Устройство для контроля геометрических параметров объектов Советский патент 1992 года по МПК G01B15/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного экспресс-контроля и измерения диаметров, округлости, формы поверхности и профиля сечения сферических объектов, диаметра, площади и округлости объектов круглой формы, а также диаметров, формы профиля, округлости и площади отверстий круглой формы Преимущественная область использования - построение преобразователей и измерительных станций контрольно-сортировочных автоматов для отбора объектов сферической или круглой формы по диаметру.

Известно устройство для автоматического измерения среднего диаметра. Устройство имеет корпус, корпусный вал, вставляемый в шпиндель обрабатывающего центра, и несколько датчиков смещения, которые установлены в корпусе и выдвигаются, а также отводятся относительно наружной поверхности дальнего конца корпуса. На корпусе смонтирвоано защитное кольцо с конусной поверхностью, которая

взаимодействует с датчиком смещения. Защитное кольцо перемещается в осевом направлении вдоль корпуса. Эластичная деталь, установленная на корпусе, поджимает защитное кольцо вперед. В корпусе смонтирована усилительная схемаТк которой поступают выходные сигналы датчиков. Первые зажимы, установленные на корпусе, соединены с усилительной схемой, а вторые зажимы смонтированы на шпинделе и соединены с управляющим устройством обрабатывающего центра. Первые зажимы поджимаются второй эластичной деталью в электрический контакт с вторыми зажимами. И, таким образом, усилительная схема соединяется с устройством управления обрабатывающего центра 1.

Приведенный аналог является объектом того же назначения, что и заявляемое устройство, а именно, предназначен для измерения диаметров отверстий. Одним из существенных достоинств указанного аналога является наличие связи между размерами измеряемого объекта и обрабатыва&

fe

si

CJ

ю о со

ющим центром, т.е. осуществление автоматического процесса изготовления объекта.

Однако аналог обладает существенными недостатками Ограничением диапазона измеряемых значений диаметров отверстий в сторону уменьшения диаметра, а также недостатками, обусловленными самой сущностью контактных измерений и наличием механических связей. С уменьшением диаметров повышаются требования к точности изготовления контактирующих поверхностей, а также уменьшается площадь контакта. Это в первую очередь, приводит к существненому уменьшению точности измерения с уменьшением диаметра отверстий, а во-вторых, к ограничению диапазона измеряемых значений.

Известно устройство измерения диаметра круглых объектов. В устройстве анализа изображения фиксируют изображение круглого объекта, состоящего из дискретных элементов. Сканируя изображение световым пучком, получают электрический сигнал, который преобразуют в цифровую, а затем в двоичную форму, характеризующую наличие и отсутствие элемента объекта. Элементы изображения, преобразованные в двоичную форму, последовательно подают на регистры изображения. Когда элементы изображения объекта заполняют установленные разряды регистра, производят определение числа регистров, в которые занесены элементы изображения в диаметральном направлении, и определяют диаметр объекта, Подсчитывают число объектов с различными диаметрами. Устройство содержит схему, которая с помощью регистров сдвига детектирует изображение, лежащее на прямой, проходящей через центр изображения объекта в направлении, перпендикулярном направлению детектирования диаметра объекта, а также определяет, является ли соотношение значений регистров заданным числом, соответствующим диаметру объекта. Устройство содержит также схему, подсчитывающую число объектов с различными диаметрами, когда схемой детектирования будет получено установленное число 2.

Приведенный аналог является объектом того же назначения, что и заявляемый, а именно, предназначен для измерения диаметров объектов круглой формы, Сходство результатов, достигаемых при использовании приведенного аналога и заявляемого объекта, состоит в том, что достигается высокая точность измерения. Общим существенным признаком указанного аналога и заявляемого устройства является то, что в качестве источника информации параметров измеряемого объекта служит энергия электромагнитного излучения, отраженная от объекта.

Достоинствами указанного аналога яв- 5 ляется высокая точность измерения диаметров объектов, значения которых существенно превышают длину волны электромагнитного излучения (длину волны света), а также возможность измерения нескольких объек- 10 тов.

Наряду с достоинствами указанный аналог обладает следующим недостатком, который проявляется в невозможности измерения параметров отверстий и объектов 15 сферической формы.

