Устройство для измерения расстояния до металлической поверхности

 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для повышения чувствительности устройства для измерения расстояния до металлической поверхности, которое содержит диэлектрическую пластину 2 с нанесенными на обеих ее поверхностях идентичными, распо1-7 ложенными соосчо симметрично проводяшими контурами - радиальными спиралями 3 и 4, которые имеют противоположные направлений намотки и образуют электроды плоско двухрядной замедляющей системы . На поверхности спирали 3 закреппена диэлектрическая плата 11, на внешней поверхности которой со стороны объекта 13 закреплен металлический экран 12, выполненный а виде лучеобразных металлических пластин. Благодаря экрану уменьшение расстояния до поверхности объекта приводит к уменьшению погонной индуктивности. При этом величина погонной емкости остается практически неизменной, что приводит к изменению фазового времени запаздывания или изменению резонансной частоты замедляющей системы, являющимися выходными информативными параметрами данного устройства. 2 ил. 00 с I

сОюз сОБетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I!5 G 01 В 7(14

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР,j, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4664111/28 (22) 21.03.89 (46) 07,02.91. Бюл. М 5 (71) Московский институт электронного машиностроения (72) Ю.Н.Пчельников, Г.М.Федичкин, P.M.ÄûìUjèö и А.B.ÔàäåeB (53) 621,317.39:531.71(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

M 1023193, кл. G 01 В 7/08, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для повышения чувствительности устройства для измерения расстояния до металлической поверхности, которое содержит диэлектрическую пластину 2 с нанесенными на обеих ее поверхностях идентичными, распо„„Ы.) „Ä 1626082 Ol ложенными соосно симметрично проводяшиMè к нтурэми — радиальными спиралями

3 и 4, которые имеют про..ивоположные направлегв s! намотки и обраэую1 электроды плоск и двухрядной замедляющей системы. На псверхн"-,.Tè спирали 3 закреплена диэлектрическая плата 11, на внешней поверхности которой со стороны обьскта 13 закреплен металлический экран 12, выг,элненный в виде лучеобразных металлических пластин. Благодаря экрану уменьшение расстояния до поверхности обьекта г риводит к уменьшению погонной индуктивности, При этом величина погонной емкости остается практически неиэг енной, что приводит к изменению фазового времени запаздывания или изменению резонансной част;ты замедляющей системы, являющимися выходными информативными параметрами данного усгройства. 2 ил.

1626082

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля малых линейных перемещений металлических поверхностей, вызванных, например, деформациями контролируемых объектов, Целью изобретения является повышение чувствительности устройства для измерения расстояния до металлической поверхности за счет ослабления влияния емкостей связи этого устройства с металлической поверхностью контролируемого объекта и усиления индукционного взаимодействия между ними.

На фиг.1 показана схематично конструкция устройства для измерения расстояния до металлической поверхности, продольное сечение; на фиг.2 — то же, вид сверху, Устройство содержит цилиндрический корпус 1 и закрепленную на одном из его торцов диэлектрическую, выполненную, напримерр, из ситалла пластину 2 с нанесенными на обеих ее поверхностях идентичными, соосно симметрично расположенными проводящими контурами — радиальными спиралями 3 и 4, которые имеют противоположные направления намотки и образуют электроды плоской двухрядной замедляющей системы. Радиальная спираль 3 соединена в центре с помощью проводника 5, проходящего через отверстие в пластине 2, а спираль 4 соединена с помощью проводника 6 с коаксиальным выводом 7 для передачи электромагнитной энергии. С внешней стороны эта спираль 3 соединена с помощью проводника 8, проходящего через отверстие в пластине 2, а спираль 4 с помощью проводника 9 соединена с вторым коаксиальным выводом 10 для передачи электромагнитной энергии. С помощью указанных коаксиальных выводов 7 и 10 устройство подключается к блоку измерения фазового времени запаздывания замедляющей сис1емы или к блоку измерения резонансной частоты (не показаны). Снаружи на поверхности спирали 3 закреплена диэлектрическая плата 11, на открытой внешней поверхности которой размещен металлический экран 12, имеющий радиальную проводимость, что обеспечивается лучеобразной формой образующих экран металлических пластин. Ширина и форма пластин экрана 12 подбираются экспериментально.

Разрезы между пластинами экрана могут не доходить до центра, а могут и полностью разрезать экран 12 на отдельные лучеобразные сегменты, Контролируемый объект 13 (например, металлическая пластина) распо20

55 ложен параллельно поверхности экрана 12.

Устройство работает следующим образом.

