CN107514972A - 一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法与装置，包括与探测相位的变化ΔΦ的网络分析仪连接的两根刚性电缆以及用于探测特定频率下的相位Φ的探头，所述的探头包括金属框架、设置在所述的金属框架内部的两块低介电常数的介质衬底、设置在所述的两块介质衬底之间的带状线以及设置在所述的带状线与所述的其中一块介质衬底之间的高介电常数的介质块，本发明的测试网络作为探头，通过金属腔体的厚度变化导致测试网络在特定频率的相位变化，建立金属腔体与相位的关系，通过PC的相应软件，移动探头实时显示长腔体的腔体厚度，PC通过相应的软件实时显示被测金属腔体空腔的厚度。本发明相对其他检测方法与装置易于制造且成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及一种超长腔体内部厚度及均匀性的检测方法与装置，更具体而言是指涉及一种利用微波网络的相位与腔体厚度的敏感关系来测量其腔体厚度的装置与方法。
背景技术
一般测量物体的厚度都是利用游标尺或螺旋测微器来量测，这是一种最简单的测量方法，这种测试方法只能对工件外表面进行测试量，而不能对长工件的内部空腔进行测量。
现有的专利文献只停留在对平面薄片状物品的在线连续厚度测量上，如纸张、票据、塑料薄膜、纺织物品等的在线连续厚度测量测量，例如公开号 CN201302446Y 的专利公开的了一种电容式纸厚传感器，其主要是将电容器的容量变化转化成振荡频率的变化，再通过频压转换模块将频率的变化转换成电压的变化进行厚度测量的技术。
还有一些其他的厚度检测技术主要包括使用霍尔器件、反射型超声波、透射型超声波、电磁感应式、涡流式等技术来测试薄片状物品的厚度。
这些技术的其主要缺点是只能测试薄片状物品的厚度，且仅用于物体表面尺寸的测量，近年来，随着通信技术的发展，有着超长腔体的各种部件被使用，例如阵列天线的移相器腔体。而现有的测量技术是不可能对这种内部腔体进行测量的，因为游标尺或螺旋测微器等测量工具不可能伸进腔体内部，仅仅能在外围进行测量。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法与装置，以解决现有测量技术中无法对超长金属腔体(如厚度约7.0mm，宽度50mm，其长度在0.2m-3.0m间)的金属腔体进行厚度检测的问题。
本发明的又一目的在于提供一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置， 其通过独特的结构设计，具有检测精度高、检测简便、易于制造、成本低廉的优点。
本发明采用的技术方案为：一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，包括与探测相位的变化ΔΦ的网络分析仪连接的两根刚性电缆以及用于探测特定频率下的相位Φ的探头，其中，所述的探头包括金属框架、设置在所述的金属框架内部的两块低介电常数的介质衬底、设置在所述的两块介质衬底之间的带状线以及以及设置在所述的带状线与所述的其中一块介质衬底之间的高介电常数的介质块，所述的两根刚性电缆的一端固定在所述的金属框架上且与所述的带状线的两端连接，所述的两根刚性电缆的另一端固定有接头。
一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法，其是通过上述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置实现的，其包括以下步骤 ：
步骤一，把网络分析仪和PC通过GIPB卡连接起来，并启动软件；
步骤二，把所述的超长腔体内部厚度及均匀性的检测装置的两个接头通过柔性电缆B分别连接到网络分析仪的两个端口；
步骤三，在所述的网络分析仪上设置好要测试的频率点，例如2200MHz，调整好电路相位参数 S21；
步骤四，先用短腔体的标准厚度件，例如7mm，校准测试探头电路的相位，以此相位线做基准线；
步骤五，将探头插入到被测物件的腔体中，若被测物件的腔体厚度与标准厚度件不同，将产生一个相位的变化量ΔΦ；
步骤六，通过事先建立的相位与腔体厚度数学关系模型，软件读出相位变化量ΔΦ，计算出腔体的厚度。
本发明的有益效果为：本发明在结构上包括与探测相位的变化ΔΦ的网络分析仪连接的两根刚性电缆以及用于探测特定频率下的相位Φ的探头，其中，所述的探头包括金属框架、设置在所述的金属框架内部的两块低介电常数的介质衬底、设置在所述的两块介质衬底之间的带状线以及设置在所述的带状线与所述的其中一块介质衬底之间的高介电常数的介质块，所述的两根刚性电缆的一端固定在所述的金属框架上且与所述的带状线的两端连接，所述的两根刚性电缆的另一端固定有接头，本发明的测试网络作为探头，通过金属腔体的厚度变化导致测试网络在特定频率的相位变化，建立金属腔体与相位的关系，通过PC的相应软件，移动探头实时显示长腔体的腔体厚度，PC通过相应的软件实时显示被测金属腔体空腔的厚度。这种测试方法相对简单，精度较高，相对其他测试方法易于制造且成本低廉。
附图说明
图1为本发明的立体示意图。
图2为本发明去除介质衬底后的放大示意图。
图3为本发明测试系统的示意图。
具体实施方式
如图1至图3所示为本发明的一种较佳的具体实施例子，如图1、图2、图3所示，一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，包括与探测相位的变化ΔΦ的网络分析仪A连接的两根刚性电缆10以及用于探测特定频率下的相位Φ的探头20，其中，所述的探头20包括金属框架21、设置在所述的金属框架21内部的两块低介电常数的介质衬底22、设置在所述的两块介质衬底22之间的带状线23以及以及设置在所述的带状线23与所述的其中一块介质衬底22之间的高介电常数的介质块24，所述的两根刚性电缆10的一端固定在所述的金属框架21上且与所述的带状线22的两端连接，所述的两根刚性电缆10的另一端固定有接头30。
