DE1623341B1 - Verfahren und Vorrichtung zum fortlaufenden,berührungslosen Messen des Abstandes zwischen einer Metalloberfläche und einer Bezugsebene mit Hilfe von Mikrowellen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufen- und der mit der Metalloberfläche zusammen einen

den, berührungslosen Messen des Abstandes zwischen Resonanzhohlraum bildet, und daß in diesem Reso-

der Oberfläche eines bewegten Metalllcörpers, z.B. nanzhohlraum Mikrowellen angeregt werden und deren

eines gewalzten Bleches, und einer Bezugsebene mit Resonanzfrequenz gemessen wird und daß aus einer

HiKe von Mikrowellen. 5 vorher festgelegten Eichbeziehung zwischen Resonanz-

Zum Messen von Wandstärken bzw. Wandstärken- frequenz und Abstand der gesuchte Abstand zwischen

änderungen metallischer oder nicht metallischer Stoffe der Oberfläche des Metallkörpers und der Bezugs-

mit HiKe von Mikrowellen sind eine Reihe von Ver- ebene entnommen wird.

fahren und Vorrichtungen bekannt, die im Prinzip Bisher war bei Resonanzmessungen mit einem Reso-

darauf beruhen, daß der Phasenunterschied zwischen io nanzhohlraum nur die Anwendung von geschlossenen

der eingestrahlten und reflektierten Strahlung gemessen Resonanzhohlräumen bekannt, da die Fachwelt da-

wird (deutsches Gebrauchsmuster 1 792 402, USA.- von ausging, daß beim Öffnen einer Seite eines Reso-

Patentschriften 2 640190, 3 117 276, französische nanzhohlraumes erhebliche Störungen der Schwin-

Patentschrift 1 264 381). gungsausbildung im Resonanzhohlraum zu erwarten

An Stelle der Messung des Phasenunterschieds 15 sind.

können auch Amplitudenmessungen treten. Zusam- Die Maßnahme, gegenüber einer Metalloberfläche

menfassend können diese Verfahren als Meßverfahren mit Abstand einen zylindrischen Hohlraum anzu-

bezeichnet werden, die auf den Prinzipien der Inter- bringen, dessen der Metalloberfläche zugewendete

ferrometrie beruhen (»The Review of Scientific Instru- Seite zu öffnen und auf diese Weise mit dem Hohl-

ments«, März 1960, S. 313 bis 316, und »Electronics«, 20 raum und der Metalloberfläche einen Resonanzhohl-

23. August 1965, S. 65 bis 69). raum zu bilden, Mikrowellen in diesem Resonanzhohl-

Die Phasenmeßverfahren sind sehr empfindlich raum anzuregen und deren Frequenz durchzufahren,

gegen Umgebungseinflüsse und Instabilitäten der führte zu dem überraschenden Erfolg, daß die dabei

einzelnen Komponenten der Meßanordnung, bei- auftretenden Resonanzfrequenzen sehr gut zu messen

spielsweise der Verstärker, deshalb muß eine solche 25 sind und sich beim Eintreten der Resonanzfrequenz

Meßanordnung immer wieder neu justiert werden und ein ausgesprochen scharfes Meßsignal ausbildet,

kann nicht unbeobachtet arbeiten. Außerdem ist die Als besonders zweckmäßig hat sich die Maßnahme

Justierung einer solchen Anordnung äußerst schwierig. erwiesen, zwei an einem Ende offene zylindrische

Die Meßergebnisse sind meistens in hohem Maße Hohlraumkörper mit konstantem Abstand an ein-

