CH503262A - Device for measuring a displacement - Google Patents

Device for measuring a displacement

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Publication number
CH503262A
CH503262A CH204369A CH204369A CH503262A CH 503262 A CH503262 A CH 503262A CH 204369 A CH204369 A CH 204369A CH 204369 A CH204369 A CH 204369A CH 503262 A CH503262 A CH 503262A
Authority
CH
Switzerland
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frequency
cavity
measuring
detector
sub
Prior art date
Application number
CH204369A
Other languages
French (fr)
Inventor
Laffon Jean-Louis
Masson Maurice
Original Assignee
Commissariat Energie Atomique
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Publication date
Priority claimed from FR42646A external-priority patent/FR1467228A/en
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Publication of CH503262A publication Critical patent/CH503262A/en

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)

Description

  

      Dispositif    de mesure d'un     déplacement       Le brevet     principal    comprend un procédé de mesure  d'un déplacement, dans     lequel    on provoque la modifica  tion du volume d'une cavité     résonnante    alimentée en       hyperfréquence    et en     ce    qu'on mesure la variation de la  fréquence d'accord de celle-ci, dans le but d'en déduire  la valeur du déplacement.  



  Il comprend également un dispositif pour la mise en  ouvre de ce procédé.  



  Deux formes d'exécution particulières sont exposées  dans le brevet     principal.    La première est constituée d'un  générateur hyperfréquence, du type klystron réflexe par  exemple, alimentant une cavité résonnante de mesure  réunie par coupleur     directif    à une     cavité    étalon et à un  détecteur, à     semi-conducteur    par exemple, la tension  produite par celui-ci étant représentée sur l'écran d'un  oscilloscope dont la tension de balayage sert à moduler       ledit    générateur hyperfréquence en agissant sur la ten  sion de commande de     celui-ci.     



  La cavité étalon est fermée par une paroi mobile       déplaçable    à l'aide d'un micromètre ; la mesure est réali  sée en faisant coïncider au début et à la fin de la mesure  les pics d'absorption dus aux deux cavités, visualisés sur  l'écran de l'oscilloscope, et en lisant le déplacement du  micromètre entre les deux positions.  



  Cette première forme d'exécution présente l'inconvé  nient de nécessiter la présence d'un opérateur.  



  La deuxième forme d'exécution exposée dans ledit  brevet principal comporte un générateur     hyperfréquence          électroniquement    accordable; la tension produite par le  détecteur pilote un organe de commande automatique  de fréquence dudit générateur qui agit sur la tension de  commande de celui-ci afin de     caler    cette fréquence sur  celle de résonance de la     cavité    de mesure. Il comporte  également un     fréquencemètre    hyperfréquence réuni à la  sortie du générateur par un coupleur croisé, la variation  de     fréquence    de l'onde mesurant le déplacement.

      Ce deuxième dispositif présente par rapport au pre  mier l'avantage de fonctionner automatiquement, tout  au moins après un réglage initial, mais le fréquence  mètre     hyperfréquence    qu'il nécessite est un appareil très  coûteux.  



       Le        présent    brevet a pour objet un dispositif de me  sure de déplacement pour la mise en     oeuvre    du procédé  revendiqué dans le brevet     principal    et palliant     les    incon  vénients des deux     dispositifs    précités.  



  Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un  générateur hyperfréquence     électroniquement    accordable,  alimentant une cavité résonnante de mesure réunie par  un coupleur directif à un détecteur sensible à l'ampli  tude de l'onde hyperfréquence réfléchie par ladite cavité  de mesure, un organe de     commande    automatique de la  fréquence de l'onde fournie par le générateur hyper  fréquence     recevant    la tension produite par ledit détecteur  et asservissant cette fréquence à celle de résonance de-la  cavité de mesure, une cavité de référence,

   et une chaîne  d'asservissement commandant la variation de volume de  cette cavité de référence de manière à asservir la fré  quence de résonance de ladite cavité de référence à la  fréquence de l'onde fournie par le générateur hyper  fréquence.  



