×
25.08.2017
217.015.c922

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ПРОВОДА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002619356
Дата охранного документа
15.05.2017
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения диаметра провода как готового изделия, так и при его производстве. Оно может быть применено также для измерения диаметра других протяженных металлических изделий (стержней, нитей и т.п.). Предлагаемое устройство для измерения диаметра провода, содержащее металлическую трубу и на измерительном участке объемный резонатор, включающий отрезок этой металлической трубы, внутри металлической трубы соосно с ней размещен контролируемый провод, электронный блок для возбуждения в объемном резонаторе электромагнитных колебаний и измерения резонансной частоты электромагнитных колебаний, электрически соединенный посредством линии связи и элемента связи с объемным резонатором. При этом металлическая труба выполнена из трех участков, первый и второй участки которой вне измерительного участка имеют одинаковый внутренний диаметр, а третий участок, расположенный между ними на измерительном участке и образующий с проводом коаксиальный объемный резонатор с колебаниями типа H (m=1, 2, 3 …; p=1, 2, 3, …), имеет внутренний диаметр, увеличенный по сравнению с внутренним диаметром металлической трубы на первом и втором ее участках, при этом частота электромагнитных колебаний, возбуждаемых в коаксиальном объемном резонаторе, открытом с обоих торцов, выбрана меньшей, чем критическая частота возбуждения электромагнитных волн в коаксиальных волноводах, образуемых вне измерительного участка проводом и каждым из первого и второго участков металлической трубы. 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения диаметра провода как готового изделия, так и при его производстве. Оно может быть применено также для измерения диаметра других протяженных металлических изделий (стержней, нитей и т.п.).

Известны рефлектометрический способ измерения диаметра протяженных металлических изделий и реализующее его устройство (монография: Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1978. 280 с. С.248-249). Данные технические решения обеспечивают достаточно высокую точность измерения диаметра в пределах его измерения 0÷4 мм. При более высоких значениях изменения диаметра погрешность его определения значительно увеличивается. Недостатком этих способа и устройства является ограниченная область применения, обусловленная небольшим диапазоном измерения.

Известно также устройство для измерения диаметра провода с применением открытого СВЧ резонатора в виде совокупности двух металлических отражающих зеркал, соосных с осью поворота (SU 873155, 15.10.1981). Контролируемый провод пересекает ось резонатора под прямым углом. Измерение диаметра провода основано на измерении угла поворота резонатора, обеспечивающего фиксированное значение вносимых в резонатор контролируемым проводом потерь (сдвига резонансных частот). Измеритель угла поворота, связанный с механизмом поворота резонатора и откалиброванный в значениях диаметра, определяет среднее значение диаметра. Недостатками этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные сложностью его реализации и ненадежностью конструкции, вызванные наличием подвижных элементов конструкции.

Известно также техническое решение (монография: Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат.1989. 208 с. С.61-62), которое содержит описание устройства, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому устройству и принятого в качестве прототипа. Это устройство-прототип содержит цилиндрический объемный резонатор в виде полости металлической трубы и торцевых металлических плоскостей. Через малые сквозные отверстия в металлических торцевых плоскостях полости проходит контролируемый провод, располагаемый вдоль оси данного резонатора. В этом объемном резонаторе возбуждены электромагнитные колебания типа E010 или типа Е110. Измеряя резонансную частоту электромагнитных колебаний данного резонатора, определяют диаметр провода. Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности, позволяя контролировать провода с малыми значениями диаметров; в ином случае необходимо выполнять большие сквозные отверстия в торцевых плоскостях резонаторов, что приводит к недопустимому снижению добротности резонаторов из-за потерь электромагнитной энергии вследствие излучения электромагнитных волн через указанные отверстия.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей.