В качестве прототипа, как наиболее близкое по своему техническому решению, выбрано устройство измерения толщины. Устройство содержит последовательно сое- 0 диненные генератор, Т-мост, два плеча которого содержат последовательно соединенные циркуляторы и излучатели, а четвертое плечо-детектор и индикатор. В одном плече мостовой схемы устройства 5 размещается контролируемый объект, а другое плечо содержит нагрузку, компенсирующую по методу вычитания изменения, вызванные исследуемым объектом 3.

Промышленный образец толщиномера 0 данного типа обладает погрешностью измерения не менее 0,1%.

Выбранный прототип является объектом того же назначения, что и заявляемое устройство, а именно, предназначен для из- 5 мерения геометрических параметров объектов. Общими существенными признаками заявляемого устройства и прототипа является то, что они основаны на явлениях отражения электромагнитного излучения от 0 объектов и на мостовых схемах, содержащий опорный и измерительный каналы.

Недостатками выбранного прототипа являются ограничение точности измерения (погрешность не менее 0.1%) и узкая об- 5 ласть применения - измерение толщины.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, а именно, повышение точности измерения и расширение области применения. Расширение области 0 изменения состоит в том, что устройство обеспечивает бесконтактный экспресс-контроль и измерение диаметров, округлости, формы поверхности и сечения профиля сферических объектов, а также диаметра, пло- 5 щади и округлости объектов круглой формы и отверстий круглой формы. При этом обеспечивается контроль объектов как из проводящего, так и из непроводящего материалов в широком диапазоне контролируемых зна- чений. Точность контроля повышается за

счет использования явления дифракции электромагнитного излучения на объектах и за счет определения параметров объекта по отношению отраженных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем СВЧ- генератор, двухканалыный делитель мощности, индикатор, циркуляторы, введены новые элементы, а именно полосовой перестраиваемый фильтр, первый, второй, тре- тий и четвертый поглотители электромагнитного излучения, и связи между элементами устройства.

Введение указанных элементов и связей позволяет определить отношение уров- ней энергии отраженного электромагнитного излучения от контролируемого и эталонного объектов.

Сопоставительный анализ заявляемого устройства и устройства-прототипа показы- вает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и связей, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию Новизна.

Анализ заявляемого технического ре- шения показывает, что указанные блоки широко известны, Однако, при их введении в указанные связи с остальными элементами схемы в заявленном устройстве проявляются новые свойства, что приводит к количест- венной оценке изменения отношения уровней отраженных энергий, которое э свою очередь является мерой параметров объекта. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического реше- ния критерию Существенные отличия.

Сущность изобретения заключается в том, что для контроля параметров сферической и круглой формы, а также параметров отверстий круглой формы, используется фи- зическая зависимость эффективной площади рассеяния шаровой поверхности от соотношения радиуса шара к длине волны при облучении полем плоской электромагнитной волны изолированного одиночного шара (1 О. Кинг, У Тай-Цзунь. Рассеяние и дифрация электромагнитных волн. Пер. с англ, под ред. Э. Л. Бурштейна. М.: ИИЛ, 1962, с, 76-78, фиг. 24. 25). Энергетические функции рассеяния как проводящей (см. 1 с. 77, фиг. 24), так и непроводящей (диэлектрической) сфер (см. 1 с. 77, фиг, 25) имеет форму изменяющейся знакопеременной кривой, подобной синусоиде, асимптотически приближающейся к единичному зна- чению сечения обратного рассеяния,

равному оь о/пг2- при к г 4я, где г - радиус сферы k - волновое число, равное л/Я, гдеА- длина волны электромагнитного излучения. Энергетрические функции рассеяния проводящей и непроводящей сфер подобны. Они имеют одинаковый период изменения d/A Различие заключается в значениях уровней сечений обратного рассеяния.

Как следует из приведенных в 1 теоретических и экспериментальных кривых энергетической функции рассеяния проводящей и непроводящей сфер, эта зависимость имеет единичное оь значение при значениях d/ А 2г/ А, кратных порядка 0, 2. А экспериментальные значения энергетической функции близки значениям ,2n± 0,1. Первое нулевое значение близко d/A 0,2. Первый минус функции -d/ ,2 -п+ + 0,,2 1+ 0,,3 при или же d/A 0,2 n-0,,2-n-0,,3 при , Второй минимум функции d/ ,2 -0+0,,2 -2+ +0,,5 при или же d/ А 0,2-п-0,1- 0,2 -3-0,,5 при и т.д.

