Устройство для контроля геометрических параметров объектов Советский патент 1993 года по МПК G01B15/00 

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

Целью изобретения является устране: ние указанного недостатка, а именно повышение точности контроля путем исключения влияния девиации уровня выходной мощности генератора.

На чертеже приведена структурная электрическая схема заявляемого устройства контроля параметров обьектов.

Устройство контроля параметров обьектов содержит последовательно соединенные генератор 1, полосовой фильтр 2 и трехканальный разветвитель мощности 3, двухканальный разветвитель мощности 4, первый циркулятор 5, первый приемо-пере- дающий излучатель 6, контролируемый обьект 7, первый поглотитель 8, второй поглотитель 9, первый детектор 10, второй циркулятор 11, второй приемо-передаю- щий излучатель 12, эталонный объект 13, третий поглотитель 14, четвертый поглотитель 15, второй детектор 1 б, третий детектор 17, четвертый детектор 18, второй измеритель отношений напряжений 19, третий измеритель отношений напряжений 20, первый измеритель отношений напряжений 21.

Устройство работает следующим образом.

Сначала производят установку нуля, т.е. калибровку равенства коэффициентов передачи каналов эталонного и контролируел

с

XI

ы

емого образцов на рабочей длине волны или на каждой из рабочих длин вон. Органами управления генератора 1 и перестраиваемого полосового фильтра 2 устанавливают рабочую длину волны. Перед приемо-пере- дающим излучателем 6 канала контролируемого образца в лунке поглотителя 8 устанавливают эталонный образец идентичный эталонному образцу 19. Включают генератор 1 и регулировкой подстроечных аттенюатор каналов эталонного и контролируемого образцов, которые рационально установить перед каждым из всех четырех детекторов, добиваются показаний по шкале измерителя отношения 21, равных единице. Калибровку устройства производят отдельно для каждой рабочей длины волны.

Затем производят контроль параметров объекта. Для этого перед излучателем 6 устанавливают в лунку поглотителя 8 контролируемый образец 7. По шкале измерителя отношений напряжений 21 отсчитывают отношение напряжений коэффициентов отражений от эталонного и контролируемого объектов, которое и является мерой параметра. Величина параметра может быть определена либо по переводным таблицам .или графикам по величине измеренных отношений напряжений или непосредственно по отградуированной шкале измерителя отношений.

Для этого производят градуировку, которой предшествует настройка устройства. После сборки устройства производится его настройка, целью которой является получение равенства коэффициентов передачи каналов Эталонного и контролируемого образцов, а также получение полного согласования каждого канала в отдельности, в особенности, согласования приемо-переда- ющих излучателей, а также отсутствия приема излучателями побочных отражений,

Настройка устройства производится раздельно на каждой из рабочих длин волн. Для этого в устройстве изымаются эталонный 13 и контролируемый 7 образцы. К детекторам 10 и 16 подключаются чувствительные гальванометры. Включают генератор и подстроечными реактивностя- ми в каналах эталонного и контролируемого образцов, а также изменениями конструктивных элементов излучателей и поглотителей добиваются отсутствия показаний обоих гальванометров. Этим достигается отсутствие отражений в каналах. Затем перед излучателями устанавливаются идентичные эталонные образцы и путем регулировки надстроечных аттенюаторов каналов отраженных волн добиваются равенства показаний гальванометров, т.е. равенства входных сигналов детекторов 10 и 16. Этим достигается равенство коэффициентов передачи каналов отраженных волн. Затем выходы детекторов 10 и 16 подключают, соответственно, ко входам измерителей отношений напряжений 19 и 20, а к выходам последних подключают чувствительные гальванометры. Регулировкой подстроечных аттенюаторов каналов падающей вол0 ны, включенных на выходах разветвителя 3 добиваются равенства показаний гальвано- . метров. Этим достигают равенства коэффициентов передач каналов падающей волны. Для градуировки устройства использу5 ют набор эталонных объектов идентичного параметра разной величины. Эталонные объекты должны быть выполнены из идентичного материала. Число эталонных объектов зависит от назначения устройства,

0 диапазона контролируемых значений и точности отсчета (цены деления). Поэтому число эталонных образцов должно включать в себя объекты с величиной параметра, равного начальному и конечному значениям ди5 апазона контролируемых значений, а также равного промежуточным значениям. Перед излучателем 12 устанавливают эталонный объект с величиной параметра, равной начальному значению диапазона контролиру0 емых значений, а перед излучателем 6 поочередно устанавливают объекты с промежуточными значениями параметра и по показателям измерителя отношений напряжения 21 строят переводную таблицу

5 или график переводных значений вели- чини отношений напряжений в величину параметра. Или же эти значения наносят непосредственно на шкалу измерителя отношений 21.