Технический результат в предлагаемом устройстве для измерения диаметра провода, содержащем металлическую трубу и на измерительном участке объемный резонатор, включающий отрезок этой металлической трубы, внутри металлической трубы соосно с ней размещен контролируемый провод, электронный блок для возбуждения в объемном резонаторе электромагнитных колебаний и измерения резонансной частоты электромагнитных колебаний, электрически соединенный посредством линии связи и элемента связи с объемным резонатором, достигается тем, что металлическая труба выполнена из трех участков, первый и второй участки которой вне измерительного участка имеют одинаковый внутренний диаметр, а третий участок, расположенный между ними на измерительном участке и образующий с проводом коаксиальный объемный резонатор с колебаниями типа Hm1p (m=1, 2, 3 …; p=1, 2, 3, …), имеет внутренний диаметр, увеличенный по сравнению с внутренним диаметром металлической трубы на первом и втором ее участках, при этом частота электромагнитных колебаний, возбуждаемых в коаксиальном объемном резонаторе, открытом с обоих торцов, выбрана меньшей, чем критическая частота возбуждения электромагнитных волн в коаксиальных волноводах, образуемых вне измерительного участка проводом и каждым из первого и второго участков металлической трубы.

Предлагаемое устройство для измерения диаметра провода поясняется чертежом на фиг. 1.

Здесь показаны объемный резонатор 1, запредельный волновод 2, провод 3, металлическая труба 4, линия связи 5, элемент связи 6, электронный блок 7.

Устройство работает следующим образом.

На измерительном участке - там, где следует измерить диаметр контролируемого провода - образуют колебательную систему - объемный резонатор при соосном по отношению к проводу расположении отрезка металлической трубы снаружи провода. Возбуждение в пределах измерительного участка электромагнитных колебаний - стоячих электромагнитных волн - возможно осуществить, если создать на его границах такие условия, при которых эти границы будут отражать электромагнитные волны, падающие на них из полости, ограниченной проводом и внутренней поверхностью трубы на данном измерительном участке. Для создания таких граничных условий предлагается организовать вне измерительного участка провода с обеих его сторон запредельный режим распространения для электромагнитных колебаний, возбуждаемых на измерительном участке. При этом данный измерительный участок становится объемным резонатором, электромагнитные колебания в котором существуют в соответствии с возбужденным типом колебаний.

Физически обеспечить режим существования электромагнитных колебаний в пределах измерительного участка и режим нераспространения (т.е. запредельный режим) вне него можно путем расположения снаружи провода соосно по отношению к нему отрезка металлической трубы, при отличии диаметров которой в пределах измерительного участка и вне него возможен запредельный режим вне этого участка. При этом провод и металлическая труба образуют коаксиальную линию. Если на измерительном участке - объемном резонаторе коаксиального типа - возбуждены колебания в некотором диапазоне часто [f1, f2], соответствующем изменению диаметра провода в измеряемом диапазоне, то необходимо, чтобы геометрические параметры запредельных волноводов на этих частотах были такими, при которых критическая частота fкр их возбуждения была выше максимальной частоты f2 диапазона изменения частоты резонатора. Тогда излучение электромагнитных волн за пределы измерительного участка провода будет отсутствовать, а в полости данного объемного резонатора будут существовать высокодобротные колебания.

Конструктивные особенности устройства. Высший тип волны в коаксиальной линии, характеризующийся наибольшей критической длиной волны λкр, есть Н11, начиная с длин волн λ>λкрН11≈π(R1+R2), где R1 и R2 - радиусы, соответственно, внутреннего и внешнего проводников линии. Затем следует тип поля E01, начиная с λ>λкрЕ01≈π(R2-R1) и т.д. Собственная (резонансная) частота fp такого резонатора близка к собственной частоте закрытого коаксиального резонатора и может быть оценена по формуле (монография: Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника сверхвысоких частот. М.: Атомиздат. 464 с. С.45-46):

где l - длина резонатора; р=0, 1, 2, …; с - скорость света.

Формула (1) при работе на колебаниях типа Н111 принимает вид

Колебания типа Hm1p (m=1, 2, 3 …; р=1, 2, 3, …), среди которых низший тип есть H111 с собственной частотой, определяемой формулой (2). В этом случае имеем следующее выражение для критической длиной волны λкрН11 (монография: Милованов О.С., Собенин Н.П. Техника сверхвысоких частот. М.: Атомиздат.464 с. С.45-46):

и, соответственно формуле (3), следующее выражение для fкр:

где R - значение внутреннего радиуса R2 металлической трубы вне измерительного участка с объемным резонатором.

