Устройство для измерения толщины металлического листа Советский патент 1991 года по МПК G01B7/06 G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины металлических листов.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет снижения чувствительности к изменению внешних эксплуатационных факторов.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство имеет СВЧ-генераторы 1,2, СВЧ-резонаторы 3.4 открытого типа, расположенные по обе стороны металлического листа 5. толщина которого измеряется, смесители 6,7, опорный СВЧ-генератор 8. опорный СВЧ-резонатор 9, арифметический блок 10. Выходы СВЧ-резонаторов 3. 4 через СВЧ-генераторы 1, 2 подключены к первым входам смесителей 6, 7, к вторым входам которых подключен выход опорного СВЧ-генеоатора 8.

Устройство работает следующим образом.

Заоисимость резонансной частоты fi,2 каждого измерительного объемного резонатора 3. 4 и, следовательно, частоты соответствующего СВЧ-генерагора от расстояния Xi,2 по соответствующей поверхности металлического листа выражается следующим соотношением

Х1.2 K( 1.2).

где К - крутизна (чувствительность) изменения частоты при перемещении металлического листа по вертикали:

О

ел о

00 00

fo - собственная частота каждого измерительного резонатора при коротком замыкании его торца.

Поскольку опорный резонатор 9 выпол- нен полностью идентичным измерительным резонаторам, но короткозамкнутым на торце, его резонансная частота и, следовательно, частота генератора 8 равна также f0, поэтому при смешивании частот сигналов с выходов каждого из генераторов 1,2с частотой генератора 8 на выходах смесителей б, 7 образуются разностные частоты и . Эти частоты можно непосредственно измерить при помощи делителей и счетчиков (они содержатся в блоке 10, на фиг. 1 не показаны), а затем определить толщину d по формуле

d L-K(fo-fi)-K(f0-f2), где L - расстояние между открытыми торцами измерительных резонаторов.

Эти операции выполняются арифметическим блоком 10.

Рассмотрим, как действует на работу устройства изменение температуры окружающей среды на At. При этом линейные размеры резонаторов 3, 4,,9 изменяются на одинаковую величину At, что приводит к изменению резонансных частот как измерительных 3. 4, так и опорно го 9 резонаторов и, следовательно, частот всех СВЧ-генера- торов 1, 2, 8 на Af: f0- fo±Af, f 1 1 ± A f , fa - h ± A f. При подстановке этих выражений для частот в формулу получают, что результат вычисления (толщина) остается без изменений. Следовательно, можно говорить о достижении инвариантности устройства к изменению температуры

окружающей среды. Сказанное выше также справедливо по отношению к изменению составов газов окружающей атмосферы. Эти изменения приводят к одинаковым изменениям частот всех объемных резонаторов, если обеспечен доступ окружающей среды в опорный резонатор 9. Это может быть достигнуто, в частности, выполнением отверстий в его стенках.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины металлического листа, содержащее два измерительных объемных СВЧ-резонатора,, СВЧ-генератор и арифметический блок, СВЧ-резонаторы выполнены в виде открытых камер и предназначены для размещения по обе стороны металлического листа

раскрывом к нему, выход первого СВЧ-резонатора подключен к входу СВЧ-генератора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены дополнительный СВЧ-генератор,

опорный СВЧ-генератор, опорный объемный СВЧ-резонатор и два смесителя, выход опорного СВЧ-резонатора через опорный СВЧ-генератор подключен к первым входам первого и второго смесителей, к вторым входам которых подключены выходы соответственно СВЧ генератора и дополнительного СВЧ-генератора, выход второго СВЧ-резонатора подключен к входу дополнительного СВЧ-генератора, выходы первого и второго

смесителей подключены соответственно к первому и второму входам арифметического блока.

8

ч

: чNчNч s ч w xчx

г/ -,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины металлических листов. С целью повышения точности за счет снижения чувствительности к изменению внешних эксплуатационных факторов в устройство, содержащее СВЧ-генератор 1 и СВЧ-резонаторы 3,4, введены СВЧ-генератор 2, смесители 6,7, опорный СВЧ-генератор 8, опорный СВЧ- резонатор 9 и арифметический блок 10. Изменение толщины металлического листа 5 приводит к изменению частот f i и f2 СВЧ-re- нераторов соответственно 1 и 2. В арифметическом блоке 10, на входы которого поданы сигналы с выходов смесителей 6. 7, равные соответственно K(f0-fi) и K(), где fo - частота опорного СВЧ-генератора 8; К - крутизна изменения частоты при перемещении листа 5 по вертикали, происходит вычисление толщины d no формуле d L-K(f0-fi)-K(fo-f2), где L - расстояние между открытыми торцами СВЧ-резонато- ров 3, 4. 1 ил.

J-2

«NI