fehlerbehaftet. 30 ander gegenüberliegenden Seiten des Metallkörpers

Bei den Amplitudenmeßverfahren ist die Linearität anzuordnen, wobei "jeder Hohlraum mit der Oberfläche zwischen der zu messenden Abstandsänderung einer- des Metallkörpers einen Resonanzhohlraum bildet, seits und der Amplitudenänderung andererseits auf und jeweils den Abstand zwischen dem Metallkörper einen Bereich von etwa 1,5 mm für die Abstands- und jedem der zylindrischen Hohlräume aus den Resoänderung beschränkt, so daß es nicht möglich ist, ent- 35 nanzfrequenzen zu bestimmen, wobei hieraus die Dicke sprechende Abstandsänderungen bei Metallkörper- des Metallkörpers ermittelt werden kann,
oberflächen von hohen Temperaturen zu messen, wo Um die Resonanzschärfe des einseitig offenen Resodie Abstände sehr gering sind. Außerdem werden bei nanzhohlraumes möglichst groß zu halten, hat man der Amplitudenmeßanordnung hohe Anforderungen weiterhin erfindungsgemäß an dem offenen Ende des an die Linearität der Komponenten der Meßanord- 40 Resonanzhohlraumes einen senkrecht dazu angeordnung, wie beispielsweise des Detektors, gestellt. Um neten Flansch mit einer Breite von λ/4 angebracht, die erforderliche Linearität zu erreichen, müssen zu- Dadurch wird eine Streuung der Mikrowellenleistung sätzliche Korrektureinheiten in die Anordnung einge- aus dem zylindrischen Resonanzhohlraum heraus verbaut werden. hindert, und die große Resonanzschärfe des geschlos-

Beim Phasen- wie auch beim Amplitudenmeßver- 45 senen Resonanzhohlraumes bleibt auf diese Weise

fahren sind die Meßwerte proportional den zu messen- auch bei dem erfindungsgemäß einseitig geöffneten

den Abstandsänderungen, d. h., bei einer kleinen Ab- Resonanzhohlraum erhalten.

Standsänderung tritt auch nur ein Meiner Meßwert- Das erfindungsgemäße Resonanzmeßverfahren ist unterschied auf, und der relative Fehler für diesen gegen Umgebungseinflüsse und Driften der Kompokleinen Meßwertunterschied wird sehr groß, da die 5° nenten der Meßanordnung unempfindlich, da beim Fehler der Meßwerte direkt in die aus der Messung ge- Eintreten der Resonanz ein scharf ausgebildetes Meßfolgerten Abstandsänderungen eingehen. Zusätzlich signal auftritt. Die Resonanz kann beispielsweise über hat der Grad der Linearität der Meßanordnung einen die Leistungsaufnahme des Resonanzhohlraumes gegroßen Einfluß auf die Meßergebnisse. messen werden. Das beim Eintreten der Resonanz

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht 55 sich bildende Meßsignal hebt sich deutlich gegen darin, eine elektrische Meßmethode zu schaffen, mit sonstige, aus Störungen herrührende Signale ab. Weider man den Abstand einer Metalloberfläche von einem terhin hat das erfindungsgemäße Resonanzmeßverfesten Punkt der Meßvorrichtung genau bestimmen fahren den wesentlichen Vorteil, daß seine Linearität kann, ohne daß die Messung durch die jeweilige Tem- über einen nahezu unbegrenzten Bereich sich erstreckt, peratur des Metallkörpers und die Bewegung des 60 Beim Resonanzmeßverfahren geht der Meßwert Metallkörpers sowie durch die bei der Phasen- und nicht proportional mit der Abstandsänderung ein. Amplitudenmessung auftretenden Fehler beeinflußt Vielmehr tritt zu jedem Abstand zwischen dem Bezugsoder verfälscht wird. punkt der Meßanordnung und der Metallkörperober-

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der ein- fläche eine bestimmte Resonanzfrequenz auf, die als

gangs genannten Art dadurch gelöst, daß im Abstand 65 scharf ausgebildetes Meßsignal bestimmt werden kann,

von und mit Ausrichtung auf den Metallkörper ein Da gerade beim Resonanzhohlraum auf Grund seiner

zylindrischer Hohlraumkörper angeordnet wird, des- geringen Verluste die Resonanzschärfe, wie erwähnt,

sen der Metalloberfläche zugewendetes Ende offen ist sehr hoch ist, wird die zu einem bestimmten Abstand

