Устройство для измерения параметров материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике СВЧ и может использоваться в электронной, машиностроительной промьшшенности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения шероховатости металлических поверхностей.

На фиг. 1 показано устройство для из мерения параметров материалов на фиг.2 - вид А на фиг.1.

Устройство для измерения параметров материалов содержит датчик, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода 1, разомкнутый на одном конце, расположенный в волноводе 1 источник 2 СВЧ колебаний, детектор 3 СВЧ, два соосных металлических стержня 4 и 5, выполненных с воз можностью перемещения вдоль своей оси и вдоль продольных щелей 6,7,расположенных по оси волновода 1 у его разомкнутого конца, стержни 4,5 фиксируются в рабочем положении с помо- щью скобы 8, вход регистрирующего прибора 9 подключен к детектору 3 на выходе датчика. В качестве источника 2 СВЧ колебаний возможно использование диода Ганна, лавинно-про летного диода, туннельного диода ;или элемента возбуждения волновода от внешнего СВЧ генератора.

Устройство для измерения параметров материалов работает следующим образом.

Отрезок прямоугольного волновода помещается разомкнутым концом на измеряемую поверхность. Внутри волновода 1 устанавливается возбуткденная источником 2 СВЧ колебаний стоячая волна электромагнитного поля. Зависимость амплитуды стоячей волны от параметра измеряемой прверхности фиксируется детектором 3 и регистрирует ся регистрирующим прибором 9.При отсутствии стержней 4,5 конструкция не может быть использована для измерения шероховатости вследствие чрезвычайно слабой зависимости в этом случае амплитуды стоячей волны от шероховатости измеряемой поверхности. Введение двух соосных металлических стержней 4,5 на расстоянии от излучающего отверстия волновода не превышающем величины, определяе- мой злвисиомстью

,JJL. ) - (2.-)-V ял

5

Q

0 5 о

5

0

50

где а - размер широкой стенки отрезка прямоугольного волновода 1 ,

Л - длина рабочей волны в свободном пространстве,

обеспечивает поглощение мощности преимущественно исследуемой металлической поверхностью, а не всей внутренней поверхностью отрезка прямоугольного волновода 1. Следствием этого является сильная зависимость амплитуды стоячей волны, а следовательно, и показаний прибора 9 от шероховатости измеряемой поверхности.

Выбор расстояния между стержнями 4,5 и краем излучающего отверстия волновода 1 в соответствии с приведенным отношением необходим для реализации резонансного взаимодействия зазора между концами стержней 4, 5 с исследуемой металлической поверхностью. В результате этого происходит преимущественное поглощение СВЧ мощности исследуемой поверхностью, следствием чего является возможность измерять шероховатость металлической поверхности с высокой чувствительностью. Так как резонансная частота параллельного контура, образованного частью объема волновода 1, ограниченного стержнями 4,5 с одной стороны и исследуемой металлической поверхностью с другой стороны, зависит от ве личи- ны активного сопротивления, включенного в одно из его плеч, то амплитуда стоячей волны в волноводе 1, а следовательно, и величина продетек- тированного напряжения будет зависеть от величины шероховатости исследуемой поверхности. Изменяя как расстояние между стержнями 4,5 и излучающим отверстием волновода 1, так и глубину их погружения в волновод 1, можно определить их оптимальное положение с точки зрения получения мак- симальной чувствительности устройства к изменению параметра R а среднеарифметическое отклонение профиля измеряемых поверхностей в каждой конструкции.

Формула изобретения Устройство для измерения параметров материалов, содержащее датчик, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода, разомкнутого на одном конце,внутри которого размещен исто ник СВЧ-колебаний, а также регистрирующий прибор, соединенный с , выходог; дэтчикэ, отличзющее- с я тем, что, с целью расширения функ- цион льных возможностей путем обеспечения измерения шероховатости металлических поверхностей, введены два соосных металлических стержня, размещенных на противоположных широких стенках отрезка прямоугольного волновода с возможностью осевого перемещения и перемещения вдоль продольных щелей, выполненных в серединах

широких стенок отрезка прямоу1 ольного волновода на его разомкнутом конце, при этом длина каждой продольной щели не превышает величины, определяемой выражением:

((3)- (J-).)где а - размер широкой стенки отрезка прямоугольного волновода} - длина рабочей волны в свободном пространстве.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения измерения шероховатости металлических поверхностей. Устройство для измерения параметров материалов содержит датчик, выполненный в виде отрезка прямоугольного волновода 1, разомкнутый на одном конце, и расположенный в волноводе 1 источник 2 СВЧ-колебаний, а также детектор 3 СВЧ и два соосных металлических стержня 4 и 5, выполненных с возможностью перемещения вдоль своей оси и вдоль продольных щелей 6 и 7, расположенных по оси волновода 1 у его разомкнутого конца. Стержни 4 и 5 фиксируются в рабочем положении с помощью скобы 8. Вход регистрирующего прибора 9 подключен к детектору 3 на выходе датчика. Для реализации резонансного взаимодействия зазора между концами стержней 4 и 5 с исследуемой металлической поверхностью осуществляется выбор соответствующего расстояния между стержнями 4 и 5 и краем излучающего отверстия волновода 1. В результате происходит преимущественное поглощение СВЧ - мощности исследуемой поверхностью, следствием чего является возможность измерения шероховатости металлической поверхности с высокой чувствительностью. 2 ил.

ffuffA

и

.

Фиг. 2