DE1906794A1

DE1906794A1 - Arrangement for measuring volume changes or displacements of a test piece by means of a high frequency resonator

Info

Publication number: DE1906794A1
Application number: DE19691906794
Authority: DE
Inventors: Jean-Louis Laffon; Maurice Masson
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1965-12-16
Filing date: 1969-02-11
Publication date: 1969-09-04
Also published as: FR94942E; GB1197699A; CH503262A; IL31537A0; DE1906794B2; BE727184A; NL6902112A; SE340539B; LU57847A1

Description

Anordnung zur Messung von Volumenänderungen bzw. Verschiebungen eines Prüfstücks mittels eines Hochfrequenzresonators (Zusatz zu Patent... ... Az.P 12 84 643.4-52)-Die Erfindung betrifft Verbesserungen der Anordnung zur Messung von Volumenänderungen bzw. Verschiebungen eines Prüfstücks mittels eines Hochfrequenzresonators gemäß Patent... ...Arrangement for measuring volume changes or displacements of a Test piece by means of a high frequency resonator (addendum to patent ... ... Az.P 12 84 643.4-52) -The invention relates to improvements in the arrangement for measuring Volume changes or displacements of a test piece by means of a high-frequency resonator according to patent ... ...

(Az. P 12 84 643.4-52).(Ref. P 12 84 643.4-52).

Das Hauptpatent betrifft eine Anordnung zur Messung einer Verschiebung, wobei diese Verschiebung die terinderung des Volumens eines Hochfrequenzresonatorhohlraums bewirkt und die Veränderung der Abstimmfrequenz dieses Hohlraume gemessen wird, und zwar insbesondere zwei Ausführungsformen der Anordnung.The main patent relates to an arrangement for measuring a displacement, this displacement reducing the volume of a high frequency resonator cavity and the change in the tuning frequency of this cavity is measured, and in particular two embodiments of the arrangement.

Die erste dieser Ausführungsformen besteht aus einem Höchstfrequenzgenerator, z vom Typ Reflexklystron, der einen Neß.The first of these embodiments consists of a maximum frequency generator, z of the reflex klystron type, the one Neß.

resonanzhohlraum @peist, der durch einen Richtkoppler mit einem Vergleich@hohlraum und einem Detektor, z.B. einer Halbleiterdicde, verbunden ist, wobei die von dem Detektor erzeug- @e Spannung auf dem Schirm eines Oscilloskopen erscheint, @essen Kippspannung zur Modulation der Frequenz des Höchetfrequenzgenerators dient, indem sie auf dessen Steuerspannung einwirkt.resonance cavity @ feeds through a directional coupler with a comparison @ cavity and a detector, e.g. Detector generated @e voltage on the screen of an oscilloscope appears, @essen breakover voltage for modulating the frequency of the high frequency generator serves by acting on its control voltage.

Jer Vergleichshohlraum ist durch eine mittels einer Mikrometerschraube verschiebbare Wand (einen Kolben) verschlossen. Die Messung erfolgt, indem man zu Beginn und am Ende der Messung die auf dem Schirm des Oscilloskopen sichtbaren, auf die beiden Hohlräume zurückzuführenden Absorptionsspitzen zur Überlagerung bringt und die Verschiebung der Mikrometerschraube zwischen den beiden Stellungen abliest.The comparison cavity is opened by means of a micrometer screw sliding wall (a piston) closed. The measurement is made by going to The beginning and the end of the measurement are those visible on the oscilloscope screen, brings absorption peaks attributable to the two cavities to superimpose and read the displacement of the micrometer between the two positions.

Diese erste Ausführungsform besitzt jedoch den Nachteil, daß sie die Anwesenheit einer Bedienungsperson erfordert.However, this first embodiment has the disadvantage that it is the Requires operator presence.