В отрезке замедляющей системы, образованном плоскими радиальными спиралями 3 и 4, возбуждается с помощью генератора элетромагнитных колебаний (не показан) поверхностная электромагнитная волна, электрическое поле которой почти полностью сосредоточено в диэлектрической пластине 2 и в диэлектрической плате 11. т.е, в зоне между спиралями 3 и 4 и в области между спиралью 3 и экраном 12. Благодаря отсутствию аэимутальной проводимости экрана 12 основная часть магнитного поля электромагнитной волны беспрепятственно проходит в область снаружи экрана 12 и наводит азимутальные токи в металлической поверхности объекта 13. Магнитное поле наведенных в поверхности контролируемого объекта 13 токов вычитается иэ магнитного поля, создаваемого токами в спиралях 3 и 4, что приводит к уменьшению погонной индуктивности б» этих спиралей.

Благодаря наличию экрана 12, закрепленного на поверхности платы, радиальные токи в объекте 13 не возбуждаются, вследствие чего расстояние d до его поверхности не влияет на величину погонной емкости Со спиралей 3 и 4. Это позволяет повысить чувствительность измерений, так как при отсутствии экрана 12 и достаточно большом расстоянии d между объектом 13 и спиралью 3 это расстояние практически не влияет на величину погонной емкости Со благодаря противофазному возбуждению спиралей 3 и 4, при котором электрическое поле электромагнитной волны почти полностью сосредоточенно между спиралями 3 и 4.

Однако это расстояние d до поверхности обьекта 13 оказывает влияние на величину погонной индуктивности 4„которая уменьшается с уменьшением этого расстояния.

Наличие изменений погонной индуктивности Lc при практически неизменной погонной емкости Со, связанное с изменением расстояния d до контролируемой металлической поверхности, обуславливает изменение фазовой скорости ЧБр волны, равной ! г LC* . Бп агодаря атому по изменению фазового времени запаздывания или резонансной частоты отрезка плоской замедляющей системы может быть определено изменение расстояния d. Вследствие экспоненциального распределения поля электромагнитной волны около поверхностей спиралей 3 и 4 чувствительность измерений при больших значениях d, в 5-10 раз

1626082 превышающих расстояния д между спиралями 3 и 4, оказывается незначительной.

При уменьшении расс ояния d до контролируемой поверхности обьектэ 13 происходит перераспределение электричесого поля поверхностной во IH, которое появляется между спиралью 3 и обьектом 13, приводя к увеличению погонной емко ти С в случае отсутствия экра>-.а 12 Так как уменьшение d сопровождается уменьшени м погонной индук,ивности l.o и увеличением погонной емкости Со, to изменение фаэовой скорости Оф оказь:вается меньшим, чем зто имеет место при наличии экрана 12, При

d д погонная емкость Со между объектом

13 и с.ь рэлью 3 возрастает настолько, что чувстаигельносгь измерения близка к нулю.

Наличие экрана 2 позволяг.т прибли сагь объект 13 практически вплотную к экрану

12, что значительно расширяет i,èàïàçoí v;:— меряемых перемещений контролируемого об акта при увеличении чувствительност1 .

Таким образом, благодаря выполнению проводящих контуров устройсгва в виде связанных ll/locKP õ радиальных спиралей и использованию экрана с радиальной проводимостью, установленного между контролируемым объектом и обращенной к нему радиагьной спиралью, обеспечивается по вышение чувствительности устройства для измерения расстояния до металличе:кой поверхности при расширении диапазона измеряемых им пере«ещений.

Формуга изобре1ен1 я устройство,,ля измерения рзс вяни до металли-:еской поверхности. сод ржа щеэ »металлический корпус. эакрепленнук на одном иэ его торцов диэл;ктри"еск;ю

10 лластину, предназначенную гля установкг напротив контролируемой поверхности, нанесенные соасно симме с очно на прстинополпжные поверхности пластины и )GE.îäÿùèå контуры, образующие элек1ро1 "> у.i плоскои двухрядной замедляющей лис;.емы, закрепленнуа на поверхно. ти проводящего контура, расположенного на внешней поверхности пластины, диэлектрическую плату и подключенный к этим конту20 р,:м блок измерения разового времени запазд . вания или оезонансной частоты заме",. ««й сигтемы, о т л и ч а ю щ е е с я те:л, ч-о, с целью повышения чувствительности, оно снабжено экр; ном эакреп енным

25 на внегвней пов. .рхности,;уэлек гричсс,ой платы и яыпо-ненным в виде рзс од.;ц вся иэ обш -: о центра лучеобразных металли -.вских пластин, à проводящие ек"н гусы эамед ляющей системы выполнены а виде

ЗС радиальных плоских r,ïèðà åé с противоположными направлеíviÿìè hëìîòê. .

1б26082

12

Составитель С. Скрыпник

Редактор Н, Бобкова Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор М. Максимишинец

Заказ 270 Тираж 383 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101