Патент ссср 405019

Г 1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

4050) 9

Союз Советскии

Социал истимеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23Х! !.1970 (№ 1452102/25-28) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 23.VI I.1974

М. Кл. G 01Ь 15j02

Государственный комитет

Саввтв Министров СССР по делам изооретений и открытий

УДК 531.717.11(088,8) Авторы изобретения

Ф. И. Коломойцев, Н. П. Быстряков, В. И. Хоменко, Э. С. Кармазь, !О. Г. Булгаков и Э. A. Демидов

Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени 300-летия воссоединения

Украины с Россией

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДОЛЪНОЙ

И ПОПЕРЕЧНОЙ ТОЛЩИНЫ И ПРОФИЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ

Изобретение касается техники неразрушающих методов контроля материалов и изделий на сверхвысоких частотах и может быть использовано на предприятиях, производящих электропроводящие или диэлектрические материалы и изделия, например листовой металл.

Известно устройство для измерения продольной и поперечной толщины и профиля металлических изделий, содержащее последовательно включенные генератор СВЧ-колебаний, вентиль, делитель мощности запитывающего канала, делители мощности измерительных каналов, циркуляторы, антенны, фазовые модуляторы, детектерные камеры и индикаторы.

Однако это устройство позволяет контролировать только изделия из электропроводящих материалов. Кроме того, влияние неоднородностей в измерительных трактах приводит к появлению дополнительных ошибок.

Целью изобретения повышение точности измерения, а также измерение изделий из диэлектрика.

Это достигается тем, что устройство снабжено электронными ключами, например, лампами бегущей волны, включенными между вентилем и делителем мощности запитывающего канала и между циркуляторами и фазовыми модуляторами в каждом измерительном канале, и блоком управления, обеспечивающим синхронную работу электронных ключей.

На чертеже изображена блок-схема пред5 лагаемого устройства.

Устройство может состоять из трех, например а, б, в, или более измерительных каналов, питание которых осуществляется от одного

СВЧ-генератора.

10 Устройство включает запитывающий канал, состоящий из генератора 1 СВЧ-колебаний, вентиля 2, электронного ключа 3 и делителя мощности 4 и измерительных каналов а, б и в, каждый из которых состоит из делителя

15 мощности 5, циркулятора 6, линзовой антенны 7, измеряемого объекта 8, направленного ответвителя 9, циркулятора 10, линзовой антенны 11, электронного ключа 12, фазового модулятора 13, волноводного тройника 14, 20 аттенюатора 15, диэлектрического фазовращателя 16, детекторной камеры 17, логической схемы 18, индикатора толщины 19, фазового модулятора 20, волноводного тройника 21, управляемого фазовращателя 22, аттенюатора

25 23, диэлектрического фазовращателя 24, детекторной камеры 25, логической схемы 26, индикатора профиля 27, блока управления 28 и модулирующего генератора 29.

Генератор вырабатывает непрерывные

405019 сверхвысокочастотные электромагнитные колебания, которые поступают через вентиль 2 на электронный ключ 3. В исходном состоянии ключ 3 и ключ 12 канала а, а также ключи каналов б и в закрыты, Блок управления

28 синхронно открывает эти ключи, в результате чего ключ 3, являющийся общим для всех каналов, формирует заполненный СВЧ-колебаниями импульс наносекундной длительности.

Импульс СВЧ-энергии, попадая на делитель мощности 4, делится на три равные части. Часть энергии поступает на делитель мощности канала а, где делится на три определенные части. Первая часть, прохо; я циркулятор 6 (из первого плеча во второе), излучается линзовой антенной 7 на одну сторону измеряемого объекта 8. Отразившись от объекта 8, импульс энергии принимается à ;e: пой

7, проходит циркулягор 6 (из второго плеча в третье) направленный ответвитель 9 (oc«îâíoé канал), циркулятор 10 (из первого плеча во второе) и вновь излучается линзовой антенной 11 на противоположную сторону объекта

8. Дважды отраженный импульс пркнимае. сч антенной 11, проходит циркулятор 10 (из в.орого плеча в третье) и поступает па кл оч 12.

В этот момент блок управления 28 вновь открывает ключи 3 и 12. Ключ 12 пропускает импульс на фазовый модулятор 13, после чего этот импульс годается на волноводный тройник 14, куда также через аттегпоатор 15 и фазовращатель 16, приходит опорный импульс с делителя мощности 5.

Дважды отраженный от объекта 8 и опорный импульсы проходят в детекторную камеру 17, где преобразуются, Сигнал с детекторной камеры 17 попадает на логическую схему 18 и далее на индикатор толщины 19.