Bei der zweiten Ausführungsform gamäd dem Hauptpatent ist ein elektronisch abstimmbarer Höchstfrequenzgenerator vorgesehen; die vom Detektor erzeugte Spannung steuert ein automatisches Frequenzsteuerungselement des Generators, das auf dessen Steuert spannung einwirkt, um seine Frequenz bei der Resonanzfrequenz des Meßhohlraums zu halten, Die anordnung weist ferner einen Ultrahochfrequenzzähler auf, der mit dem Ausgang des Generators durch einen gekreuzten Richtkoppler verbunden ist und die als Maß der Verschiebung dienende Veränderung der Frequenz des Generators mißt.In the second embodiment, the main patent is electronic tunable high frequency generator provided; the voltage generated by the detector controls an automatic frequency control element of the generator, which is based on its Controls voltage acting to its frequency at the resonance frequency of the measuring cavity to keep, the arrangement also has an ultra-high frequency counter with the output of the generator is connected by a crossed directional coupler and measures the change in the frequency of the generator serving as a measure of the displacement.

Diese zweite Ausführungsform besitzt gegenüber der ersten den Vorteil des automatischen Betriebs, zumindest nach einer Anfangseinstellung, jedoch erfordert sie einen Ültrahochfrequenzzähler, der ein gehr teures Gerät bst, Die vorliegende erfinderische Weiterbildung des Gegenstands des Hauptpatents betrifft eine Anordnung zur Messung von Volumenänderung bzw. Verschiebungen eines Prüfsttlcks mittels eines Hochfrequenzresonators, die das Prinzip des Hauptpatents benutzt, jedoch die Nachteile der beiden oben genannten Ausführunge formen behebt.This second embodiment has the advantage over the first automatic operation, at least after an initial setting, However it requires an ultra-high frequency meter, which is a very expensive device present inventive development of the subject matter of the main patent concerns an arrangement for measuring volume changes or displacements of a test piece by means of a high frequency resonator, which uses the principle of the main patent, however, the disadvantages of the two above-mentioned Ausunge forms remedied.

Diese erfindungsgeznäße Anordnung zeichnet sich aue durch einen elektronisch abstimmbaren Höchstfrequenzgenerator, der den Meßresonanzhohlraum speist, einen für die Amplitude der vorn Meßresonanzhohlraum refl@ktierten Höchstfrequenzwelle empfindlichen Detektor und ein automatisches Frequenzsteuerungegerät zur Steuerung der Frequenz der vom Höchstfrequenzgenerator ge.This arrangement according to the invention is also characterized by an electronic one tunable high frequency generator that feeds the measurement resonance cavity, a for the amplitude of the maximum frequency wave reflected by the measuring resonance cavity sensitive detector and an automatic frequency control device for control the frequency of the ge from the maximum frequency generator.

lieferten Welle, das die voran Detektor gelieferte Spannung empfängt und diese Frequenz auf die Resonanzfrequenz des Me¢ resonanzhohlraums einstellt, und besitzt insbesondere einen Vergleichshohlraum und eine die veränderung des Volumens dieses Vergleichshohlraume steuernde Servokette, welche die Resonanzfrequenz des Vergleichshohlraums auf die Frequenz der vom Höschstfrequenzgenerator gelieferten Welle abstimmt.supplied wave that receives the voltage supplied by the detector and sets this frequency to the resonance frequency of the Me ¢ resonance cavity, and in particular has a comparison cavity and a change in volume this comparison cavities controlling servo chain, which the resonance frequency of the Comparison cavity to the frequency of that supplied by the maximum frequency generator Wave tunes.

Vorzugswe1..se besitzt der Vergleichshohlraum eine unter der Wirkung einer Mikro- meterschraube verschiebbare Wand (Abstimmkolben) und besitzt die Servokette einen für die vom Vergleicheresonanzhohlraum reflehtierte Höchstfrequenzwelle empfindlichen zweiten Detektor und einen die Mikrometerschraube antreibenden Servomotor und ist mit einer Anzeigevorrichtung zur Anzeige der Amplitude der Drehung des Servomotors versehen.The comparison cavity preferably has one under the effect a micrometer screw movable wall (tuning piston) and has the servo chain one sensitive to the ultra-high frequency wave reflected from the comparator resonance cavity second detector and a servo motor driving the micrometer screw and is provided with a display device for displaying the amplitude of the rotation of the servomotor Mistake.

