Способ измерения длины протяжных изделий Советский патент 1974 года по МПК G01B7/04 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения длины протяженных объектов, например труб.

Известны способы измерения длины протяженных изделий, например труб, заключающийся в том, что изделие располагают над металлическим экраном, возбуждают пространство между ними с помощью антенны, которая подключена к генератору высокой частоты, и измеряют резонансную частоту длинной линии, образованной изделием и экраном.

Недостатком известных способов является невысокая точность измерений, обусловленная влиянием климатических условий, в которых находятся измеряемые изделия.

С целью повышения точности измерений при периодическом изменении частоты генератора возбуждают дополнительные резонансные системы, выполненные в виде отрезков коаксиала, размещенных в условиях, аналогичных условиям, в которых находится изделие, и имеющие частоты, равные резонансным частотам линии в момент измерения, соответствующие дискретным длинам изделия, полученные импульсы с выхода резонансных систем подают на счетчик грубого отсчета до момента прихода полученного при совпадении частоты генератора с резонансной частотой

линии сигнала с антенны, который одновременно управляет счетчиками грубого и точного отсчета. На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики, показывающие характер девиации частоты генератора и форму сигнала в отдельных точках схемы. Устройство (фиг. 1) содержит пзмерительную линию (ИЛ), образованную измеряемой трубой I с заземленным металлическим экраном 2, и набор резонансных систем в виде отрезков коаксиала 3, настроенных на резонансные частоты, соответствующие длинам издеЛИЙ, кратным целым метрам.

Измеряемое изделие расположено на изоляторах над заземленным экраном и образует электрическую длинную линию, при этом она через приемно-передающую антенну 4 связана

с измерительной схемой.

Измерительная схема содержит высокочастотный генератор 5 с щирокополосной девиацией частоты (ГДЧ) в диапазоне, соответствующем длинам измеряемых изделий, элемент 6 связи генератора ГДЧ с антенной измерительной линии, фильтры 7 нижних частот, связывающие ГДЧ с резонансными системами и исключающие их возбуждение на гармониках высших порядков, видеочастотные

