Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности Советский патент 1986 года по МПК G01N22/00 G01B7/14 

ной технике и может быть использован 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 - повышение чувствительности, а также.повышение точности измерений.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства для измерения расстояний до металлической поверхности; на фиг.2 - конструк ция отрезка волновода.

Устройство для измерения расстояний до Металлической поверхности содержит СВЧ-генератор 1 частотно-модулированных колебаний, отрезок волновода 2, выполненный П-образньм, 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 X от другого открытого конца отрезка волновода, резонансная частота f определяется как частота цилиндрического резонатора длиной

1 + X и с колебаниями типа Н

Of р

первый корень производной функции Бесселя нулевого порядка (l (х) 0); скорость света; диэлектрическая проницаемость среды в отрезке волновода 2 ив пространстве между его торцом и контролируемой металлической поверхностью 4.

0

5

вой системы, состоящей из отрезка волновода 2 П-образной формы, открытого на обоих торцах и находящегося на расстоянии х от металлической поверхности 4, и этой поверхности, имеет вид

f J(2ou)4 (Бf

24F R Р f Ч + 2х

Сравнивая величины g, и Ч чувстви-af

тельности 2 о- соответствующие

О л

известному и данному устройствам, которые имеют вид:

3.if ° , 2 / ср

П

где

) letxi 2 / ср г

Зх f.

) (e+2x) - начальные (при х 0) частоты,

получим

(Хо,(е + 2х)Т

г, 1(xo,fn)pR/(e + 24)2

+ Х

Et2x

Поскольку X ii 1, последнюю формулу можно записать следующим образом

2 о И ТГ 2 (1 - - - ),

т.е. датчик в виде П-образного волновода 2, открытого на обоих торцах (с двумя рабочими торцами), обладает почти вдвое большей чувствительностью по сравнению с датчиком малых расстояний на основе вЪлновода с одним рабочим торцом.

С целью повышения точности измерения отрезок волновода 2 имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны (фиг.2). При близком или контактном расположении взаимно перпендикулярных торцо.в отрезка волновода 2, скрученного вдоль оси на 90 , обеспечивается возможность проведения локальных измерений, что требуется, например, в системах очувствления роботов, а также повышается 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 волновода могут находиться на разном расстоянии от металлической поверхности.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения расстояний до металлической поверхности, содержащее СВЧ-генератор частотно- модулированных колебаний, к выходу которого подютчен отрезок волновода, разомкнутый на одном конце, обращенном к исследуемой металлической поверхности, и индикатор, соединенный

с отрезком волновода, отличающееся тем, что, с целью повьше- ния чувствительности, отрезок волновода выполнен П-образным, npij 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 ич а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, отрезок волновода имеет прямоугольное сечение, а его торцы взаимно перпендикулярны.

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 по- вьшения точности измерения торцы ОВ 2 имеют прямоугольное сечение и взаимно перпендикулярны. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. с S (/) 4 35 гхр./

Редактор Л.Авраменко

Составитель Р.Кузнецова

Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 2978/47 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4.

Фи.2