Die Anzeigevorrichtung ist vorteilhafterweise ein auf der Welle des Servomotors befestigtes Drehpotentiometer.The display device is advantageously an on the shaft of the Rotary potentiometer attached to the servomotor.

Mit Bezung auf die beigefügte Zeichnung ist im folgenden als Beispiel eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zur Messung von Verschiebungen mit weiteren Einzelheiten beschrieben, Wobei selbstverständlich alle äquivalenten Naßnahaen im Rahmen der Erfindung benutzt werden können.With reference to the attached drawing, the following is an example an embodiment of the arrangement according to the invention for measuring displacements described with further details, whereby of course all equivalents Naßnahaen can be used in the context of the invention.

Die beigefügte Figur zeigt schematisch das Prinzip der erfindungsgemäß verbesserten Anordnung. Dieses Schema leitet sich ab von dem der Fig. 4 des Hauptpatents, wobei zum leichteren Vergleich die den beiden Figuren gemeinsamen Elemente mit gleichen Bezugazahlen verschen sind.The attached figure shows schematically the principle of the invention improved arrangement. This scheme is derived from that of Fig. 4 of the main patent, where for easier comparison the elements common to both figures are the same Reference numbers are given away.

Wie in der beigefUgten Figur gezeigt, ist der Vergleichshohlraum 20, der bei der Anordnung des Hauptpatents nach dem Richtkoppler 16 angeordnet war und nur während der Regelphase benutzt wird, ist hier mittels eines gekreuzten Riohtkopplers 100 (magisches T) mit dem Ausgang des Rechteckleiterabachnitts 46 verbunden; die beiden letzten Zweige des gekreuzten Richtkopplers 100 sind der eine mit einer reflexionslosen Endvorrichtung 102 und der andere mit einem dem Halbleiterdetaktor 22.As shown in the attached figure, the comparison cavity 20, which was arranged in the arrangement of the main patent after the directional coupler 16 and is only used during the control phase, is here by means of a crossed Rioht coupler 100 (magic T) connected to the output of the rectangular conductor section 46; the the last two branches of the crossed directional coupler 100 are the one with an anechoic Terminal device 102 and the other with one of the semiconductor detector 22.

entsprechendenKristalldetaktor 104 verbunden, Dieser Detekter ist mit einem Servoverstärker 106 verbunden, der den die Mikrometertohraube 30 betätigenden Servomotor 108 speist. uf der Welle dieses Servomotors 108 ist ein ihre Stellung anzeigend@s Drehpotentiometer 110 befestigt.corresponding crystal detector 104 is connected, this detector is connected to a servo amplifier 106, which actuates the micrometer tube 30 Servomotor 108 feeds. on the This servomotor 108 is a shaft their position indicating @ s rotary potentiometer 110 attached.

Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen verbesserten Anordnung ergibt sich unmittelbar aus der Figur und der entsprechenden Anordnung der Fig. 4 des Hauptpatents.The operation of the improved arrangement according to the invention results can be derived directly from the figure and the corresponding arrangement of FIG. 4 of the main patent.

Die Verbesserung liegt in der Vornahme der Messung: Die Frequenzveränderung des elektronisch abstimmbaren Klystrons 32 wird nicht mehr direkt gemessen, sondern durch das umgekehrte Verfahren wie beim Hauptpatent in eine Verschiebung umgesetzt.The improvement lies in making the measurement: the change in frequency of the electronically tunable klystron 32 is no longer measured directly, but converted into a shift by the reverse process as with the main patent.