Для первого неполного участка дифракционной кривой эффективная площадь обратного рассеяния изменяется порядка от 0,6 оь до 3,96 оь для проводящей сферы и порядка от 0,5 оь до 2,15 оь для диэлектрической сферы, т.е. порядка, соответственно, примерно в 6,5 раз и 4 раза. На втором участке (от максимума до минимума) для проводящей сферы изменения порядка от 3,9 OQ до 0,45 оь и для диэлектрической - от 2,15 OQ до 0,15 оь, т.е. соответственно, примерно в 8,6 раза и 15 раз. В дальнейшем с увеличением аргумента d/A разность между максимальным и минимальным значениями функции уменьшается при сохранении их периодичности. При функция вырождается в прямую линию.

Участки дифракционной кривой обратного рассеяния сферы, расположенные между экстремумами функции, являются практически линейными, за исключением незначительных интервалов, прилегающих к точкам экстремумов. По данным, приведенным в 1, видно, что линейные интервалы равны порядка 60-70% протяженности участков между экстремумами функции.

Каждая точка дифракционной кривой соответствует определенному отношению d/A, т.е. определенному значению длины волны А и значению диаметра сферы d. A также определенному значению отражающей поверхности S, Если при постоянной длине волны увеличивать или уменьшать диаметр сферы, то прежняя точка будет смещаться по дифракционной кривой и для этих новых местоположений точки будут соответствовать другие значнейя отражающей поверхности S. В зависимости от участка

верхности S. В зависимости от участка дифракционной кривой величина S с увеличением d будет увеличиваться или, наоборот, уменьшаться. Так, например, на втором участке дифракционной кривой с увеличением d величина S уменьшается, а на третьем, наоборот, - с увеличением d величина S увеличивается. Для линейного участка дифракционной кривой величина приращения отражающей площади Д5 пропорциональна величине приращения Ad. Однако, величина Si-S2 имеет меньшую крутизну изменения нежели величина Si/Sa или S2/Si. Например, для второго участка дифракционной кривой проводящей сферы при увеличении диаметра максимальные изменения величины отражающей поверхности равны 3,9оь - 0,45 ,45 оъ, т.е. изменяется от 0 до 3,45 70. При этом отношение отражающих поверхностей изменяется от 1 до 8.6.

Так как амплитуда отраженного от объекта сигнала пропорциональна отражающей поверхности, то она содержит информацию о диаметре объекта и также пропорциональна диаметру объекта. Для объекта определенного диаметра (эталонного) на определенной длине волны амплитуда отраженного сигнала имеет определ енное значение. Для объекта, дца- метр которого равен эталонному, амплитуда отраженного сигнала имеет прежнее значение и отношение этих сигналов равно единице. Для объекта, диаметр которого отличается от эталонного, отношение отраженных сигналов не равно единице. Выбирая значение длины волны и значение диаметра эталонного объекта так, чтобы точка находилась в начале прямолинейного участка, возможно осуществлять сравнение с объектами, диаметр которых больше эталонного. При этом для нечетных участков дифракционной кривой по мере увеличения диаметра отношение mi U3/UK, где Из и UK - соответственно амплитуды отраженных сигналов от эталонного и контролируемого объектов, уменьшается, начиная с единицы, а отношение гп2 ик/иэ, начиная в единицы, увеличивается. Для четных участков дифракционной кривой отношения гщ и гп2 имеют противоположные значения. Располагая точку для эталонного объекта в конце прямолинейного участка, возможно осуществить сравнение с объектами, диаметр которых меньше эталонного. А располагая ее на середине прямолинейного участка, возможно сравнение с объектами, диаметр которых как больше, так и меньше эталонного

При этом длина волны выбирается для проводящих объектов по формуле d/(0,2-n+0,1) A d/(0.2-n-OJD и для непроводящих - по формуле d vP/(0,2 -n+0,1)s

А d /(0,2-n-0,1), где d - диаметр эталонного объекта, Ј - относительная диэлектрическая проницаемость материала исследуемого и эталонного объектов; п - целое число, равное 1-20.

Предлагаемое устройство обеспечивает контроль значительного числа параметров сферических объектов таких, как диаметр, Округлость, форма поверхности и профиль сечения. Это обусловлено тем, что изменения любого из этих параметров вызывает изменения отражающей поверхности. Кроме того - плоских объектов круглой формы и отверстий. Это обусловлено тем, что дифракционная картина последних имеет такой

же вид, как ис феры (см. Поль Р. В. Оптика и атомная физика. Пер. с нем. под ред. Н. А. Толстого. М., Наука, 1966, с. 149-151).