Особенностью волн этих Н-типов, характеризующихся произвольным первым индексом m, но вторым индексом 1, является наличие в формуле для λкр суммы радиусов R1 и R2. Именно это определяет, как нетрудно видеть, увеличение внутреннего диаметра 2R2 металлической трубы в пределах объемного резонатора по сравнению с ее диаметром, то есть диаметром запредельных волноводов, расположенных с обеих сторон этого объемного резонатора.

В самом деле, условие f2<fкр можно записать с учетом (1) и (3) в следующем виде:

или после преобразований

Здесь R - радиус внешнего проводника коаксиальной линии на запредельных торцевых участках резонатора, то есть значение внутреннего радиуса R2 металлической трубы вне измерительного участка с объемным резонатором. Поскольку второй член (дробь) произведения в правой части данного неравенства меньше единицы, то оно выполняется, если R<R2.

Устройство на фиг. 1 содержит резонаторный датчик в виде коаксиального объемного резонатора 1 коаксиального типа с торцевыми участками - запредельными волноводами 2, контролируемый провод 3, металлическую трубу 4, линию связи 5, элемент связи 6, электронный блок 7.

В резонаторном датчике, представляющем собой объемный резонатор 1 открытого типа в виде отрезка коаксиальной линии с сопряженными с ним на его обоих торцах отрезками коаксиальных запредельных волноводов 2, возбуждают электромагнитные колебания. Для образования данного коаксиального объемного резонатора снаружи контролируемого провода 3 соосно с ним располагают металлическую трубу 4. Возбуждение и съем колебаний в резонаторе, в также измерение собственной (резонансной) частоты колебаний, изменяющейся при изменении диаметра контролируемого провода, и ее преобразование в выходной сигнал осуществляют через линию связи 5 и элемент связи 6 (металлический штырь, петля связи), подсоединенный к объемному резонатору 1, с помощью электронного блока 7. Число элементов связи (один или два) определяется применяемой схемой измерения; на данном рисунке показано возбуждение колебаний в резонаторе и их съем с помощью одного металлического штыря. Металлическую трубу 4 можно изготовить относительно тонкой, увеличив ее внутренний диаметр лишь на участке, на котором организуется объемный резонатор.

Синтез устройства, реализуемого с применением металлической трубы, располагаемой снаружи провода соосно с ним и имеющей на измерительном участке увеличенный внутренний диаметр, состоит в следующей последовательности действий: выбирают, исходя из технологических особенностей конкретной задачи, например допустимой точности и веса, величину радиуса R2 металлической трубы, а также, исходя, в частности, из необходимой степени локальности измерений, длину l этой части трубы; затем рассчитывают на основе формул (1) или (2) диапазон изменения резонансной частоты fр и, зная ее максимальную величину f2, определяют радиус R металлической трубы вне резонатора (и, следовательно, величину скачка R-R2 радиуса этого трубы в граничных сечениях резонатора) таким образом, чтобы удовлетворить условию f2<fкp, где fкр - критическая частота коаксиального волновода с наружным проводником радиуса R; fкр=с/λкр, с - скорость света; чем лучше удовлетворяют частоты f2, fкр данному неравенству, тем на более короткой волне запредельных волноводов ослабевает (отражается) по экспоненциальному закону электромагнитная энергия (обычно эта величина составляет несколько сантиметров, что вполне допустимо).

Отметим, что предлагаемое устройство работоспособно именно на одном из высших типов колебаний в рассматриваемом коаксиальном резонаторе, так как колебания в нем на основном типе ТЕМ характеризуются весьма малой добротностью (торцевые "скачки" радиусов малы для наблюдения резонансных импульсов, которые к тому же не имеют функциональной зависимости от радиуса R1).

Таким образом, данное устройство позволяет производить бесконтактные измерения диаметра провода и других протяженных металлических изделий (стержней, нитей и т.п.) как в одном, так и, при необходимости, одновременно в нескольких их сечениях.

