатком этого известного способа является сложность выполнения условия полного разрешения отраженных от границы слоя сигналов в зависимости от изменения толщины контролируемого покрытия.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения толщины слоя, реализующий геометрический метод измерения толщины в режимах на отражение и на прохождение электромагнитного луча (см. В.А.Викторов, Б.В.Лункин, А.С.Совлуков. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов, 1998, стр.51-52). В устройстве, реализующем указанный способ, по величине расстояния между лучом, отраженным от передней поверхности слоя или прошедшим через нее, и лучом, отраженным от задней поверхности слоя или прошедшим через нее, определяют толщину слоя.
Недостатком данного геометрического способа следует считать сложность разделения отраженных от передней поверхности и от задней поверхности слоя сигналов или прошедших через них. Задачей заявляемого технического решения является упрощение процедуры получения информативного сигнала о толщине контролируемого диэлектрического покрытия.
Поставленная задача решается тем, что в способе определения толщины диэлектрического покрытия, нанесенного на диэлектрическое основание, предусматривающем зондирование диэлектрического покрытия электромагнитным сигналом приемопередающей антенны и прием прошедшего через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающего сигнала приемной антенны, улавливают отраженный от зондируемой поверхности контролируемого покрытия сигнал приемопередающей антенной, измеряют время запаздывания между зондирующим и проникающим сигналами и время запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами, вычисляют разность этих измеренных времен запаздывания и толщину диэлектрического покрытия dп определяют по формуле
где с - скорость распространения электромагнитного сигнала в воздухе; Δτ - разность времен запаздывания сигналов; x1 - расстояние между приемопередающей антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания; do - толщина диэлектрического основания; х2 - расстояние между приемной антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что при зондировании поверхности контролируемого диэлектрического покрытия электромагнитным сигналом, по разности измеренных времен запаздывания между зондирующим и прошедшим через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающим сигналами и между зондирующим и отраженным от поверхности диэлектрического покрытия сигналами определяют толщину диэлектрического покрытия.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу определения толщины диэлектрического покрытия на основе изменения времени запаздывания между зондирующим и проникающим сигналами и между зондирующим и отраженным сигналами с желаемым техническим результатом, т.е. упрощением процедуры получения информативного о толщине сигнала.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство, реализующее данное техническое решение, содержит микроволновой генератор 1, соединенный с первым плечом тройника 2, подключенный со вторым плечом к первому входу измерителя времени запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами 3, соединенный вторым входом с третьим плечом циркулятора 4, подключенный вторым плечом к приемопередающей антенне 5, излучающую в сторону поверхности диэлектрического покрытия 6, нанесенного на диэлектрическое основание 7, вычислитель разности времен запаздывания 8, соединенный вторым входом с выходом измерителя времени запаздывания между зондирующим и проникающим сигналами 9, подключенный вторым входом к приемной антенне 10.
Суть предлагаемого способа заключается в зондировании поверхности диэлектрического покрытия электромагнитной волной, измерении времени запаздывания между зондирующим и отраженным от поверхности покрытия сигналами и времени запаздывания между зондирующим и прошедшим через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающим сигналами и определении толщины покрытия по разности измеренных указанных времен запаздывания.
При зондировании диэлектрического покрытия, нанесенного на диэлектрическое основание, электромагнитным сигналом фиксированной частоты, излучаемым приемопередающей антенной, для времени запаздывания τ1 между зондирующим поверхность диэлектрического покрытия и отраженным от нее сигналами можно записать
где x1 - расстояние между приемопередающей антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания; dп - толщина диэлектрического покрытия; с - скорость распространения электромагнитной волны в воздухе.
Одновременно с этим в рассматриваемом случае ввиду того, что изменение толщины диэлектрического покрытия не влияет на величину пути пройденного волной от приемопередающей антенны до диэлектрического основания, то для времени запаздывания τ2 между зондирующим поверхность диэлектрического покрытия сигналом и прошедшим через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание приникающим сигналом, улавливаемым приемной антенной, можно записать
где do - толщина диэлектрического основания; х2 - расстояние между приемной антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания.
При выходе указанных выше формул принималось, что свойства диэлектрического покрытия и диэлектрического основания по отражению и поглощению одинаковы и их поглощающие свойства близки к поглощающим свойствам воздуха.
При условии τ2>τ1 для разности Δτ указанных выше времен запаздывания можно написать
Отсюда для толщины покрытия получаем:
Из последней формулы вытекает, что паи известных значениях с, x1, dо и х2 путем вычисления Δτ можно определить толщину диэлектрического покрытия, нанесенного на диэлектрическое основание.
