Способ измерения малых расстояний Советский патент 1982 года по МПК G01B7/14 

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен способ измерения малых расстояний до токопроводящей поверхности, при котором в частично-излучакицей электромагнитной системе, расположенной над токопроводяцей поверхностью, возбуждают электромагнитные колебания и измеряют их частоту 11.

Недостатком известного способа является наличие погрешности измереНия, обусловленной изменениями физических свойств окружающей среды.

Цель изобретения - уменьшение nojгрешности измерений.

Для достижения поставленной цели в способе измерения малых расстояний до токопроводящей поверхности / при котором в частично-излучающей электромагнитной системе, расположенной над токопроводящей поверхностью, возбуждают электромагнитные колебания и измеряют их частоту, возбуждают два типа резонансных колебаний на частотах и) и tJ, , одному из которых в месте излучения соответствует максимум электрического поля, а другому максимум магнитного поля, а расстояние X до токопроводящей поверхности определяют по формуле , -ви)). , где а и в - постоянные коэффициенты.

Способ основан на зависимости резонансной частоты частично-излучающей систе «1ы, например частично не экранированного на каком-либо участке отрезка длинной линии, от расстояния

10 ее до некоторой металлической поверхности при взаимодействии электромагнитного поля отрезка длинной линии с этой поверхностью.

Для неоднородной длинной линии,

15 у которой погонные параметры являются функцией координаты вдоль линии, в общем случае резонансная частота и) зависит от контролируемого расстояния X и выражается формулой

20

1.

0

I L,tX,Z) j4l) dz J C,(x,i) U mdl

л. о

где LO, Cp - погонные индуктивность

25 и емкость отрезка ;1линной линии;

J, и - нормированные ток и напряжение, устанавливаемые вдоль линии (,

30 06U61) . Существует оптимальная длина чувств1И,тельной (неэкранированной) части отрезка линии, при которой зависимость резонансной частоты от контролируемого расстояния наиболее сильно выражена. Кроме того, при возбуждени одного и того же отрезка длинной линии с выбранной длиной чувствительно части на разных гармониках можно получить зависимости резонансной часто ты от контролируемого параметра противоположного характера. Например, для короткозамкнутой на обоих концах длинной линии с чувствительным участком в средней ее части на 1-ой гармонике изменяемая часть электрической энергии гораздо больше магнит ной, и поэтому резонансная частота уменьшается (увеличивается) при уменьшении (увеличении.) параметра х, а на 2-ой гармонике, наоборот, изменяема часты- магнйТгйЬй энергии гораздо больше электри.еской, и поэтому резонансная частота VЬeличивaeтcя (уменьшается) прикУ йнбшении (увеличении) параметра х., Если взять разность нормированных частотных зависимостей 1-ой и 2-ой гармоник, получим выходную характеристику, чувствительность которой практически вдвое выше чувствительности выходной характеристики на отдельно взятой частоте. При этом погрешность измерения, обусловленная изменениями конструктивных параметров датчика, например, при изменении температуры окружающей среды значительно уменьшается. Преобразование указанных частот Э виде -Sj,«: .где постоянные коэффициенты, позволяет также исключить зависимость результатов измерения от диэлектрической проницаемости С окружающей сре-ды. Так, при изменении е на величину At , равную г, погрешность измеренияне превыяает 1,5%. Формула изобретения Способ измерения малых расстояний до токопроводящей поверхности, при котором в частично-излучающей электромагнитной системе, расположенной над токопроводящей поверхностью, возбуждают электромагнитные колебания и измеряют их частоту, отличающийся тем, что, с целью уменьшения погрешности измерения, возбуждают два типа резонансных колебаний на частотах и и , одному из которых в месте излучения соответствует максимум электрического поля, а другому - максимум магнитного поля, а расстояние X до тЬкопроводящей поверхности определяют по формуле (j -uuJj , где а и в - постоянные коэффициенты. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент ФРГ №2408583, кл. G 01 В 7/14, опублик. 1976 (прототип) .