Так как дифракционная зависимость, на которой основано предлагаемое устройство, распространяется на весь диапазон электромагнитного излучения, поэтому обеспечивается существенный диапазон измеряемых значений параметров объектов. Так, например, контроль диаметров проводящих сфер порядка от 1,0 до 0,16 мм обес- печивается сверхвысокочастотной аппаратурой диапазона частот от 0,3 до 300 ГГц, а меньших диаметров - оптической. А устройство, выполненное в определенном

стандартном частном диапазоне, обеспечивает десятикратное перекрытие диаметров, при выборе трех рабочих длин волн - на краях и на середине частотного диапазона. На чертеже представлена структурная

электрическая схема устройства контроля параметров объекта.

Устройство контроля параметров объекта содержит генератор 1 электромагнитных волн, перестраиваемый полосовой фильтр

2, двухканальный разветвитель 3 мощности, первый циркулятор 4, первый приемопередающий излучатель 5, первый детектор 6, первый поглотитель 7 исследуемый объект 8, второй циркулятор 9. второй приемопередающий излучатель 10, второй детектор 11, второй поглотитель 12, третий поглотитель 13, четвертый поглотитель 14, эталонный объект 15, измеритель 16 отношений напряжений.

Устройство контроля параметров объекта работает следующим образом.

Сначала производят установку нуля, т.е. калибровку равенства коэффициентов передачи каналов эталонного и контролируемого образцов на каждой из рабочих длин волн. Органами управления генератора 1 и перестраиваемого полосового фильтра 2 устанавливают рабочую длину волны. Перед приемопередающим излучателем 10 канала эталонного образца размещают эталонный объект 15, устанавливая его в лунку поглотителя 14. Перед приемопередающим излучателем 5 канала контролируемого образца размещают вместо контролируемого объекта 8 второй эталонный объект, идентичный эталонному объекту 15, который устанавли- ват в лунку поглотителя 13. Включают генератор 1 и регулировкой подстрочечных аттенюаторов каналов эталонного и контролируемого образцов добиваются показания по шкале измерителя 16 отношений напряжений, равного единице. Калибровкой до- стигается равенство коэффициента передачи канала контролируемого образца, т.е. линии, состоящей из плеча двухканаль- ного рпзветвителя 3 мощности, циркулятора 4, излучателя 5, циркулятора 4 и детектора 6, коэффициенту передачи эталонного образца, т.е. линии, состоящей из плеча раз- ветвителя 3, циркулятора 9, излучателя 10, Циркулятора 9 и детектора 11 При калибровке эталонные объекты 15 устанавливают при одинаковом расстоянии между плоскостями раскрыва излучателей и поверхностя- ми эталонных объектов Калибровку устройства производят для каждой рабочей длины волны отдельно.

Затем производят контроль параметров объекта. Для чего перед излучателями 5 устанавливают контролируемый объект 8 Б лунку поглотителя 13. По шкале измерителя 16 отношений напряжений отсчитывают отношение напряжений отраженных сигналов от контролируемого и эталонного объектов, которое и является мерой параметра. Величина параметра может быть определена либо по переводным таблицам или графикам по величине отношения напряжений или непосредственно по отградуированной шкале измерителя отношений.

Для этого производят градуировку, которой предшествуют настройка и юстировка устройства. После сборки устройства производят настройку его и юстировку, целью которых является получение равенства коэффициентов передачи каналов эталонного и контролируемого образцов, а также получение полного согласования каждого канала в отдельности. В особенности, согласования приемопередающих излучателей, а также отсутствия приема излучателями побочных отражений Для этого служат поглотители 7 и 12. а также поглотители 13 и 14.

Настройка и юстировка устройства производятся раздельно на каждой из рабочих длин волн. Для этого из устройства изымают как эталонный 15, так и контролируемый 8

объекты. К детекторам 6 и 11 подключают чувствительные гальванометры. Органами управления генератора 1 и фильтра 2 устанавливают рабочую длину волны. Включают генератор и подстроечными реативностями

и аттенюаторами в каналах эталонного и контролируемого образцов, а также изменениями конструктивных Элементов излучателей и поглотителей добиваются отсутствия показаний обоих гальванометров.

Затем детекторы 6 и 11 подсоединяются к измерителю 16 отношений. В устройство устанавливают идентичные эталонные объекты 15 и производится вышеуказанная калибровка, т.е. установка нуля.