  De préférence, ladite     cavité    de référence comporte  une paroi mobile sous l'action d'un micromètre et ladite  chaîne d'asservissement comporte un deuxième détecteur  sensible à l'onde hyperfréquence réfléchie par la cavité  de référence et un moteur d'asservissement actionnant  ledit micromètre et elle est munie d'un dispositif d'affi  chage de l'amplitude de la rotation dudit moteur d'asser  vissement. Ledit dispositif d'affichage est avantageuse  ment un potentiomètre rotatif monté sur l'arbre du mo  teur d'asservissement.  



  En se référant au dessin ci-joint, on va décrire, à  titre d'exemple, une forme d'exécution particulière du  dispositif de mesure d'un déplacement objet du brevet.      La figure unique de ce dessin est un schéma de prin  cipe de cette forme d'exécution. Ce schéma se déduit de  celui de la fig. 4 du brevet principal, les éléments com  muns des deux figures     portant    des nombres de réfé  rence identiques.  



  Comme on le voit sur la figure unique, la cavité de  référence 20, qui était, dans le brevet principal, disposée  après le coupleur     directif    16 et ne servait que durant la  phase de réglage, est ici réunie à la sortie du guide 46  par un coupleur croisé 100 (Té magique) ; les deux der  nières branches du Té magique 100 sont réunies l'une  à une charge adaptée 102, l'autre à un cristal détecteur  104 analogue à 22. Ce détecteur est relié à un amplifica  teur     d'asservissement    106 qui alimente le moteur d'as  servissement 108 actionnant le micromètre 30. Sur l'arbre  de ce moteur 108 est monté un potentiomètre rotatif 110  qui affiche sa position.  



  Le fonctionnement du dispositif décrit se     déduit    im  médiatement de celui du dispositif de la fig. 4 du brevet  principal.  



  C'est au niveau de l'exploitation de la mesure que se  situe le perfectionnement: la variation de fréquence du  klystron électroniquement accordable 32 n'est plus di  rectement mesurée; elle est traduite en un déplacement  par le procédé inverse de celui     utilisé    dans la deuxième  forme d'exécution exposée dans le brevet     principal.     



  Lorsque     l'échantillon    2 subit un déplacement, ce der  nier se traduit par une variation de fréquence du klystron  <B>32;</B> la cavité 20 n'étant plus accordée sur la fréquence  d'alimentation, l'onde hyperfréquence se     réfléchit    sur  elle et revient sur le Té magique 100. Cette onde est dé  tectée par le cristal 104 qui délivre une tension fonction  de     ce    désaccord. Le moteur d'asservissement 108 vient  actionner le micromètre 30 jusqu'à annuler l'onde réflé  chie et à accorder la cavité 20 sur la fréquence de 32. Le  déplacement du piston 28 suit donc celui du piston 4  lié à l'échantillon. Il est affiché par le potentiomètre 110.  



  Comme dans le dispositif de la     fig.    4 du brevet prin  cipal, la chaîne comportant l'oscilloscope 24 et l'inter  rupteur 40 est utilisée dans une première phase de ré  glage et sert à ajuster au début de la mesure la fréquence  moyenne de l'onde délivrée par le klystron 32 sur la fré  quence de résonance de la cavité 6. Lorsque ce réglage  est effectué, l'interrupteur 40 est ouvert et l'interrupteur  38 fermé, assurant la mesure automatique.    L'échantillon dont on mesure le déplacement peut  constituer la cavité de mesure. C'est le cas notamment de  la mesure de variations dimensionnelles de tubes métal  liques obtenues par exemple par fluage sous irradiation.



      Device for measuring a displacement The main patent comprises a method for measuring a displacement, in which the volume of a resonant cavity supplied with microwave energy is modified and the variation in the frequency d is measured. 'agreement thereof, in order to deduce the value of the displacement.



  It also includes a device for implementing this method.