Одновременно часть энергии отраженного импульса ответвляется направленным ответвителем 9 и через фазовый модулятор 20 попадает на волноводный тройник 21, куда также через управляемый фазовращатель 22, аттенюатор 23, диэлектрический фазовращатель 24 приходит опорный импульс с делителя мощности 5.

Отраженный от объекта 8 и опорный импульсы проходят в детекторную камеру 25, где преобразуются. Сигнал с детекторной камеры 25 поступает на логическую схему 26 и после преобразования — на управляемый фазовращатель 22 и индикатор профиля 27.

С модулирую цего генератора 29 переменное напряжение низкой частоты подается па фазовые модуляторы 13 и 20 канала а и на фазовые модуляторы каналов б и в. Одновременно с генератора 29 напряжение (в качестве опорного) поступает на логические схемы 18 и 26 канала а и на логические схемы каналов б и в.

Опорные импульсы, заполненные сверхвысокочастотными колебаниями, поступающие на волноводные тройники 14 и 21, подбираются в противофазе (с учетом времени пробега) 60 сигнал, функционально зависящий от толщины объекта 8, что фиксируется индикатором толщины 19.

Предмет изобретения

Устройство для измерения продольной и поперечной толщины и профиля металлических с отражениями — диэлектрическими фазовращателями 16 и 24, а равные амплитуды — аттенюаторами 15 и 23. При этом на индикаторе профиля 27 устанавливается нулевое показание, а на и. дикаторе толщины 19 — показание, соответствующее исходной толщине.

Отраженные от измеряемого объекта 8 колебания, проходя антенну 7, циркулятор 6, направленный ответвитель 9, модулируются

N по фазе модулятором 20. В волноводном тройнике 21 происходит сложение опорной и глодулированной волн, при этом на выходе детекторной камеры 25 возникает сигнал модулирующей частоты.

15 Изменение профиля (расстояния от объекта 8 до антенны 7) вызывает фазовый сдвиг отра кенных колебаний относительно QIIGpHbIx, что приводит к соответствующему изменению фазы сигнала с детекторной камеры 25.

20 В логической схеме 26 происходит сравнение фаз сигналов, поступающих с детекторной камеры 25 и генератора 29, в результате чего вырабатывается сигнал, который воздействует на управляемый фазовращатель 22 до тех пор, 25 пока не восстановится исходное соотношение фаз сравниваемых сигналов вследствие восстановления фазовых соотношений сверхвысокочастотных колебаний.

Сигнал, воздействующий на управляемый

30 фазовращатель 22, фиксируется индикатором профиля 27, так как его изменение являегся функцией перемещения измеряемого объекта

8, т. е. изменения его профиля.

При пространственных перемещениях (по35 перечных, наклонных, продольных) измеряемого объекта 8 относительно антенн 7 и 11 (при постоянной толщине) фазовые соотношения в волноводном тройнике 14 остаются неизменными, так как при этом не меняется

40 время пробега дважды отраженного импульса, и поэтому индикатор толщины 19 остается в исходном состоянии.

При изменении толщины объекта 8 меняется время пробега дважды отраженного им45 пульса, что приводит к изменению фазовых соотношений в волноводном тройнике 14.

Сверхвысокочастотные колебания, поступающие с ключа 12, на волноводный тройник 14 модулируются по фазе модулятором 13, в ре50 зультате чего на выходе детекторной камеры

17 возникает сигнал модулирующей частоты.

Изменение фазы СВЧ колебаний приводит к соответствующему изменению фазы НЧ сигнала на выходе детекторной камеры 17, Логическая схема 18 производит сравнение фаз низкочастстных сигналов, поступающих с детекторной камеры 17 и модулирующего генератора 29, в результате чего вырабатывается

405019

Составитель В. Мазина

Техред 3. Тараненко

Корректор H. Аук

Редактор О. Юркова

Заказ 1751/11 Изд. № 1307 Тираь 743 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 изделий, содержащее последовательно включенные генератор СВЧ-колебаний, вентиль, делитель мощности запитывающего канала, делители мощности измерительных каналов, циркуляторы, антенны, фазовые модуляторы, детекторные камеры и индикаторы, отличающееся;ем,;то, с целью повышения точности измерения, а также измерения изделий из диэлектрика, оно снабжено электронными ключами, например лампами бегущей волны, включенными между вентилем и делителем мощности запитывающего канала и между циркуляторами и фазовыми модуляторами в каждом измерительном канале, и блоком управления, обеспечивающим синхронную раооту электронных ключей.