Opublikowano: 10.11.1972 KI. 42 b, 11 MKP G Ol b, 7/06 Wspóltwórcy wynalazku: Stanislaw Stuchly, Jerzy Kalinski, Maria Rze¬ pecka Wlasciciel patentu: Polska Akademia Nauk (Zaklad Doswiadczalny Bu¬ dowy Aparatury Naukowej UNIPAN), Warszawa (Polska) Sposób automatycznego równowazenia mostka mikrofalowego w mikrofalowych miernikach grubosci blachy i urzadzenie do stosowania tego sposobu Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycz¬ nego równowazenia mostka mikrofalowego w mi¬ krofalowych miernikach grubosci blachy, w któ¬ rym jako sygnal korekcyjny wykorzystano sygnal powstajacy na wyjsciu detektora mikrofalowego w wyniku wprowadzenia modulacji fazy w galezi kompensacyjnej mostka mikrofalowego, amplituda i faza tego sygnalu zaleza od stanu zrównowaze¬ nia tego mostka, i urzadzenie do stosowania tego sposobu, w którym sygnal korekcyjny wykorzy¬ stuje sie do automatycznego równowazenia mo¬ stka.W literaturze patentowej opisany jest sposób ciaglego i bezstykowego pomiaru grubosci blachy polegajacy na wykorzystaniu zaleznosci czestotli¬ wosci rezonansowej rezonatora utworzonego z od¬ cinka prowadnicy falowej, którego zakonczenia stanowia powierzchnie badanej blachy, od grubo¬ sci tej blachy, oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu, w którym mierzy sie czestotliwosc re¬ zonansowa tego rezonatora. Do pomiaru tej czesto¬ tliwosci rezonansowej wykorzystuje sie wlasciwo¬ sci mostka mikrofalowego, w którego jednej z ga¬ lezi kolinearnych znajduje sie rezonator pomiaro¬ wy, a w drugiej uklad kompensacyjny, którym moze byc rezonator o identycznych wlasciwosciach termicznych i elektrycznych.Sposób ten spelnia w zasadzie wszystkie wyma¬ gania stawiane przy ciaglych i bezstykowych po¬ miarach grubosci blachy, wymaga jednak zacho¬ wania duzej stalosci mocy i czestotliwosci genera¬ tora mikrofalowego, jak równiez duzej stalosci czulosci detektora mikrofalowego, co jest w prak¬ tyce bardzo trudne do osiagniecia a czasami jak 5 np. w przypadku pomiarów bardzo cienkich blach nawet niemozliwe. Niestalosc mocy i czestotliwosci generatora i czulosci detektora mikrofalowego po¬ woduje pelzanie zera miernika grubosci.Celem wynalazku jest dalsze usprawnienie po¬ lo miaru i kontroli grubosci blachy metalowej w procesie jej walcowania oraz rozszerzenie zakresu pomiarowego przy równoczesnym uniezaleznieniu wyniku pomiaru od zmian mocy i czestotliwosci generatora jak równiez czulosci detektora mikro- 16 falowego, co w szerokim zakresie uniezaleznia wy¬ niki pomiarów od zmian napiecia sieci, czasu i czynników srodowiskowych.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie ukladu kompensacyjnego w mostku mikrofalowym 20 sluzacym do pomiaru czestotliwosci rezonansowej rezonatora pomiarowego w mikrofalowym mierni¬ ku grubosci blachy. Jako sygnal korekcyjny do kompensacji mostka wykorzystano sygnal, który powstaje na wyjsciu detektora mikrofalowego w 25 mostku w wyniku wprowadzenia modulacji fazy w galezi kompensacyjnej tego mostka. Sygnal ten steruje polozeniem ruchomego zwieracza mikrofa¬ lowego w taki sposób, ze mostek stale znajduje sie w równowadze. Grubosc mierzonej blachy me¬ so talowej odczytuje sie wprost z polozenia pdpowied- 6484064840 nio wywzorcowanego ruchomego zwieracza mikro¬ falowego.Korzysci techniczne, wynikajace z zastosowania wynalazku, polegaja na znacznym zwiekszeniu do¬ kladnosci wykonywania pomiarów grubosci blachy miernikiem mikrofalowym, zmniejszeniu pelzania polozenia zerowego w funkcji napiec zasilajacych, czasu i czynników srodowiskowych, rozszerzeniu zakresu pomiarowego. Ponadto w wyniku zasto¬ sowania wynalazku mozna obnizyc wymagania techniczne na uklady elektroniczne mikrofalowego miernika grubosci blachy co przyczynia sie do obnizenia ceny miernika.Przyklad wykonania urzadzenia wedlug wyna¬ lazku jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia uproszczony schemat ukladu, fig. 2 — charakterystyke statyczna mostka mi¬ krofalowego z nalozona modulacja fazy w galezi kompensacyjnej, figi 3 — zaleznosc sygnalu zmien¬ nego na wyjsciu detektora w mostku mikrofalo¬ wym z modulacja fazy od dlugosci jednej z galezi kolinearnych tego mostka, zas fig. 4 przedstawia