  Two particular embodiments are set out in the main patent. The first consists of a microwave generator, of the reflex klystron type for example, supplying a measurement resonant cavity joined by a directional coupler to a standard cavity and to a detector, semiconductor for example, the voltage produced by it. being represented on the screen of an oscilloscope, the scanning voltage of which is used to modulate said microwave generator by acting on the control voltage thereof.



  The standard cavity is closed by a movable wall movable using a micrometer; the measurement is carried out by making the absorption peaks due to the two cavities, displayed on the oscilloscope screen, coincide at the start and at the end of the measurement, and by reading the displacement of the micrometer between the two positions.



  This first embodiment has the drawback of requiring the presence of an operator.



  The second embodiment set out in said main patent comprises an electronically tunable microwave generator; the voltage produced by the detector controls an automatic frequency control member of said generator which acts on the control voltage thereof in order to set this frequency on the resonance frequency of the measurement cavity. It also comprises a microwave frequency meter joined to the output of the generator by a cross coupler, the frequency variation of the wave measuring the displacement.

      This second device has the advantage over the first of operating automatically, at least after an initial adjustment, but the microwave frequency meter that it requires is a very expensive device.



       The present patent relates to a device for measuring displacement for implementing the method claimed in the main patent and which overcomes the drawbacks of the two aforementioned devices.



  This device is characterized in that it comprises an electronically tunable microwave generator, supplying a resonant measurement cavity connected by a directional coupler to a detector sensitive to the amplitude of the ultra-high frequency wave reflected by said measurement cavity, a device automatic control of the frequency of the wave supplied by the hyper frequency generator receiving the voltage produced by said detector and slaving this frequency to the resonance frequency of the measurement cavity, a reference cavity,

   and a slaving chain controlling the variation in volume of this reference cavity so as to slav the resonant frequency of said reference cavity to the frequency of the wave supplied by the hyper frequency generator.



  Preferably, said reference cavity comprises a wall movable under the action of a micrometer and said servo chain comprises a second detector sensitive to the microwave wave reflected by the reference cavity and a servo motor actuating said micrometer and it is provided with a device for displaying the amplitude of the rotation of said servo motor. Said display device is advantageously a rotary potentiometer mounted on the shaft of the servo motor.



  With reference to the accompanying drawing, a description will be given, by way of example, of a particular embodiment of the device for measuring a displacement which is the subject of the patent. The single figure in this drawing is a schematic diagram of this embodiment. This diagram is deduced from that of FIG. 4 of the main patent, the common elements of the two figures bearing identical reference numbers.



  As can be seen in the single figure, the reference cavity 20, which was, in the main patent, arranged after the directional coupler 16 and only served during the adjustment phase, is here joined at the outlet of the guide 46 by a cross coupler 100 (magic tee); the last two branches of the magic tee 100 are joined, one to a suitable load 102, the other to a detector crystal 104 similar to 22. This detector is connected to a servo amplifier 106 which supplies the motor of as service 108 actuating the micrometer 30. On the shaft of this motor 108 is mounted a rotary potentiometer 110 which displays its position.



  The operation of the device described can be deduced immediately from that of the device of FIG. 4 of the main patent.



  It is at the level of the use of the measurement that the improvement is situated: the variation in frequency of the electronically tunable klystron 32 is no longer directly measured; it is translated into a displacement by the reverse process of that used in the second embodiment set out in the main patent.



  When sample 2 undergoes a displacement, this latter results in a variation in the frequency of the klystron <B> 32; </B> the cavity 20 no longer being tuned to the supply frequency, the microwave wave is reflects on it and returns to the magic tee 100. This wave is detected by the crystal 104 which delivers a voltage according to this disagreement. The servo motor 108 actuates the micrometer 30 until the reflected wave is canceled and the cavity 20 is tuned to the frequency of 32. The movement of the piston 28 therefore follows that of the piston 4 linked to the sample. It is displayed by potentiometer 110.



