Способ контроля диаметра диэлектрических деталей цилиндрической формы Советский патент 1991 года по МПК G01B15/02 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля в системах гибкого автоматизированного производства, и может быть использовано для бесконтактного контроля диэлектрических деталей цилиндрической формы.

Целью изобретения является увеличение точности измерений

На фиг.1 показана структурная схема для осуществления способа; на фиг.2 - устройство для осуществления предлагаемого способа.

Схема для осуществления способа содержит генератор 1 электромагнитных колебаний, замедляющую систему 2 цилиндрической формы фазометр 3, контролируемую деталь 4. Замедляющая система 2 содержит цилиндрическую спираль 5, диэлектрическую втугку 6, металлический экран 7 и устройства 8 и 9 связи.

Предлагаемый способ измерения диаметра диэлектрических деталей цилиндрической формы осуществляется следующим образом.

Контролируемую деталь 4 помещают (или пропускают) по оси замедляющей системы 2 цилиндрической формы. С помощью генератора 1 электромагнитных колебаний в замедляющей системе 2 возбуждают аксиально-симметричную поверхностную волну, которую с выхода замедляющей системы 2 подают на фазометр 3. Сравнивая фиксируемую фазометром 3 фазу волны со знамениО vj Ю Ю

О

ем фазы при установке в замедляющей системе 2 эталонной детали, по калибровочному графику определяют отклонение диаметра контролируемой Детали от номинального значения.

В общем случае схема измерения фазы может быть выбрана и другой,в частности путем сравнения фазы сигналов, прошедших через замедляющую систему 2 и через линию задержки (не показана).

Замедляющая система 2, применяемая в качестве чувствительного элемента для осуществления предложенного способа, может представлять цилиндрическую спираль 5, закрепленную на внутренней поверхности или в толще диэлектрической втулки б, окруженную снаружи металлическим экраном 7. Входной конец спирали 5 соединен с устройством 8 связи, выходной - с устройством 9 связи, выполненными в виде коаксиальных переходов.

Фазовая постоянная/ характеризует замедление волны n (n °fi /k), где к - волновое число. Замедление n находится из решения дисперсного уравнения, которое при использовании метода эквивалентных линий может быть представлено в виде

- средний радиус спирали 2; а - диаметр контролируемой детали 4.

При относительно высоких частотах влияние диэлектрической проницаемости

на результаты измерения диаметра невелико. Относительно высокой частотой для ак- сиально-симметричных замедляющих . систем 2, в частности спирали 5, является такая, при которой произведение среднего

радиуса в замедляющей системы на поперечную постоянную т больше двух (Ь т 2). г связана с фазовой постоянной /3 и волновым числом соотношением

15

T2+kJk2 o Јo/ o,(3)

где ш - угловая частота;

f/Kr магнитная проницаемость вакуума. Дифференцируя обе части (2) и (3) по а

при k - const и полагая fP/i), после несложных преобразований находим следующее выражение для относительной чувствительности измерения радиуса диэ- лектрической детали 4 по изменению фазы волны

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - увеличение точности измерений за счет обеспечения высокой стабильности зависимости фазовой скорости поверхностной волны от диаметра контролируемой детали и несущественности влияния изменений диэлектрической проницаемости материала детали на фазовую скорость вышеуказанной поверхностной волны. Деталь цилиндрической формы устанавливают по оси замедляющей системы, возбуждают в замедляющей системе аксиально-симметричную поверхностную волну и измеряют фазовое время запаздывания, по величине которого судят о диаметре контролируемой детали. 2 ил.

)Со(О

i/u2arSe -«()

где Lo - эквивалентная погонная индуктив- ЗОрЭа ge 2т(ь а) +2r(b - а)

ность;

Со - эквивалентная емкость;

фазовая постоянная.

Установка внутри замедляющей системы 2 диэлектрической детали приводит к изменению эквивалентной емкости Со и практически не влияет на эквивалентную индуктивность LO, при этом эквивалентная емкость Со определяется следующим выражением:

4лЬт

(Ь-а) s

(2)

где SЈ-1

е + 1

ЕО и е - абсолютное значение диэлектрической проницаемости вакуума и относительное значение диэлектрической проницаемости контролируемой детали 4, b

i/u2arSe -«()

ge 2т(ь а) +2r(b - а)

(4)

5

0

5

0

Из анализа выражения (4) следует, что относительная чувствительность тем больше, чем больше S и чем меньше зазор между спиралью 5 и контролируемой деталью 4. Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Способ контроля диаметра диэлектри- .ческих деталей цилиндрической формы, заключающийся в том, что контролируемую деталь помещают в поле электромагнитной волны и измеряют возмущение электромагнитного поля, вызванное контролируемой деталью, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерений, контролируемую деталь цилиндрической формы уста- навливают по оси цилиндрической замедляющей системы, возбуждают в замедляющей системе аксиально-симметрическую поверхностную волну и измеряют фазовое время запаздывания, по величине которого судят о диаметре контролируемой детали.

Фиг.1

Фиг.2