Для этого в устройстве, реализующем предлагаемый способ, сначала электромагнитные волны, генерируемые генератором 1, поступают в тройник 2, где подведенный электромагнитный сигнал делится поровну между вторым и третьим плечами. Сигнал с третьего плеча тройника поступает в первое плечо циркулятора 4 и далее в приемопередающую антенну 5. После этого электромагнитный сигнал направляется в сторону диэлектрического покрытия 6, нанесенного на диэлектрическое основание 7. Отраженный от поверхности диэлектрического покрытия сигнал улавливается приемопередающей антенной и далее через циркулятор (согласно принципу действия циркулятора) поступает на второй вход измерителя времени запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами 3, на первый вход которого поступает сигнал со второго плеча тройника. В этом измерителе в силу поступления на его входы одновременно зондирующего и отраженного сигналов можно определить время запаздывания τ1 между ними.
Согласно предлагаемому техническому решению прошедший через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающий сигнал принимается приемной антенной 10, и далее он переносится на второй вход измерителя времени запаздывания между отраженным и проникающим сигналами 9. Так как на первый вход измерителя 9 поступает часть зондирующего сигнала со второго плеча тройника, то в результате этого с помощью данного измерителя времени запаздывания можно определить величину τ2.
Выходные сигналы измерителей 3 и 9, соответствующие временам запаздывания τ1 и τ2, поступают на соответствующие входы вычислителя разности времени запаздывания 8, который дает возможность вычислить величину разности Δτ, связанной с толщиной диэлектрического покрытия, нанесенного на диэлектрическое основание.
Таким образом, получение информативного сигнала о толщине диэлектрического покрытия на основе предлагаемого способа, связанное с измерением времени запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами и времени запаздывания между зондирующим и прошедшим через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающим сигналами и их вычитанием, можно считать несложной процедурой.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЧЕТА ШТУЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ПЕРЕМЕЩАЮЩИХСЯ ПО КОНВЕЙЕРУ | 1998 |
|
RU2150747C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНОСТИ ЗАКУПОРЕННЫХ БАНОК ИЗ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА | 2005 |
|
RU2301978C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОКРЫТИЯ | 2007 |
|
RU2332658C1 |
СПОСОБ ЧАСТОТНО-ВРЕМЕННОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ОТ НЕСКОЛЬКИХ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ | 2023 |
|
RU2824754C1 |
СВЧ-измеритель влажности диэлектрических материалов | 1985 |
|
SU1363037A1 |
Способ контроля расположения арматуры в железобетонном изделии | 2019 |
|
RU2736105C1 |
РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ БЕТОННЫХ СООРУЖЕНИЙ | 2023 |
|
RU2805032C1 |
Способ и станция резонансной радиолокации | 2016 |
|
RU2610832C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОГО МЕТАЛЛА | 1996 |
|
RU2106606C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦЫ | 2011 |
|
RU2461810C1 |
Изобретение относится к области измерительной техники. Заявленный способ основан на измерении времени запаздывания между зондирующим поверхность покрытия и прошедшим через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающим сигналами и времени запаздывания между зондирующим и отраженным от поверхности покрытия сигналами и вычитании этих времен запаздывания. Техническим результатом изобретения является упрощение процедуры получения информативного сигнала о толщине покрытия. 1 ил.
Способ определения толщины диэлектрического покрытия, нанесенного на диэлектрическое основание, при котором зондируют диэлектрическое покрытие электромагнитным сигналом приемопередающей антенны и принимают прошедший через диэлектрическое покрытие и диэлектрическое основание проникающий сигнал приемной антенной, отличающийся тем, что улавливают отраженный от зондируемой поверхности контролируемого покрытия сигнал приемопередающей антенной, измеряют время запаздывания между зондирующим и проникающим сигналами и время запаздывания между зондирующим и отраженным сигналами, вычисляют разность этих измеренных времен запаздывания и толщину диэлектрического покрытия dп определяют по формуле
где с - скорость распространения электромагнитной волны в воздухе; Δτ - разность времен запаздывания сигналов; x1 - расстояние между приемопередающей антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания; do - толщина диэлектрического основания; х2 -расстояние между приемной антенной и обращенной к ней поверхностью диэлектрического основания.
ВИКТОРОВ В.А | |||
и др., Радиоволновые измерения параметров технологических процессов, - М.: Энергоатомиздат, 1998, стр.51-52 | |||
Способ определения диэлектрической проницаемости листовых диэлектриков и устройство для его осуществления | 1983 |
|
SU1176266A1 |
US 5717490 А, 10.02.1998 | |||
Стиральная машина | 1985 |
|
SU1430426A1 |
Авторы
Даты
2005-09-20—Публикация
2004-11-01—Подача