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gehörende Resonanzfrequenz besonders genau ange- richtet. Mit dem so angeordneten Resonanzhohlzeigt. So ist es möglich, mit dem Resonanzhohlraum raum 1 wird zur Bestimmung des Abstandes Δ χ eine Eichbeziehung zwischen Resonanzfrequenz und zwischen dem Resonanzhohlraum 1 und dem Metall-Abstand aufzustellen, die mit einem Fehler behaftet körper 6 die Resonanzfrequenz der Mikrowellen geist, der um Größenordnungen kleiner ist als der bei den 5 messen. Durch Messung des Abstandes Δ χ zwischen Phasen- und Amplitudenmeßverfahren auftretende. dem Resonanzhohlraum 1 und dem Metallkörper 6 Mit der gleichen Genauigkeit werden während der vor und nach der Aufheizung kann so die Veränderung Anwendung des erfindungsgemäßen Resonanzmeß- der Form des Metallkörpers 6 und gleichzeitig dessen Verfahrens die zu den jeweilig auftretenden Abständen Ausdehnungskoeffizient festgestellt werden, eintretenden Resonanzfrequenzen gemessen, so daß io Die Dicke eines Metallkörpers 6 kann auch dadurch die Meßanordnung über längere Zeit unbeobachtet festgestellt werden, daß zwei an einem Ende offene arbeiten kann. zylindrische Resonanzhohlräume 1 auf einander gegen-

An Hand der Zeichnungen werden beispielsweise überliegenden Seiten der Metallplatte 6 angeordnet Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung näher werden, indem der Abstand zwischen den offenen veranschaulicht. 15 Seiten dieser Resonanzhohlräume konstant gehalten

F i g. 1 zeigt in einem Schnitt einen bekannten wird und jeweils der Abstand Δ χ zwischen der Metall-Resonanzhohlraum für Mikrowellenfrequenzmessun- platte 6 und jedem der zylindrischen Resonanzhohlgen; räume 1 gemessen wird.

F i g. 2 zeigt in einem Schnitt einen offenen, zylin- Die zwischen dem Abstand Δ χ von dem an einem

drischen Resonanzhohlraum, wie er erfindungsgemäß 20 Ende offenen zylindrischen Resonanzhohlraum 1 zu verwendet wird; dem Metallkörper 6 und der Resonanzfrequenz des