Для градуировки устройства используется набор эталонных объектов идентичного параметра разной величины и идентичного материала. Число эталонных объектов зависит от назначения устройства, диапазона

измеряемых значений и точности. Поэтому число эталонных объектов должно включать в себя объекты с величиной параметра, равной начальному и конечному значениям диапазона измеряемых значений и

промежуточным значениям. Установив перед излучателем 10 эталонный объект 15 с величиной параметра, равной начальному значению диапазона измеряемых значений, поочередно устанавливают перед излучателем 5 эталонные объекты с промежуточными значениями параметра и по показаниям измерителя 16 отсчитывают отношение напряжений отраженных сигналов. По этим значениям отношений строят график, таблицу или их наносят непосредственно на шкалу измерителя 16.

Как при проведении контроля, так и при настройке, юстировке, градуировке и калибровке устройства контролируемый и эталонный объекты должны быть выполнены из идентичного материала.

Процесс калибровки, т.е. установку нуля необходимо производить перед каждым началом работы устройства. Так как эта калибровка направлена на уменьшение влияния старения элементов схемы, в первую очередь, детекторов, то это обеспечивает повышение точности контроля.

Полосовой фильтр 2 служит для повышения точности контроля. Это достигается выполнением фильтра высокостабильным с достаточно высокой добротностью. А, это повышает стабильность частоты излучения и существнено уменьшает влияние временной стабильности частоты генератора на точность контроля параметров

Циркуляторы 4 и 9 наряду с выполнением канализации отраженных сигналов обеспечивают повышение чувствительности устройства. Поглотители 7, 12, 13 и 14 обеспечивают экранировку устройства от приема случайных шумовых отражений. Кроме того, поглотители 14 и 13 обеспечивают стационарное размещение эталонного и контролируемого объектов перед приемопередающими излучателями вдоль их оптической оси на одинаковом расстоянии между плоскостями раскрыва излучателей и поверхностями объектов, обращенных в сторону излучателей. Для этого служат лунки сферической или конической формы, диаметром не менее диаметра окружности плоскости, секущей исследуемый и эталонный объекты на расстоянии от их поверхности не менее одной третьей части их радиуса. Все это обеспечивается соответствующими механическими связями между излучателями и поглотителями.

Устройство может быть реализовано общеизвестными техническими средствами. В качестве примера конкретного выполнения может быть приведено устройство для отечественного волноводного стандартного канала сечением 3,6x1,8 мм (см, А. Л. Фельдштейн, А. Р. Явич и В. П. Смирнов. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Сов. радио, с. 110-111). Генератор 1 типа Г4-142 (см. 2, Радиоизмерительные приборы 86. Каталог проспект. М.: ЦООНТИ Экое, 1986, с. 142) с уровнем выходной мощности не менее Вт с диапазоном рабочих частот 53, 57 - 78, 33 ГГц, Перестраиваемый полосовой фильтр 2, выполненный в виде открытого резонатора (см. Перевертень В. И. и Батура В. Г. Экспериментальное исследование квазиконфокального волномера миллиметровых волн. Сб. Реф. инф. по радиоэлектронике, 1967, № 24, реф. № 23228), может иметь добротность порядка 30-50 тысяч. При выполнении его из материалов с малым температурным коэффициентом, например, инвара, может быть получена температурная стабильность частоты порядка (см. К. М. Klein, К. Е. Williams, Rev. Sc. Inst, 1957, 28, № 8). Двухканальный разветвитель 3 мощности типа известных трехдецибельных шлейфо- вых направленных ответвителей (см. Сосунов В. А. и Шибаев В. А. Направленные ответвители сверхвысоких частот. Приволжское книжное издатеьлство. 1964, с. 87), обладающие идентичностью плеч в широком диапазоне частот. Циркуляторы 4 и 9 типа широкораспространенных ферритовых циркуляторов (см. Карбовский С. Б. и Шахгеда- нов В. Г. Ферритовые Циркуляторы и вентили. Элементы радиоэлектронной аппаратуры. М.: Сов. радио, 1970, с. 33-39),

обладающие прямыми потерями одного плеча порядка 0,3-0,6 дБ и развязкой между плечами порядка 20-35 дБ. Приемопередающие излучатели 10 и 5 типа открытых концов волноводов или типа известных