  As in the device of FIG. 4 of the main patent, the chain comprising the oscilloscope 24 and the switch 40 is used in a first adjustment phase and serves to adjust at the start of the measurement the mean frequency of the wave delivered by the klystron 32 on the resonance frequency of the cavity 6. When this adjustment is carried out, the switch 40 is open and the switch 38 closed, ensuring automatic measurement. The sample whose displacement is measured can constitute the measurement cavity. This is the case in particular with the measurement of dimensional variations of metal tubes obtained for example by creep under irradiation.

 

Claims (1)

REVENDICATION Dispositif de mesure d'un déplacement pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comprend un générateur hyperfréquence électroniquement accordable (32), alimen tant une cavité résonnante de mesure (6) réunie par un coupleur directif (16) à un détecteur (22) sensible à l'amplitude de l'onde hyperfréquence réfléchie par ladite cavité de mesure, un organe de commande automatique (34) de la fréquence de l'onde fournie par le générateur hyperfréquence recevant la tension produite par ledit détecteur et asservissant cette fréquence à celle de réso nance de la cavité de mesure (6), CLAIM Device for measuring a displacement for the implementation of the method according to claim I of the main patent, characterized in that it comprises an electronically tunable microwave generator (32), feeding a resonant measuring cavity (6) together by a directional coupler (16) to a detector (22) sensitive to the amplitude of the microwave wave reflected by said measuring cavity, an automatic control member (34) of the frequency of the wave supplied by the microwave generator receiving the voltage produced by said detector and slaving this frequency to that of resonance of the measuring cavity (6), une cavité de référence (20), et une chaîne d'asservissement commandant la va riation de volume de cette cavité de référence de manière à asservir la fréquence de résonance de ladite cavité de référence à la fréquence de l'onde fournie par le généra teur hyperfréquence. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la cavité de référence comporte une paroi mobile sous l'action d'un micromètre (30). 2. a reference cavity (20), and a control chain controlling the variation in volume of this reference cavity so as to control the resonant frequency of said reference cavity to the frequency of the wave supplied by the generator microwave. SUB-CLAIMS 1. Device according to claim, characterized in that the reference cavity comprises a mobile wall under the action of a micrometer (30). 2. Dispositif selon la sous-revendication 1. caracté risé en ce que ladite chaîne d'asservissement comporte un deuxième détecteur (l04) sensible à l'onde hyper fréquence réfléchie par la cavité de référence (20) et qu'un moteur d'asservissement (108) actionne ledit micromètre (30). 3. Dispositif selon la sous-revendication 2. caracté risé en ce que ledit moteur d'asservissement est muni d'un dispositif d'affichage de la position de son arbre. 4. Dispositif selon la sous-revendication 3, caracté risé en ce que ledit dispositif d'affichage est un potentio mètre (1l0). Device according to sub-claim 1, characterized in that said servo chain comprises a second detector (l04) sensitive to the hyper frequency wave reflected by the reference cavity (20) and that a servo motor ( 108) actuates said micrometer (30). 3. Device according to sub-claim 2, characterized in that said servo motor is provided with a device for displaying the position of its shaft. 4. Device according to sub-claim 3, characterized in that said display device is a potentiometer (110).
CH204369A 1965-12-16 1969-02-11 Device for measuring a displacement CH503262A (en)

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FR42646A FR1467228A (en) 1965-12-16 1965-12-16 Method for measuring a displacement and device by applying
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CH503262A true CH503262A (en) 1971-02-15

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE759483R (en) * 1969-12-08 1971-04-30 Commissariat Energie Atomique METHOD OF MEASURING A DISPLACEMENT AND DEVICE BY MAKING APPLICATIO
US3939406A (en) * 1973-06-13 1976-02-17 Westinghouse Electric Corporation Microwave fluid flow meter

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IL31537A0 (en) 1969-04-30
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DE1906794B2 (en) 1970-08-13
SE340539B (en) 1971-11-22
LU57847A1 (en) 1969-05-21
GB1197699A (en) 1970-07-08
BE727184A (en) 1969-07-01

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