Способ измерения расстояний Советский патент 1991 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к измерительной СВЧ- и ВЧ-технике и метрологии и может быть использовано для высокоточного абсолютного измерения малых расстояний в физических экспериментах, метрологии, станкостроении, приборостроении и робототехнике.

Цель изобретения - повышение точности измерений и повышение информативности за счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и при перемещении.

На чертеже изображено устройство, реализующее данный способ измерения.

Устройство содержит коаксиальный полуволновый СВЧ-или ВЧ-резонатор 1. подвижную измерительную каретку 2, ко- роткозамыкающий перестраиваемый поршень 3, элемент 4 связи резонатора с СВЧ- или ВЧ-автогенератором 5, к выходу которого подключены последовательно соединенные измеритель 6 частоты, электронно-вычислительный блок 7 и индикаторный блок 8, а к второму входу измерителя 6 частоты присоединен генератор 9 стандартной частоты.

Способ измерения расстояний с помощью устройства осуществляют следующим образом.

Полуволновый резонатор 1 перестраивают посредством короткозамыкающего поршня 3 в заданном интервале длины, соответствующей собственному изменению частоты резонатора 1 от ov мин до ov макс, равному ед макс- шг мин. Перемещение короткозамыкающего поршня 3 вызывает соответствующее перемещение измерительной каретки 2. Полуволновый высокодобротный резонатор 1 связан через элемент 4 связи с автогенератором 5 и устанавливает частоту последнего, равную

С

УР -оТ. W L - текущее значение измеряемого расстояния. Измеритель 6 частоты сравнивает текущую частоту автогенератора 5 со стандартной частотой генератора 9, преобразует ее в цифровой код и передает его в электронно-вычислиI

О

VJ о со ю 1ю

тельный блок 7. Одновременно в блок 7 поступают оцифрованные сигналы, соответствующие текущим значениям температуры Ti окружающей среды, давления Pi сухого воздуха и парциального давления Р2 водяного пара. В память блока 7 заложены данные об удельном сопротивлении р и магни гной проницаемости /i, определяющие величину скин-эффекта в стенках резонатора 1, а также данные о величине инструментальной поправки А(йл), обусловленной внесением элемента 4 связи и реактивной составляющей активного элемента автогенератора 5.

На основании совокупности указанных исходных данных электронно-вычислительный блок 7 проводит определение измеряемой длины по формуле

2СОгП (Ti.Pl.P2)

п

-Р- ±Д|(,

Л Iv

где n(Ti,Pi,P2) коэффициент преломления электромагнитных волн в воздухе в зависимости от Ti, Pi и Ра.

Результат измерения расстояния отображается с помощью индикаторного блока 8.

Формула изобретения Способ измерения расстояний, основан ный на измерении перемещений коротко

L

-

10

15

замкнутого поршня в СВЧ- или ВЧ-резона- торе путем возбуждения в нем электромаг- нитных колебаний и определении их параметров, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и повышения информативности за счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и при перемещении, изменяют частоту колебаний до получения в полуволновом резонаторе колебаний основного типа, фиксируют их частоту од. а расстояние определяют по формуле

f

±Д|(Шг},

20

25

30

2 (Tl,Pl,P2)

где с - скорость света в вакууме;

n(Ti, Pi, P2)- коэффициент преломления электромагнитных волн в воздухе в зависимости от температуры Ti окружающей среды, давления Pi, сухого воздуха и парциального давления Рг водяного пара;

р - удельное сопротивление материала стенок резонатора;

fi - магнитная проницаемость стенок резонатора;

ДI (ak - инструментальная поправка, обусловленная влиянием элемента связи и реактивной составляющей активного элемента автогенератора.

Изобретение относится к измерительной СВЧ и ВЧ-технике и метрологии. Целью изобретения является повышение точности измерений и повышение информативности за счет определения абсолютного значения расстояния при позиционном отсчете и перемещении. Способ основан на измерении перемещений короткозамкнутого поршня в СВЧ или ВЧ-резонаторе путем возбуждения в нем электромагнитных колебаний и определения их параметров. При этом изменяют частоту колебаний до получения в полуволновом резонаторе колебаний основного типа, фиксируют их частоту и определяют расстояния с учетом скин-эффекта и параметров окружающей среды. 1 ил.