однородных линз с плоской волной в рас- крыве (гм. Фрадин А, 3. Антенны сверхвысоких частот. М.: Сов. радио, 1957, с. 259-268). Детекторы 6 и 11 из комплекта рефлектометра измерителя коэффициента

стоячей волны напряжения типа Р2-69 (см. 2, с. 63) в рабочем диапазоне частот 53, 57-78, 33 ГГц и чувствительностью не хуже 170 мВ/мВТ(см. Измеритель КС8Н и ослаблений панорамный Р2-69. Техническое описание и конструкция по эксплуатации ГВ2.744.020 ТО, с. 97). Измеритель 16 отношений напряжений типа В7-34 (см. 2, с. 36), измеряющий отношение двух напряжений постоянного тока от 10 мВ до 1000 В с

погрешностью (0,014-0,027%). Поглотители 14, 13, 7 и 12 выполнены из широко известных, поглощающих электромагнитное излучение материалов, например, марки 1C японской фирмы Тосиба дэнки на основе

композиции карбонильного железа и резины, используемого в диапазоне частот 1 - 100 ГГц (см. Зарубежная электронная техника. М., НИИЭлектроника, 1979, № 13, 208, с. 34, 36-38, табл. 6-7).

Устройство, собранное из вышеуказанных элементов, имеет рабочий диапазон частот не уже 54-78 ГГц, т.е. диапазон длин волн порядка 3,85-5,55 мм. Оценим возможности измерения этим устройством диаметров проводящих сферических объектов. Второй участок дифракционной кривой ограничен значениями аргумента d/A порядка от ,3 до (d/A),5, а его линейная часть ограничена значениями аргумента порядка от (d/A),32 до (d/A)2 0,48. Линейная часть третьего участка дифракционной кривой ограничена значениями аргумента порядка от (d/A)i 0,52 до (d/A)a 0,68. Таким образом, используя второй участок дифракционной кривой при длине волны ,85 мм, можно контролировать диаметры объектов от 1,232 до 1,848 мм, а при длине волны ,55 мм - от 1,776 до 2,664 мм. Используя третий участок дифракционной кривой при

длине волны ,85 мм, можно контролировать диаметроы объектов от 2,002 до 2,618 мм, а при длине волны ,55 мм - от 2,886 до 3,774 мм. Отсюда видно, что на длине волны ,85 мм перекрываются значения

диаметров от 1,232 до 1,848 мм и от 2,002 до 2,618 мм и т.д., а на длине волны ,555 мм - от 1,776 до 2,664 мм и от 2,886 мм. Т.е. используя только одну длину волны, получаются интервалы значений диаметров (от 1,848 до 2,002 мм на длине волны ,85 мм и от 2,664 до 2,886мм на длине волны ,55 мм), на которых невозможно производить контроль. Однако то, что для одного и того же участка дифракционной кривой для разных длин волн эти интервалы взаимно перекрываются, дает возможность осуществления непрерывного диапазона контролируемых значений. Для рассматриваемого примера на двух длинах волн ,85 мм и ,55 мм на втором участке дифракционной кривой перекрываются значения от 1,232 до 2,664 мм с разрывом от 1,776мм до 1,848 мм, а на третьем участ-ке от 2,002 до 3,774 мм с разрывом от 2,618 до 2,886 мм, при этом еще существует и разрыв этих двух участков дифракционной кривой от 2,664 до 2,886 мм. Однако очевидно, что если для третьего участка вместо AI 3,85 мм выбрать, например, значение ,5 мм, тогда получается следующее общее перекрытие значений: 1,232-1,848, 1,776-2,664, 2.34- 3,06, 2,886-3,774. Следовательно, соответствующим выбором значений рабочих длин волн очень просто достигается требуемый диапазон измеряемых значений

Для диаметра эталонного объекта, равного 1,232 мм, на длине волны ,85 мм, значение отражающей поверхности, равно порядка ,1 OQ. Для контролируемого объекта диаметром 1,232 мм это значение также равно порядка ,1 LTO. а с увеличением диаметра до значения 1,848 мм уменьшается до значения порядка ,7 a0 Если определить отношение отраженных сигналов как гщ 5э/5к. то величина отношения изменяется от до гщ 4 44, а для , от до т2 0,223 Аналогичные изменения отношения будут происходить на длине волныА 5,55 мм при значении диаметра эталонного объекта, равном 1,776 мм, и изменении диаметра контролируемого объекта от 1,776 до 2,664 мм. При диаметре эталонногр объекта, равном 2 34 мм, и длине волны 4,5 мм с увеличением диаметра контролируемого объекта от 2,34 до 3,06 мм значение отражающей поверхности будет изменяться от ,7(70 до ,9 00 При гщ будет изменяться от 1,0 до 0,368, а Ш2 от «1,0 до 2,72, так как точки уже расположены на третьем участке дифракционной кривой. Аналогичные последнему будут изменения отношения m и на длине волны ,55 мм при диаметре эталонного объекта.