0 Как при проведении настройки и калибровки, так и при проведении контроля параметров эталонный и контролируемый объекты должны быть выполнены из идентичного материала.

5 Процесс калибровки, т.е. установку нуля, необходимо проводить перед каждым началом работы устройства, а также периодически в процессе работы. Так как эта калибровка направлена на уменьшение

0 влияния старения элементов схемы, в первую очередь детекторов, то это обеспечивает повышение точности контроля.

Устройство может быть реализовано общеизвестными техническими средствами. В

5 качестве примера конкретного выполнения устройства может служить пример выполне- ния известного устройства. Например, при выполнении устройства в диапазоне частот , порядка 53,57-78,33 ГГц в волноводном канале З.,6х1,8 мм оно содержит следующие

элементы: генераторы 1 типа генератора ГЧ-142; перестраиваемый полосовой фильтр 2, выполненный в виде открытого резонатора, трехканальный разветвитель мощности 3, составленный из двух последо- вательно включенных направленных ответ- вителей рефлектометра измерителя КСВН типа Р2-69; двухканальный разветвитель мощности 4 типа известных трехдецибель- ных шлейфовых направленных ответвите- лей;,циркуляторы 5, 11 типа известных ферритовых циркуляторов, обладающих развязкой между каналами порядка 20-35 дБ/см; приемопередающие излучатели 6, 12 типа открытых концов волноводов или известных однородных линз с плоской волной в раскрыве; поглотители 8, 14 и 9, 15, выполненные из известных материалов марки 1C японской фирмы Тосиба дэнки ; детекторы 10, 16, 17, 18 из комплекта рефлектометра измерителя КСВН типа Р2-69; измерители отношений напряжений 19, 20, 21 типа приборов В7-34.

Заявляемое устройство контроля параметров объектов по сравнению с устройством прототипа обладает технико- экономической эффективностью, обусловленной повышением точности измерения. В качестве базы сравнения могут быть приняты технико-экономические показатели про- тотипа.

.По сравнению с базовым объектом заявляемое устройство обладает тем преимуществом, что обеспечивает следующее повышение точности контроля. СВЧ-гене- раторы имеют нестабильность опорного уровня выходной мощности за 15 мин работы после 1ч прогрева 0,05-ОЛ дБ/см, т.е. уровень выходной мощности изменяется в 1,012-1,022 раза или на 1,2-2,2 процента. Эти изменения уровня выходной мощности вызывают изменения амплитуды отраженных сигналов такого же порядка, а, следовательно, приводят к погрешности контроля такого же порядка. А при измерении коэф-

фициента отражения, как это осуществляется в предлагаемом устройстве, удается полностью, исключить это влияние нестабильности, т.е, повысить точность контроля на 1,2-2,2%.

Формула изобретения Устройство для контроля геометрических параметров объектов, содержащее последовательно соединенные генератор и перестраиваемый полосовой фильтр, индикатор, двунаправленный делитель мощности, к первому и второму выходам которого подключены первый и второй приемопередающие каналы, каждый из которых включает в себя трехплечий циркулятор, к первому выходу которого подключена приемопередающая антенна, охваченная первым поглотителем электромагнитного излучения, выполненным в виде полой трубы, в торце которой, в раскрыве приемопередающей антенны установлен второй поглотитель электромагнитного излучения с лункой сферической или конической формы, предназначенной для размещения исследуемого или эталонного объектов, а к второму выхо- ду-детектор, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено трехканальным делителем мощности и двумя измерительными каналами, каждый из которых включает последовательно соединенные детектор и измеритель отношений напряжений, выход перестраиваемого полосового фильтра соединен с входом трех- канального делителя мощности, первый выход которого соединен с входом двунаправленного делителя мощности, второй и третий выходы соединены соответственно с входами первого и второго измерительных каналов, выходы которых подключены к входам индикатора, а выходы детекторов первого и второго приемопередающих каналов соединены с вторым входами измерителей отношений напряжений первого и второго измерительных каналов.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности контроля. В устройство, содержащее генератор, перестраиваемый полосовой фильтр, два приемопередающих канала, включающих трехплечий циркуля- тор, приемопередающую антенну, первый и второй поглотители электромагнитной энергии, детектор, введены трехканальный делитель мощности и два измерительных канала, включающих детектор и измеритель отношений напряжений, что обеспечивает определение отношения коэффициентов отражения от эталонного и контролируемого обьектов. 1 ил.