uproszczony schemat blokowy przykladu urzadze¬ nia do stosowania sposobu równowazenia wedlug wynalazku w mikrofalowym mierniku grubosci blachy.Na fig. 1 pokazano uproszczony ideowy schemat ukladu mostka mikrofalowego, który sklada sie z generatora mikrofalowego 1, dopasowanego czte¬ rowrotnika 2, zwieracza ruchomego z moduluja¬ cym fazowo elementem 3, rezonatora pomiarowe¬ go z badana blacha 4, detektora mikrofalowego 5 oraz wzmacniacza pomiarowego 6, z którego wyj¬ scia jest sterowane polozenie zwieracza rucho¬ mego 3, natomiast na fig. 2 pokazano zaleznosc sygnalu Uw na wyjsciu detektora mikrofalowego od róznicy dlugosci kolinearnych ramion mostka wyrazona w dlugosciach fali dA g." 'Zmiana dlugosci jednego z ramion mostka jest w mikrofalowym mierniku grubosci blachy rów¬ nowazna zmianie grubosci mierzonej blachy. Jesli do jednego z ramion kolinearnych mostka wpro¬ wadzi sie dodatkowo modulacje fazy z czestotli¬ woscia akustyczna, to jak to pokazano na fig. 2 na wyjsciu detektora mikrofalowego pojawi sie sygnal p czestotliwosci modulacji, którego ampli¬ tuda jest zalezna od nachylenia charakterystyki mostka a wiec od odstrojenia mostka, natomiast faza tego sygnalu jest zalezna od tego po której stronie punktu minimalnego sygnalu znajduje sie aktualny punkt pracy mostka.Na fig. 3 pokazano zdjeta doswiadczalnie zalez¬ nosc sygnalu zmiennego Uw na wyjsciu detektora mostka mikrofalowego z wprowadzona modulacja fazy w jednej z galezi kolinearnych. Zaleznosc ta wskazuje, ze sygnal ten moze byc wykorzystany jako sygnal bledu do automatycznego równowa¬ zenia mostka mikrofalowego, gdyz w pewnym za¬ kresie bardzo silnie zalezy od nierównowagi mo¬ stka (róznicy dlugosci galezi kolinearnych) i zmie¬ nia faze przy przejsciu z jednej galezi charakte¬ rystyki mostka na druga.Fig. 4 przedstawia uproszczony schemat bloko¬ wy urzadzenia do stosowania sposobu automatycz¬ nego równowazenia mostka mikrofalowego wedlug 65 wynalazku. Sygnal mikrofalowy fali ciaglej do¬ starczany z generatora 7 dzieli sie w dopasowa¬ nym czterowrotniku 8 na dwa sygnaly, z których jeden zasila rezonator pomiarowy 9 zawierajacy 5 badana blache 10 znajdujacy sie w jednej galezi, zas drugi zasila rezonator kompensacyjny 11 za¬ konczony na jednym koncu elektromechanicznym modulatorem fazy zmiana dlugosci rezonatora 12, a na drugim ruchomym zwieraczem 13. 10 W ten sposób do dopasowanego czterowrotnika 8 dochodza dwa sygnaly odbite, jeden od rezona¬ tora pomiarowego, którego faza zalezy od gru¬ bosci mierzonej blachy, a drugi, odbity od rezo¬ natora kompensacyjnego, którego faza zalezy od 15 polozenia ruchomego zwieracza 13. Sygnal mikro¬ falowy powstaly w wyniku wektorowego dodania sie tych dwu sygnalów odbitych a zalezny od sta¬ nu nierównowagi mostka mikrofalowego przecho¬ dzi do czwartych wrót czterowrotnika stanowiacych 20 JeSo wyjscie. Do tych wrót wyjsciowych dolaczo¬ ny jest detektor mikrofalowy 14, na wyjsciu któ¬ rego znajduje sie wzmacniacz pomiarowy 15 ste¬ rujacy dwufazowy silnik asynchroniczny (DSA) 16 sprzezony mechanicznie z ruchomym zwieraczem 13.Utworzony w ten sposób uklad sprzezenia zwrot¬ nego dazy do ustalenia stanu równowagi mostka mikrofalowego przez zmiane polozenia zwieracza ruchomego 13. W stanie równowagi mostka polo¬ zenie zwieracza ruchomego 13 jest wprost miara grubosci mierzonej blachy 10 umieszczonej w re¬ zonatorze pomiarowym 9. Polozenie zwieracza ru¬ chomego 13 jest przenoszone za1 pomoca zlacza selsynowego skladajacego sie z selsynu nadawcze¬ go 17 i selsynu odbiorczego 18, na wskaznik 19 sluzacy do odczytu grubosci mierzonej blachy 10.Sygnal wyjsciowy z selsynu nadawczego 17 moze byc równiez wykorzystany do automatycznego ste¬ rowania procesem walcowania.Opisany sposób i uklad automatycznego równo¬ wazenia mostka mikrofalowego w mikrofalowych miernikach grubosci blachy pozwalaja na znaczne uproszczenia ukladowe i obnizenie kosztów budo¬ wy miernika przy równoczesnym powaznym pod¬ niesieniu niezawodnosci dzialania, a to w wyniku uniezaleznienia wskazan miernika od zmian mocy i czestotliwosci generatora mikrofalowego, jak równiez czulosci i charakterystyki detektora mi¬ krofalowego. 25 30 35 40 45 50 55 60 PL