УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ Советский патент 1973 года по МПК G01R23/04 

1

Изобретение относится к электровакуумной технике и может быть использовано при создании устройств для измерения собственных резонансных частот микроэлементов вакуумных изделий.

Известны устройства для измерения резонансных частот механических колебаний изделий методом проходящей СВЧ-энергии, содержащие возбудитель механических колебаний, чувствительный элемент, преобразующий механические колебания в электрический сигнал, и измеритель частоты электрического сигнала. Для измерения резонансной частоты исследуемый элемент помещают внутрь высокодобротного СВЧ-резонатора, что трудно осуществить. Поэтому количество деталей, которые можно исследовать с помощью известного устройства, ограничено.

Целью изобретения является упрощение устройства, увеличение точности измерения и уменьшение ограничений, накладываемых на габариты и вес исследуемых изделий.

Эта цель достигается тем, что в качестве чувствительного элемента использован соединенный с источником СВЧ-колебаний перестраиваемый в широком диапазоне объемный резонатор со встроенной антенной, вблизи которой с внешней стороны резонатора размешают испытуемое изделие. Выход резонатора нагружен на поглощающий элемент и детекторную головку, к выходу которой подключены анализатор спектра и осциллограф.

На фиг. 1 показана блок-схема предложенного устройства; на фиг. 2 - резонатор с антемной.

Устройство содержит генератор СВЧ /, ферритовый вентиль 2, аттенюатор , направленный ответвнтель 4. диафрагму 5, перестраиваемый резонатор С, детекторную головку 7, поглощающую нагрузку S, вибратор 9, осциллограф 10, анализатор спектра // и резонирующий элемент 12.

Резонатор включает в себя волновод 13, микрометрический винт 14, поршень 15, фланец 16 и антенну П.

Устройство работает следующим образом. Генерируемый СВЧ-сигнал сантиметрового диапазона, пройдя вентиль 2, аттенюатор 5 и ответвитель 4, попадает в полый резонатор. Резонатор представляет собой отрезок волновода, огран11че1П1ЫЙ с одной стороны диафрагмой 5 со щелью связи, а с другой стороны - коротко замкнутым поршнем 15, позволяющим перестраивать резонатор в довольно щироком диапазоне. Резонатор является основным чувствительным элементом устройства, преобразующим механические колебания в электрический сигнал.

СВЧ-сигнал отражается от поршня 15, прч определенном положении которого резонатор

настраивается на резонанс. Настройка резонатора осуществляется с номощью микрометрического винта 14. Индикатором настройки служит электроннолучевой осциллограф 10, на экран которого с детекторной головки 7 поступает низкочастотная огибающая СВЧ-сигнала.

Особенностью резонатора является наличие антенны 17, располженной внутри резонатора в той его части, в которой имеется максимум напряженности СВЧ-поля. Антенна позволяет «вывести наружу, вблизи отверстия в резонаторе, СВЧ-поле, которое концентрируется между концом штыря антенны и стенкой резонатора и обладает в этой части пространства большим градиентом. В эту часть пространства вводится исследуемый элемент и производится подстройка резонатора. Резонатор имеет широкий диапазон перестройки, благодаря чему можно .исследовать элементы, разнообразные но размеру и конфигурации.

Исследуемый элемент механически связан с электродинамическим или пьезоэлектрическим вибратором 9, возбуждающим в нем резонансные колебания. В процессе исследования частота вибрации плавно изменяется, и при возникновении резонансных колебаний элемента возрастает амплитуда последнего. При этом происходит периодическая расстройка резонатора, следствием чего является амплитудная модуляция проходящей СВЧ-мощности. Модуляция наблюдается с помощью анализатора спектра // после предварительного детектирования СВЧ-энергии.

Устройство обладает высокой чувствительностью, позволяющей измерить резонансные

г-Очастоты различных элементов, в том числе миниатюрных и микроминиатюрных элементов в диапазоне частот до 20 кгц и выше. Возможность расноложения исследуемых элементов вне резонатора представляет собой существенное преимущество устройства и в значительной мере определяет его эксплуатационные качества. Ш,ирокий диапазон перестройки резонатора и простота настройки позволяет легко и за короткое время подготовить устройство к работе и обеспечивает возможность исследования различных элементов произвольной конфигурации, веса и размеров.

Предмет изобретения

Устройство для измерения механических резонансных частот миниатюрных и микроминиатюрных элементов, содержащее последовательно соединенные генератор, ферритовый вентиль, аттенюатор, направленный ответвитель и диафрагму, а также вибратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности

и упрощения измерения, оно снабжено поглощающим элементом, осциллографом, детекторной головкой, анализатором спектра, антенной и перестраиваемым объемным резонатором, включенным на выходе диафрагмы, при

этом антенна встроена в резонатор, и вблизи нее с внешней стороны резонатора помещен испытуемый элемент, соединенный механически с вибратором, а выход резонатора нагружен на поглощающий элемент и детекторную

головку, к выходу которой подключены анализатор спектра и осциллограф.

в

/