F i g. 3 zeigt in einem Schnitt einen weiteren erfin- Resonanzhohlraumes 1 bestehende Beziehung, unterdungsgemäßen offenen Resonanzhohlraum; scheidet sich von der sich zwischen dem Abstand E F i g. 4 zeigt in einem Diagramm die Frequenz- von der Innenfläche des Kolbens C des bekannten charakteristik sowie die gemessenen ß-Werte des 25 Resonanzhohlraumes A zu dem Boden D und der Resonanzhohlraums gemäß Fig. 2; Resonanzfrequenz ergebenden. Die sich bei Verwen-F i g. 5 zeigt ein Blockschaltbild für die Messung dung des erfindungsgemäßen Resonanzhohlraumes der Resonanzfrequenz; ergebende Beziehung zwischen dem Abstand Δ χ und F i g. 6 zeigt schematisch, wie erfindungsgemäß der Resonanzfrequenz / ist linear und durch die ausGestalt und Umriß eines welligen Metallblechs fest- 30 gezogene Kurve in F i g. 4 dargestellt. Diese Kurve gestellt werden; verbindet Meßwerte, die man bei Verwendung einer F i g. 7 zeigt eine Meßanordnung zur Messung der Bleiplatte als Meßmetallkörper 6 und einem an einem Dicke einer Metallplatte; Ende offenen zylindrischen Resonanzhohlraum 1 er-F i g. 8 zeigt schematisch eine Meßanordnung für hält, wobei der Resonanhohlraum 1 aus Messing herdie Feststellung der Balligkeit von gewalzten Stahl- 35 gestellt ist und eine Länge χ von 93,795 mm und einen platten; Innendurchmesser Y von 68 mm hat. Die gestrichelt F i g. 9 zeigt schematisch eine weitere Anordnung gezeichnete Linie dieser Figur stellt die Resonanzzur Messung der Dicke einer Metallplatte; schärfe Q dar. Der in F i g. 3 gezeigte Sperrfilter-F i g. 10 zeigt schematisch die Differenz zwischen flansch S verhindert die Streuung der Resonanzmikroden Resonanzpunkten der in F i g. 9 gezeigten An- 4° Wellenleistung aus dem zylindrischen Resonanzhohlordnung, raum 1. Der Flansch S ist so ausgebildet, daß er eine Der in F i g. 1 gezeigte, bekannte Resonanzhohl- Länge von 1/4 besitzt, wobei λ die Wellenlänge beraum A für Mikrowellenfrequenzmessungen besteht zeichnet, die der Resonanzfrequenz / entspricht, aus einem an einem Ende offenen Zylinder B und Um die Resonanzfrequenz zu messen, kann eine einem Kolben C in dem Zylinder B. Während Mikro- 45 herkömmliche Milcrowellenmeßanordnung verwendet wellen, deren Frequenz gemessen werden soll, auf den werden, wie sie beispielsweise in F i g. 5 gezeigt ist. Zylinder B gegeben werden, wird der Kolben C so Dabei wird der Ausgang eines Mikrowellenoszillators7 lange verschoben, bis der Resonanzhohlraum A ent- durch einen Richtleiter 8 geleitet und gelangt auf einen sprechend den Mikrowellen in Resonanz ist. Der Ab- Zweigkreis 9. Ein kleinerer Teil der Mikrowellenenerstand E zwischen der inneren Oberfläche des Kolbens C 5° gie, der in den Zweigkreis 9 eingetreten ist, läuft zu und der Bodenwand D wird gemessen. Die Frequenz einem Frequenzanzeigegerät 10, während der verbleider Mikrowellen wird über eine vorher festgelegte Be- bende größere Teil durch ein veränderliches Dämpziehung zwischen dem Abstand E und der Frequenz fungsglied 11 auf eine angemessene Intensität gegefunden, dämpft und danach auf einen an einem Ende offenen Der in F i g. 2 gezeigte, zylindrische Resonanzhohl- 55 zylindrischen Resonanzhohlraum 1 gegeben wird, raum gemäß der Erfindung ist an einem Ende offen Wenn der Resonanzhohlraum 1 nicht mit der darauf und besteht aus einer Bodenwand 2 und einer Seiten- gegebenen Frequenz in Resonanz ist, gelangt die Enerwand 3. gie unverändert zu einer Anzeigevorrichtung 12. Das Der in F i g. 3 dargestellte Resonanzhohlraum hat Signal wird zu einem Oszilloskop 13 und zu einer Frezusätzlich zu der Bodenwand 2 und der Seitenwand 3 60 quenzmeßvorrichtung 10 geleitet. Die Vorrichtung 14 einen Flansch 5, der mit dem Rand am offenen Ende 4 bringt die Frequenz des Oszilloslcopausgangssignals der Seitenwand 3 so verbunden ist, daß er im wesent- zur Feststellung des Resonanzpunktes in Sägezahnlichen senkrecht auf der Seitenwand 3 steht, d. h., er form. Durch die Änderung der Mikrowellenfrequenz ist parallel zu der Bodenwand 2. verringert sich der Ausgang der Feststelleinrichtung 12, Der erfindungsgemäße Resonanzhohlraum wird 65 wenn die Frequenz, mit der der zylindrische Resonahe einem Metallkörper 6 angeordnet, dessen Form nanzhohlraum in Resonanz ist, den Resonanzhohl- -oder Dicke bestimmt werden soll. Dabei ist das offene raum erreicht. Gleichzeitig besitzt die Ausgangs-Ende des Hohlraumes gegen den Metallkörper 6 ge- wellenform auf dem Oszilloskop eine Resonanzkurven-

