Устройство для измерения диаметра металлического провода Советский патент 1990 года по МПК G01N22/00 

квадрату замедления волны в системе 3, или размещена диэлектрическая среда, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату чамедления волны в системе 3, а индикатор 7 выполнен в виде измерителя частоты резонанса, с помощью которого измеряется резонансная частота f. По

резонансной частоте и градуировочно- му графику определяют диаметр контролируемого металлического провода 9. Градуировочные х-ки находят либо путем предварительной калибровки, либо путем расчета дисперсионного уравнения, связывающего диаметр провода У и резонансную частоту. 3 ил.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может использоваться при автоматизации технологических процессов в машиностроении. Цель изобретения - повышение чувствительности измерений. Для достижения поставленной цели в пространстве между цилиндрическим диэлектрическим каркасом 2 со спиральной замедляющей системой 3 и исследуемым металлическим проводом 9 установлена втулка 12, соосная с каркасом 2, выполненная из диэлектрика, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна квадрату замедления волны в системе 3, или размещена диэлектрическая среда, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в системе 3, а индикатор 7 выполнен в виде измерителя частоты резонанса, с помощью которого измеряется резонансная частота F. По резонансной частоте и градуировочному графику определяют диаметр контролируемого металлического провода 9. Градуировочные х-ки находят либо путем предварительной калибровки, либо путем расчета дисперсионного уравнения, связывающего диаметра провода 9 и резонансную частоту. 3 ил.

Изобретение относится к технике измерений на СВЧ и может быть исполь- зовано при автоматизации технологических процессов в машиностроении.

Цель изобретения - повышение чувствительности измерений.

На фиг.1 приведена конструкция уст ройства для измерения диаметра металлического провода; на фиг.2 - то же,, вариант; на фиг.З - зависимости относительной чувствительности измерения диаметра металлического про- вода от параметра спиральной замедляющей системы.

Устройство для измерения диаметра металлического провода содержит металлический экран 1, внутри кото- рого размещен цилиндрический диэлектрический каркас 2 со спиральной замедляющей системой 3, ввод 4 электромагнитной энергии от генератора 5 элемент 6 связи с индикатором 7, выполненным в виде измерителя частоты резонанса в металлическом экране 1 в торцовых стенках выполнены соосные отверстия 8 для ввода и вывода исследуемого металлического провода 9, центрирующие и герметизирующие втулки 10; пространство между цилиндрическим диэлектрическим каркасом 2 и исследуемым металлическим проводом заполнено диэлектрической средой - жидкостью 1 (фиг.2), относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе 3j например дис- тиллированной водой, или здесь размещена втулка 12, относительная диэлектрическая проницаемость материал которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе 3.

Устройство для измерения диаметра металлического провода работает следующим образом.

5

5

0 5

0 д

5

Исследуемый металлический провод 9, расположенный по оси аксиально- симметричного поля поверхностной электромагнитной волны, возбуждаемой с помощью генератора 5 в спиральной замедляющей системе 3, влияет на замедление поверхностной электромагнитной волны и, следовательно, на резонансную частоту f спиральной замедляющей системы 3. Резонансная частота f измеряется с помощью измерителя резонансной частоты, например стандартного частотомера. Генератор 5 сканирует частоту в заданном диапазоне или генерирует шумовой сигнал, перекрывающий диапазон изменения резонансной частоты f спиральной замедляющей системы 3.

На фиг.З приведена зависимость относительной чувствительности (d/f) ( 3 f / 5.а) от параметра Ьр при использовании в качестве чувствительного элемента спиральной замедляющей системы 3 и отношении радиуса спирали b к радиусу исследуемого металлического провода 9 d, равном 2 и 10, для случаев, когда диэлектрическая среда отсутствует (кривые а и б) и когда между проводом 9 и каркасом 2 помещена втулка 12 (кривые виг).

Из кривых виг следует, что введение втулки 12 и выбор относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, близкой к квадрату замедления волны, позволяет существенно увеличить относительную чувствительность и осуществить контроль диаметра металлического провода 9 при b/d 1, поскольку при относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, близкой к квадрату замедления, поперечная постоянная в области, занятой втулкой 12, близка к нулю и вносимая металлическим проводом 9 проводимость переносится без изменения с внутрен51

ней границы тулки 12 на внешнюю ее границу. Если привод 9 примыкает к втулке 12, то есть , то это равносильно увеличению диаметра провода 9 до внешнего диаметра втулки 12.

На фиг.2 приведена конструкция, которую предпочтительнее использоват при диаметрах провода 9 порядка еди- ницы и долей микрометра.

Если диэлектрическая жидкость смачивает контролируемый металлический провод У и постепенно выходит вместе с ним, для ее пополнения снаружи ме- таллического экрана 1 устанавливают емкость 13, соединенную диэлектрической трубкой 14 с пространством между каркасом 2 и проводом 9, Если герметизация устройства невозможна, то оно может быть помещено в ванну с диэлектрической жидкостью,

В обоих вариантах устройства относительная диэлектрическая проницаемость материала каркаса 2 должна выбираться меньше относительной диэлектрической проницаемости материала втулки 12, так, чтобы выполнялось условие приблизительного равенства квадрата замедления волны и относи- тельной диэлектрической проницаемости материала втулки 12.

По резонансной частоте и градуи- ровочному графику определяют диаметр контролируемого металлического провода 9. Градуировочные характеристики находят путем предварительной калибровки или путем расчета дисперсией176

кого уравнения, связывающего диаметр пронода 9 и резонансную частоту. Формула изобретения Устройство для измерения диаметра металлического провода, содержащее металлический экран, внутри которого установлена спиральная замедляющая система, размещенная на цилиндрическом диэлектрическом каркасе, ввод электромагнитной энергии, соединенный с генератором, элемент связи, соединенный с индикатором, при этом в торцовых стенках металлического экрана выполнены отверстия для ввода и вывода исследуемого металлического провода, соосные с цилиндрическим диэлектрическим каркасом, обличающееся тем,что, с целью повышения чувствительности измерений, в пространстве между цилиндрическим диэлектрическим каркасом и исследуемым металлическим проводом размещена диэлектрическая среда, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе, или установлена втулка, соосная с цилиндрическим диэлектрическим каркасом, выполненная из диэлектрика, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна квадрату замедления волны в спиральной замедляющей системе, причем внутренний диаметр втулки меньше одной десятой диаметра спи- ральной замедляющей системы, а индикатор выполнен в виде измерителя частоты резонанса.

У////////////////////////////////////////////////

Cffffi

fffa

О.Ч 0.3

о.г ол

1539617

Фиг. Ј,