равном 2,886 мм и увеличении диаметра контролируемого объекта от 2,886 мм до 3,774 мм,

При проведении контроля диаметра объекта в сторону уменьшения размера диаметры эталонных объектов для рассматриваемого примера выбирают, соответственно, равными 1,848 мм, 2,664 мм, 3,06 и 3,774 мм. В случае контроля как в сторону

увеличения диаметра, так и в сторону уменьшения, выбирают значения диаметров эталонных объектов равными, например, 1,5, 2,2, 2.6 и 3,2 мм.

Из приведенного конкретного примера

осуществления устройства очевидна его простота выполнения, а также однозначность получения контролируемых параметров и его широкие возможности выбора диапазонов измеряемых значений.

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность контроля параметров объектов. Погрешность контроля зависит от крутизны изменения дифракционной функции (на первом неоплном и втором участках

самая высокая точность), т.е. от номера участка дифракционной кривой, а также в некоторой степени от знака отношения m (больше или меньше единицы) Для приводимого конкретного случая на длине волны

,85 мм при диаметре эталонного объекта, равном 1,232 мм, приращение диаметра ,848-1,,616 мм или ,8x хЮ . Это приращение диаметра вызывает приращение отношения ,44-1,.44, те Ami/mi 3,44 или ,00.223 0,777, т е Длл2/т2- 0,777. Отсюда

погрешность контроля равна 6 дт

х( Ad/d)/(Am/m) и при 5i(5m-4,8x

,44 1, при т 1 62

дт 4,8-10 1/0,, -дт. При погрешности измерения отношения напряжения измерителей 87-34, равной дт ± (0,014-0,027) получаем следующие значения погрешностей di(2-3,8)x10 и 52(8,716)ххЮ 5.

Следовательно, предлагаемое устройство может обеспечить погрешность измерения порядка (1-1,5)х10 5т и при уменьшении погрешности измерения отношения

напряжений точность контроля может быть получена выше, чем указано в примере конкретного выполнения.

Предлагаемое устройство контроля параметров объектов по сравнению с лучшими

устройствами обладает технико-экономической эффективностью, обусловленной расширением функциональных возможностей при высокой точности контроля и быстродействии В качестве зарубежного лучшего

технического решения можно считать устр- нойство, аналогичное прототипу, как наиболее близкое к предлагаемому по достигаемому эффекту. И в качестве базы сравнения могут быть приняты технико-экономические показатели прототипа.

По сравнению с базовым объектом предлагаемое устройство обладает тем преимуществом, что позволяет производить контроль значительного класса объектов и их параметров, а также обладает высокой точностью контроля, достигающей порядка 0,001% при измерении отношения напряжений с точностью .

Формула изобретения Устройство для контроля геометрических параметров объектов, содержащее СВЧ-генератор, индикатор и двухканаль- ный делитель мощности, к первому и второму выходам которого подключены соответственно первый и второй приемопередающие каналы, каждый из которых включает в себя трехплечий циркулятор, к

первому и второму выходам которого подключены соответственно прямопередаю- щая антенна и детектор, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности и

расширения области применения, оно снабжено первым и вторым поглотителями электромагнитного излучения, выполненными в виде полых труб с полностью или частично открытыми торцами, охватывающими приемопередающие антенны, третьим и четвертым поглотителями электромагнитного излучения с лунками сферической или конической формы, предназначенными для установки исследуемого и эталонного объектов,

и полосовым перестраиваемым фильтром, включенным между выходом СВЧ-генерато- ра и входом двухканального делителя мощности, третий и четвертый поглотители электромагнитного излучения размещены в

торцах первого и второго поглотителей в раскрывах приемопередающих антенн первого и второго приемопередающих каналов, выходы детекторов которых подключены к входам индикатора,

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение области применения. Цель изобретения достигается введением первого, второго, третьего и четвертого поглотителей электромагнитного излучения, полностью или частично охватывающих первую и вторую приемопередающие антенны. 1 ил.