Wenn das Prüfstück 2 eine Volumenänderung oder Verschiebung erfährt, führt diese zu einer Veränderung der Frequens des Klystrons 32. Da der Vergleichshohlraum 20 nicht mehr auf die Speisefrequenz abgestimmt ist, wird die Höchstfrequenzwelle in sich reflektiert und kehrt zum gekreuzten Richtkoppler 100 zurück. Diese Welle wird durch den Kristalldetektor 104 nachgewiesen, der eine von dieser Verstimmung abhängige Ausgangsspannung liefert. Der Servomotor 108 betätigt dann die Mikrometerschraube 30 bis zur Annull / ierung der reflektierten Welle und zur Abstimmung des Vergleichohlraums 20 auf die Frequenzdes Höchstfrequenzgenerators 32. Die Verschiebund des Kolbens 28 folgt also der des mit dem Prüfstilck verbundenen Kolbens 4.If the test piece 2 experiences a change in volume or displacement, this leads to a change in the frequencies of the klystron 32. As the comparison cavity 20 is no longer tuned to the feed frequency, the maximum frequency wave becomes reflects in itself and returns to the crossed directional coupler 100. This wave is detected by the crystal detector 104 that one of these detunings dependent output voltage supplies. The servo motor 108 then operates the micrometer screw 30 until the reflected wave is canceled and the comparison cavity is matched 20 to the frequency of the highest frequency generator 32. The displacement and of the piston 28 thus follows that of the piston 4 connected to the test stem.

Sie wird vom Potentiometer 110 angezeigt.It is displayed by potentiometer 110.

Wie in der Anordnung geJ:ß Fig. 4 des Hauptpatents ist die da Oscilloskop 24 und den Schalter 40 umfassende Kette nur in einer ersten, der Einiregulierung dienenden Phase in Benutzung und dient dazu, zu Beginn der Messung die mittlere Frequens der vom Klystron 32 gelieferten Welle auf die Resonanzfrequenz des Neßhohlraums 6 abzustimmen. Nach tornahmb dieser Einstellung wird der Schalter 40 geöffnet und der Schalter 38 geschlossen, wodurch die Messung automatisch erfolgt.As in the arrangement shown in Fig. 4 of the main patent, there is the oscilloscope 24 and the switch 40 comprehensive chain only in a first, the Einiregulierung serving phase in use and is used at the beginning of the measurement the mean frequency of the wave delivered by the klystron 32 to the resonance frequency of the Neßhohlraums 6 to match. After adjusting this setting, the switch 40 opened and the switch 38 closed, whereby the measurement is carried out automatically.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das beschrieO bene Ausführungsbeispiel beschränkt sondern umfaßt auch alle Abwandlungen0 Inabesondere kann das Prüfstück, dessen Verschiebung bßw.The invention is of course not at the level described Embodiment is limited but also includes all modifications0 special can the test piece, its displacement bßw.

Volumenänderung man messen will, den Meßresonanzhohlraum bilden.Change in volume one wants to measure, form the measuring resonance cavity.

Das ist insbesondere der Fall der Messung von Dimensionsveränderungen metallischer Rohre, die beispielsweise duroh Blieben bei Bestrahlung in einem Kernreaktor auftreten.This is particularly the case when measuring dimensional changes metallic pipes, which for example duroh remained in a nuclear reactor when irradiated appear.

Claims

patent claims

1.) Arrangement for measuring volume changes or displacements of a test piece by means of a high frequency generator according to the principle of the patent ... ... (Ref. P 12 84 643.4-52), with an electronically tunable X-ray frequency generator a Meßresonanzhohraum feeds through a Rithtkoppler with a semiconductor detector is connected, the output voltage of which is an automatic frequency control device of the Maximum frequency generator controls so that the frequency supplied by the latter on the resonance frequency of the measuring resonance cavity remains tuned, characterized by a servo circuit that determines the resonance frequency of a comparison cavity (20) to the frequency of the wave supplied by the high frequency generator (32).

2.) Arrangement according to claim 1, characterized in that the comparison cavity (20) a wall (28) displaceable under the action of a micrometer screw (30) (Tuning piston) possesses.

3.) Arrangement according to claim 2, characterized in that the servo chain one sensitive to the ultra-high frequency wave reflected from the comparison cavity (20) second detector (104) and a servomotor which actuates the micrometer screw (30) has 4,) arrangement according to claim 3, characterized in that the servomotor (108) is provided with a display device (110) for displaying the position of its shaft istO 5.) Arrangement according to claim 4, characterized in that the display device a potentiometer (110) is u L e r s e i t e