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senke, wie sie in der Figur dargestellt ist. Deshalb kann so verschoben, daß die Abstände A X₁ und Δ x₂ gleich durch Messung der Frequenz an der Resonanzkurven- werden, wodurch die Dicke des zu messenden Metallsenke mit Hilfe der Frequenzmeßvorrichtung 10 die körpers 6 schnell und genau gemessen werden kann. Resonanzfreqenz bestimmt und der in der Figur ge- Insbesondere enthält die Anordnung einen Mikrozeigte Abstand genau angegeben werden. 5 wellenoszillator 41, einen Richtleiter 43, ein variables

In der in Fig. 6 dargestellten Meßanordnung ist Dämpfungsglied44, eine Frequenzmeßeinheit45 und der zu untersuchende Metallkörper eine Stahlplatte. eine Rechen- und Anzeigeeinheit 46. Auf den Mikro-Im Abstand von der Stahlplatte sind hintereinander wellenoszillator 41 wird eine Modulationsspannung in Richtung der Breite der Stahlplatte mehrere an in Sägezahnform 42 gegeben. Demzufolge ändert sich einem Ende offene zylindrische Resonanzhohlräume 1, xo die Oszillationsfrequenz des Oszillators 41 in einem 1', 1", ... angeordnet. Die zylindrischen Resonanz- Sägezahnmuster innerhalb eines Bereiches. Die Mikrohohlräume 1, 1', 1", ... sind mit einer Meßkontroll- Wellenausgangsleistung, die einer solchen Frequenzeinheit 17, einer Arbeits- bzw. Betätigungseinheit 18 modulation unterworfen worden ist, wird durch den und einer Anzeigeeinheit 19 verbunden, die hinterein- Richtleiter 43 geleitet, auf eine angemessene Intensität andergeschaltet sind. Die Stahlplatte wird mit HiUe 15 durch das variable Dämpfungsglied 44 gedämpft und einer Zugwalze 21 über eine Oberflächenplatte 20 be- in zwei Teile geteilt, die auf die zylindrischen Resowegt, die als ein Maß für die Ebenheit, also als Bezugs- nanzhohlräume 5 und 5' gegeben werden. Die Freeinheit dient. Auf diese Weise kann durch Messung quenznießeinheit 45 ist mit dem Ausgang des Richtder Wellenhöhe und Wellenlänge in bezug auf die leiters 43 und mit der Rechen- und Anzeigeeinheit 46 Krümmung bzw. Biegung der Stahlplatte deren Ge- 20 verbunden.

stalt festgestellt werden. Der Abstand zwischen der Wie in F i g. 9 gezeigt, sind die mit Flanschen ver-

Stahlplatte und jedem der zylindrischen Resonanz- sehenen offenen Enden der Resonanzhohlräume 5, 5'

hohlräume 1, 1', 1" ... wird auf der Kathodenstrahl- gegen den Metallkörper 6 gerichtet. Sie sind mitein-

röhre, die durch das Bezugszeichen 22 in der Figur dar- ander gekoppelt, so daß sie zusammen in Richtung

gestellt ist, weitergegeben, so daß die Form der Stahl- 25 der Dicke d des Metallkörpers 6 bewegt werden kön-

platte direkt sichtbar gemacht wird. nen, während der besonders eingestellte Abstand L

Bei jeder der oben beschriebenen Anordnungen zwischen den mit Flanschen versehenen offenen Enden

wird die Form des Metallkörpers 6 von einer Seite des beibehalten wird. Das Bewegen der Resonanzhohl-

Körpers aus beobachtet bzw. gemessen. Wenn jedoch räume 5 und 5' erfolgt durch eine Betätigungsvor-

erfmdungsgemäße Resonanzhohlräume auf beiden 30 richtung 48 mit einem Servomechanismus 47. Mit den

Seiten des zu messenden Metallkörpers 6 angeordnet Ausgängen der Resonanzhohlräume 5 und 5' sind

werden, so ist die Messung nicht auf die Oberfläche zwei Feststellkreise 49 und 49' verbunden, deren Si-

beschränkt, sondern kann auf eine dreidimensionale gnale auf eine Diskriminatoreinheit 50 gegeben werden.