Устройство для измерения диаметра провода, содержащее металлическую трубу и на измерительном участке объемный резонатор, включающий отрезок этой металлической трубы, внутри металлической трубы соосно с ней размещен контролируемый провод, электронный блок для возбуждения в объемном резонаторе электромагнитных колебаний и измерения резонансной частоты электромагнитных колебаний, электрически соединенный посредством линии связи и элемента связи с объемным резонатором, отличающееся тем, что металлическая труба выполнена из трех участков, первый и второй участки которой вне измерительного участка имеют одинаковый внутренний диаметр, а третий участок, расположенный между ними на измерительном участке и образующий с проводом коаксиальный объемный резонатор с колебаниями типа H (m=1, 2, 3…; p=1, 2, 3, …), имеет внутренний диаметр, увеличенный по сравнению с внутренним диаметром металлической трубы на первом и втором ее участках, при этом частота электромагнитных колебаний, возбуждаемых в коаксиальном объемном резонаторе, открытом с обоих торцов, выбрана меньшей, чем критическая частота возбуждения электромагнитных волн в коаксиальных волноводах, образуемых вне измерительного участка проводом и каждым из первого и второго участков металлической трубы.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ПРОВОДА
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ПРОВОДА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 53 items.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2be1

Устройство для пожаротушения

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона. Предлагаемое устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476760
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
Showing 1-10 of 86 items.
20.01.2013
№216.012.1d86

Устройство для измерения уровня диэлектрической жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня диэлектрической жидкости, находящейся в какой-либо емкости. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Сущность: устройство содержит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473052
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d88

Способ измерения уровня вещества в открытой металлической емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня вещества (жидкости, сыпучего вещества) в различных открытых металлических емкостях. Сущность: в способе измерения уровня вещества в открытой металлической емкости предварительно в верхней незаполняемой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473054
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d89

Способ измерения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкости в различных открытых и замкнутых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в технологических емкостях металлургического производства. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473055
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d8a

Способ определения уровня жидкости в емкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения уровня жидкости, находящейся в каком-либо резервуаре. В частности, оно может быть применено для измерения уровня нефтепродуктов, сжиженных газов и др. Предлагается способ определения уровня...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473056
Дата охранного документа: 20.01.2013
20.01.2013
№216.012.1d95

Способ диагностирования двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к испытаниям и диагностике двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Способ диагностирования ДВС заключается в возбуждении в камере сгорания электромагнитных колебании фиксированной длины волны и определении амплитуды принимаемого сигнала. При проведении диагностирования...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473067
Дата охранного документа: 20.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c3

Способ определения состояния поверхности дороги

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для определения состояния поверхности дорожного полотна, на котором возможно образование слоя воды, снега или льда. Сущность: в поверхностный слой контролируемого участка дороги встраивают резонатор с изменяющейся в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473888
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.01.2013
№216.012.20c4

Способ измерения физической величины

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения различных физических величин. К их числу относятся механические величины, геометрические параметры объектов, физические свойства веществ и др. К ним же относятся также электрофизические,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473889
Дата охранного документа: 27.01.2013
27.02.2013
№216.012.2be1

Устройство для пожаротушения

Изобретение относится к противопожарной технике и может быть использовано в качестве средства пожаротушения с высокоточным определением массы огнетушащего вещества, в частности диоксида углерода, в баллоне и ее уменьшения вследствие возможной утечки из баллона. Предлагаемое устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476760
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.12.2013
№216.012.892a

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500796
Дата охранного документа: 10.12.2013
10.12.2013
№216.012.892b

Способ регулирования распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом

Изобретение относится к винодельческой промышленности и может быть использовано, в частности, при производстве шампанских вин. Регулирование распределения температуры в цилиндрическом резервуаре с виноматериалом, имеющем снаружи "рубашку" с циркулирующим в ней хладоносителем по замкнутому...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500797
Дата охранного документа: 10.12.2013
+ добавить свой РИД