детекторы 8, дизъюнктор 9, блок логической обработки информации, состоящий из усилителей 10, 11, триггера 12, генератора 13 импульсов точного отсчета, и коиъюнкторов 11, 15. Результаты измерения поступают на счетчик 16 грубого отсчета и счетчик 17 точного отсчета. Схема также содержит формирователь 18 уставки базовой длины. При продольном или поперечном движении изделие 1 длиной LX попадает на участок измерения и располагается над заземленным экраном 2 на изоляторах. Генератор 5 с девиацией частоты периодически изменяет частоту от fsim, ДО /макс. ДиапаЗОН ЧЯСТОТ от /мин ДО /макс соответствует диапазону измеряемых длин труб от LMaKc ДО LMHH- Высокочастотныс колебания через элемент 6 связи и приемнопередающую антенну 4 наводятся в измерительной линии, одновременно эти колебания передаются через фильтры 7 в резонансные системы отрезков коаксиала 3. За один период девиации частоты генератора поочередно возбуладаются на резонансных частотах отрезки коаксиальных линий, образуя во времени и по частоте масштабную линейку из импульсов, при этом каждый импульс соответствует определенной длине изделия в целых метрах. Требуемое количество масштабных импульсов зависит от диапазона длин измеряемых изделий. Резонансная частота измеряемой линии (ИЛ) в зависимости от длины изделия L.; находится между двумя определенными масштабными импульсами. Все резонансные импульсы от измерительной линии и систем отрезков коаксиала поступают в блок логической обработки информации. Цикл измерения начинается с момента совпадения частоты ГДЧ с частотой настройки формирователя 18, при этом сигнал с выхода формирователя включает триггер 12 начала цикла, одновременно этим сигналом в счетчик 16 записывается уставка базовой длины L. Формирователь 18 настраивается на частоту, соответствующую базовой длине /-б максВыходной сигнал триггера 12 поступает на вход конъюнктора 14, разрешая счет масштабных импульсов грубого отсчета, и на вход конъюнктора 15, разрешая счет импульсов точного отсчета. После включения триггера 12 в счетчик 17 на вход обратного счета через конъюнктур 15 поступают импульсы точного отсчета от генератора 13. Резонансные метровые импульсы с систем отрезков коаксиала после видеодетекторов 8 через дизъюнктор 9 идут на усилитель 10. После усиления импульсов л фиксации их по времени, совпадающим с амплитудным значением видеосигналов, последние через конъюнктор 14 проходят в счетчик 16 грубого отсчета. Кроме того, каждый из этих сигналов устанавливает на нуль счетчик 17, измеряющий время-импульсным методом интервалы между метровыми импульсами. При совпадении частоты ГДЧ с наименьшей резонансной частотой измерительной лкТИП сигнал после видсодетектора 8 через ycriлптель II возвращает триггер 12 в исходное положение; при этом запрещается прохо/кдеине импульсов через конъюнкторы 14 и 15, вследствие чего исключается сброс на пуль счетчика 17. Цикл измерения окончен. Таким образом, результат измерения получается путем вычитания из базового числа, записанного в счетчики импульсов грубого и точного отсчета. Точность измерения длины изделия существенно зависит от характера девиации частоты. Резонансная частота разомкнутой линии с распределенными параметрами связана с ее длиной обратно пропорциональной зависимостью где п - порядковый номер резонанса (гг 1,2,3); V - скорость распространения электромагнитной волны вдоль линии; LX- длина линии. Следовательно, для получения временной масштабной линейки (о, ь г,---, ftJ фиг. 2, а) с равномерными делениями, что необходимо при время-импульсном методе измерения дробной части метра, следует изменять частоту во времени по нелинейному закону (фиг. 2, а, где /д - резонансная частота формирователя уставки базовой длины, /ь /2,..., fh - резонансные частоты систем отрезков коаксиала, fx - первая резонансная частота измерительной линии). При этом из счетчика грубого отсчета вычитается z импульсов, а из счетчика точного отсчета вычитается Зт импульсов (фиг. 2, s). Таким образом, длина измеренного изделия складывается из Ljf LQ - LZf IZf, где L - цена деления импульса грубого отсчета, равная 1 м; I - цена деления импульса точного отсчета, равная, например, 0,001 м. В предлагаемом устройстве при изменении электромагнитных параметров воздушной среды одновременно изменяются резонансные частоты измерительной линии и систем отрезков коаксиала; при этом временной интервал между резонансным импульсом измерительной линии и одним из резонансных импульсов систем отрезков коаксиала сохраняется, что авематически исключает влияние климатических условий на точность измерения длины изделия. Применение резонансных систем в виде отезков коаксиальных линий устраняет также погрешность, вызванную краевым эффектом корочения длины разомкнутых на концах иний, что позволяет измерять только резоансную частоту измерительной линии, не изеняя при этом ее других электрических пааметров, например волнового сопротивления.

Предгмет изобретения

Способ измерения длины протяженных изделий, заключающийся в том, что изделие располагают над металлическим экраном, возбуждают пространство между ними с помощью антенны, которая подключена к генератору высокой частоты, и измеряют резонансную частоту длинной линии, образованной изделием и экраном, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерений, при периодическом изменении частоты генератора возбуждают дополнительные резонансные системы, выполненные в виде отрезков коаксиала, размещенных в условиях, аналогичных условиям, в которых находится изделие, и имеющие частоты, равные разонансным частотам линии в момент измерения, соответствующие дискретным длинам изделия, полученные импульсы с выхода резонансных систем подают на счетчик грубого отсчета до момента прихода полученного при совпадении частоты генератора с резонансной частотой линии сигнала с антенны, .который одновременно управляет счетчиками грубого и точного отсчета.