Messung ausgedehnt werden, wie aus den folgenden Das Differenzsignal von der Einheit 50 betätigt den

Beispielen hervorgeht. 35 Servomechanismus 47 so, daß ein Null-Differenzsignal

In der in F i g. 7 dargestellten Ausführungsform der geschaffen wird.

Anordnung ist der zu untersuchende Metallkörper 6 In dieser Anordnung können Mikrowellen, deren

eine Metallplatte, deren Dicke festgestellt werden soll. Frequenz sich innerhalb des bestimmten Bereiches

Zwei an einem Ende offene zylindrische Resonanz- ändert, auf die zylindrischen Resonanzhohlräume 5

hohlräume 1 und 1' sind im Abstand von dem Metall- 40 und 5' gegeben werden. Die Abstände Δ X₁ und Δ x₂

körper 6 auf einander gegenüberliegenden Seiten des von dem Metallkörper 6 zu den offenen Enden der

Metallkörpers angeordnet, wobei der Abstand L Resonanzhohlräume 5 und 5' werden durch die Reso-

zwischen den Resonanzhohlräumen 1 und 1' konstant nanzfrequenzen fo₁ und fo_z der Resonanzhohlräume

gehalten wird. Die Abstände Δ X₁ und Δ x₂ auf beiden 5 und 5' bestimmt. Die Ausgangssignale der Feststell-

Seiten des Metallkörpers 6 werden mit Hilfe von Meß- 45 kreise 49 und 49' für die Mikrowellen mit den Reso-

einheiten 23 und 23' gemessen. Das Ergebnis wird auf nanzfrequenzen fo_x und /o₂ haben, wenn sie die zylin-

einen Rechner 24 gegeben, der gemäß der Formel drischen Resonanzhohlräume 5 bzw. 5' erreichende

in Fig. 10 gezeigte Form. Auf der Abszisse ist die

d = L— (Δ X₁ + Δ X₂) zeitabhängige Änderung der Oszillatorfrequenz aufge-

5° tragen. Die Diskriminatoreinheit 50 diskriminiert die

Berechnungen ausführt, wobei d die Dicke des Metall- Phase der Ausgänge der Feststellkreise 49 und 49'.

körpers 6 bedeutet. Die Dicke d erscheint direkt auf Bei c in F i g. 10 sind die Resonanzfrequenzen Jo₁

einer Anzeigeeinheit 25. und /o₂ einander gleich, d. h., die Abstände Δ X₁ und

In F i g. 8 ist eine Meßandordnung mit beweglichen Δ x_z sind gleich. Bei α und b ist Jo₁ von fo₂ verschieden zylindrischen Resonanzhohlräumen 1 und 1' darge- 55 und folglich ist Δ X₁ von Δ x₂ verschieden. Im Zeitstellt, mit der mittels einer Antriebseinheit 39 das punkt von c ist das Differenzsignal, das auf den Servo-Blech über seiner Breite abgetastet wird, wobei der mechanismus 47 von der diskriminierenden Betäti-Querschnittsumriß 39 des Bleches auf einer Wieder- gungseinheit bzw. dem Rechner 50 gegeben wird, null, gabeeinheit 38, wie vorstehend erwähnt, erscheint. Im Zeitpunkt von α oder b tritt eine positive oder nega-Die Resonanzhohlräume entsprechen der in F i g. 3 60 tive Differenz zwischen den Resonanzfrequenzen fo_x gezeigten Ausführung mit dem Flansch 5. und fo₂ auf. Das Signal bewirkt, daß die Betätigungs-

In F i g. 9 ist eine weitere Meßanordnung zur Mes- vorrichtung 48, die mit dem Servomechanismus 47

sung der Dicke einer Metallplatte gezeigt. Dabei sind verbunden ist, die miteinander verbundenen zylindri-

zwei mit Flanschen versehene zylindrische Resonanz- sehen Resonanzhohlräume 5 und 5' betätigt, so daß

hohlräume 5 und 5' zu den gegenüberliegenden Seiten 65 sie senkrecht verschoben werden, bis die Abständet X₁

des zu untersuchenden Metallkörpers 6 in Abständen und Δ x₂ einander gleich werden. Auf diese Weise wird