优选的是，所述的介质块24通过Pin固定在所述的金属框架21上。
优选的是，为加强所述的两根刚性电缆10的刚性，所述的两根刚性电缆10之间等距离设置有若干个金属支撑块，以加强其刚性。
优选的是，所述的探头20的金属框架21为可锡焊接金属，优选黄铜类金属。
优选的是，所述的两根刚性电缆10的外导体11焊接在金属框架21上，其内导体12焊接在带状线23上。
如图3所示，一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法，其是通过上述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置实现的，其包括以下步骤 ：
步骤一，把网络分析仪A和PC通过GIPB卡连接起来，并启动软件；
步骤二，把所述的超长腔体内部厚度及均匀性的检测装置的两个接头通过柔性电缆B分别连接到网络分析仪A的两个端口；
步骤三，在所述的网络分析仪A上设置好要测试的频率点（例如2200MHz），调整好电路相位参数 S21；
步骤四，先用短腔体的标准厚度件（例如7mm），校准测试探头20电路的相位，以此相位线做基准线；
步骤五，将探头20插入到被测物件C的腔体中，若被测物件的腔体厚度与标准厚度件不同，将产生一个相位的变化量ΔΦ；
步骤六，通过事先建立的相位与腔体厚度数学关系模型，软件读出相位变化量ΔΦ，计算出腔体的厚度。
优选的是，被测腔体的长度可以超2m，单腔体或多腔体结构。
值得一提的是，在本发明中，本发明中利用不同腔体厚度下检测网络在特定频率的相位变化，来检验腔体的均匀性及厚度。此方法理论上可以测量腔体的任意长度的腔体，仅仅取决于刚性电缆手持臂的长度。
本发明的厚度检测装置以测试电路作为探头，通过金属腔体的厚度变化导致测试网络电路在特定频率的相位变化，建立金属腔体与相位的关系，通过PC的相应软件，移动探头实时显示长腔体的腔体厚度，PC通过相应的软件实时显示被测金属腔体空腔的厚度。这种测试方法相对简单，精度较高，相对其他测试方法易于制造且成本低廉。
本发明的实施例以及附图只是为了展示本发明的设计构思，本发明的保护范围不应当局限于这一实施例。
通过上面的叙述可以看出本发明的设计目的是可以有效实施的。实施例的部分展示了本发明的目的以及实施功能和结构主题，并且包括其他的等同替换。
因此，本发明的权利构成包括其他的等效实施，具体权利范围参考权利要求。
Claims (7)
1.一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，其特征在于：包括与探测相位的变化ΔΦ的网络分析仪连接的两根刚性电缆以及用于探测特定频率下的相位Φ的探头，其中，所述的探头包括金属框架、设置在所述的金属框架内部的两块低介电常数的介质衬底、设置在所述的两块介质衬底之间的带状线23以及以及设置在所述的带状线与所述的其中一块介质衬底之间的高介电常数的介质块，所述的两根刚性电缆的一端固定在所述的金属框架上且与所述的带状线的两端连接，所述的两根刚性电缆的另一端固定有接头。
2.如权利要求1所述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，其特征在于，所述的介质块通过Pin固定在所述的金属框架上。
3.如权利要求2所述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，其特征在于，所述的两根刚性电缆之间等距离设置有若干个金属支撑块。
4.如权利要求3所述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，其特征在于，所述的探头的金属框架材料为可锡焊接金属，优选黄铜类金属。
5.如权利要求1所述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置，其特征在于，所述的两根刚性电缆的外导体焊接在金属框架上，其内导体焊接在带状线上。
6.一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法，其是通过权利要求1至5的任一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测装置实现的，其包括以下步骤
：
步骤一，把网络分析仪和PC通过GIPB卡连接起来，并启动软件；
步骤二，把所述的超长腔体内部厚度及均匀性的检测装置的两个接头30通过柔性电缆分别连接到网络分析仪的两个端口；
步骤三，在所述的网络分析仪上设置好要测试的频率点，例如2200MHz，调整好电路相位参数 S21；
步骤四，先用短腔体的标准厚度件，例如7mm，校准测试探头电路的相位，以此相位线做基准线；
步骤五，将探头插入到被测物件的腔体中，若被测物件的腔体厚度与标准厚度件不同，将产生一个相位的变化量ΔΦ；
步骤六，通过事先建立的相位与腔体厚度数学关系模型，软件读出相位变化量ΔΦ，计算出腔体的厚度。
7.如权利要求1所述的一种超长金属腔体内部厚度及均匀性的检测方法，其特征在于，被测腔体的长度可以超2m，单腔体或多腔体结构。
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