Δ X₁ und Δ x₂ und zueinander in einem Abstand L die Stellung der Resonanzhohlräume 5 und 5' immer

angeordnet. Die Resonanzhohlräume 5 und 5' werden automatisch derart gesteuert, daß Δ X₁ mit Δ χ_ζ gleich-

bleibt. Die Resonanzfrequenz Jo₁ = fo« wird durch die Frequenzmeßeinheit 45 festgestellt. Auf diese Weise kann der Abstand Δ X₁= Δ X₂, der in einer bestimmten Beziehung steht zu der Frequenz, ermittelt werden. Die Berechnungs- und Anzeigeeinheit 46 ist so ausgebildet, daß sie die Dicke des Metallkörpers 6 berechnet, die durch die Formel

D = L— (Δ X₁ + Δ x₂) = L — 2 Δ X₁

IO

ausgedrückt wird.

Die Resonanzpunkte werden bei der angeführten Anordnung durch die Sägezahnmikrowellenmodulationstechnik bestimmt und durch automatische Steuerung abgeglichen. Die Abgleichung der Resonanzpunkte kann auch dadurch erfolgen, daß die Mikrowellen infinitesimal mit Hilfe einer angemessenen Sinusfrequenz moduliert werden, bevor die Mikrowellenleistung auf die zylindrischen Resonanzhohlräume gegeben wird, wobei die Phase der Ausgangssignale festgestellt wird.

Mit den vorstehenden Meßanordnungen können sehr heiße und dünne Metallkörper berührungslos vermessen werden, wobei die Meßzeiten überaus kurz sind, so daß das Metall, beispielsweise in Form von Blech, sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen kann und die Formänderungen kontinuierlich festgestellt werden können. Das Meßverfahren kann auch für die Bestimmung der Formänderung von Metallkörpern auf Grund seiner Vibrationen verwendet werden. Durch geeignete Auswahl der Mikrowellenfrequenz abhängig von der zu vermessenden Form ist der Meßbereich sehr groß. Da außerdem die Beziehung zwischen dem Abstand Δ χ und der Resonanzfrequenz / linear ist, kann die Frequenzmessung mit sehr hoher Genauigkeit erfolgen. Bei Vermessung eines sehr heißen Metallkörpers kühlt man die Resonanzhohlräume zweckmäßigerweise, um Fehler infolge thermischer Verformung der Hohlräume auszuschließen.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum fortlaufenden, berührungslosen Messen des Abstandes zwischen der Oberfläche eines bewegten Metallkörpers, z. B. gewalzten Bleches, und einer Bezugsebene mit Hilfe von Mikrowellen, dadurchgeken η zeichnet, daß im Abstand (Δ x) von und mit Ausrichtung auf den Metallkörper (6) ein zylindrischer Hohlraumkörper (1) angeordnet wird, dessen der Metalloberfläche zugewendetes Ende offen ist und der mit der Metalloberfläche zusammen einen Resonanzhohlraum bildet, und daß in diesem Resonanzhohlraum Mikrowellen angeregt werden und deren Resonanzfrequenz (/) gemessen wird und daß aus einer vorher festgelegten Eichbeziehung zwischen Resonanzfrequenz (/) und Abstand (Δ x) der gesuchte Abstand zwischen der Oberfläche des Metallkörpers und der Bezugsebene entnommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an einem Ende offene zylindrische Hohlraumkörper (1, V) mit konstantem Abstand (L) an einander gegenüberliegenden Seiten des Metallkörpers (6) angeordnet werden und jeder Hohlraum mit der Oberfläche des Metallkörpers einen Resonanzhohlraum bildet, und daß jeweils der Abstand (Δ X₁ bzw. Δ X₂) zwischen dem Metallkörper und jedem der zylindrischen Hohlräume aus den Resonanzfrequenzen bestimmt und hieraus die Dicke (d) des Metallkörpers (6) ermittelt wird.

3. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Hohlraumkörper (1) am offenen Ende einen senkrecht dazu angeordneten Flansch (5) mit einer Breite von λ/4 aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 537/191