RU2120606C1 - Method for determining tightness of sealed cans - Google Patents
Method for determining tightness of sealed cans Download PDFInfo
- Publication number
- RU2120606C1 RU2120606C1 RU97109475A RU97109475A RU2120606C1 RU 2120606 C1 RU2120606 C1 RU 2120606C1 RU 97109475 A RU97109475 A RU 97109475A RU 97109475 A RU97109475 A RU 97109475A RU 2120606 C1 RU2120606 C1 RU 2120606C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cans
- tightness
- frequency
- lid
- resonant frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. The invention relates to the field of measuring equipment and can be used in process control systems.
Известен способ, реализуемый автоматической системой контроля герметичности (см. Systeme de controle automatique detancheite, Instrumention ef systemes, okt. 1980, с. 40 - 41), в котором по виду оптической картинки судят о герметичности предмета, освещенного источника света. A known method implemented by an automatic system for monitoring the tightness (see Systeme de controle automatique detancheite, Instrumention ef systemes, okt. 1980, p. 40 - 41), in which by the type of optical picture they judge the tightness of an object illuminated by a light source.
Недостатком этой системы является ненадежность в работе из-за повышенной запыленности и влажности окружающей среды. The disadvantage of this system is the unreliability in work due to increased dust and humidity.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения герметичности (см. Сб. научных трудов "Автоматизация технологического и энергетического оборудования в рыбной промышленности". Калининград, 1989, с. 96). Устройство, реализующее указанный способ, содержит рупорную приемопередающую антенну, осуществляющую передачу и прием электромагнитных колебаний СВЧ-генератора, детекторную секцию и индикатор. В этой разработке по амплитуде стоячей волны, образованной в пространстве между приемопередающей рупорной антенной и поверхностью контролируемого объекта, получают информацию о герметичности. The closest technical solution to the proposed one is the method of determining tightness adopted by the author for the prototype (see Collected Scientific Papers "Automation of Technological and Power Equipment in the Fishing Industry". Kaliningrad, 1989, p. 96). A device that implements the specified method contains a horn transceiver antenna that transmits and receives electromagnetic waves of a microwave generator, a detector section and an indicator. In this development, information on the tightness of the standing wave formed in the space between the transceiver horn antenna and the surface of the controlled object is obtained.
Недостатком этой разработки следует считать погрешность, обусловленную изменением высоты контролируемого изделия. The disadvantage of this development should be considered the error due to a change in the height of the controlled product.
Задачей заявляемого технического решения является повышение точности контроля герметичности. The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of the tightness control.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения герметичности закупоренных банок, при котором на контролируемую банку воздействуют электромагнитными волнами микроволнового генератора и по радиусу прогиба крышки банки судят о ее герметичности, электромагнитные колебания возбуждают в открытом резонаторе, образованном поверхностью контролируемой банки и плоским отражателем, устанавливаемым между микроволновым генератором и контролируемой банкой, измеряют собственную резонансную частоту и добротность указанного резонатора и определяют радиус прогиба lr крышки контролируемой банки по формуле
где C - скорость распространения электромагнитной волны;
α - относительная потеря энергии;
q - постоянное число;
ω - резонансная частота;
Δω - частотная ширина резонансной кривой.The problem is achieved in that in a method for determining the tightness of clogged cans, in which the controlled bank is affected by electromagnetic waves of a microwave generator and the can’s tightness is determined by the deflection radius of the can, electromagnetic waves are excited in an open resonator formed by the surface of the controlled can and a flat reflector installed between the microwave generator and the controlled bank, measure the natural resonant frequency and the quality factor of the indicated resonance nator and determine the deflection radius l r of the lid of the controlled cans according to the formula
where C is the propagation velocity of the electromagnetic wave;
α is the relative energy loss;
q is a constant number;
ω is the resonant frequency;
Δω is the frequency width of the resonance curve.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных признаков, состоит в том, что по преобразованию двух информативных параметров (частоты и добротности) открытого резонатора судят о герметичности банок. The essence of the claimed invention, characterized by a combination of these features, is that by converting two informative parameters (frequency and quality factor) of an open resonator they judge the tightness of the cans.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу определения герметичности закупоренных банок на базе открытых резонаторов с желаемым результатом, т.е. высокой точностью измерения. The presence in the claimed method of a combination of the essential features listed above allows us to solve the problem of determining the tightness of clogged cans based on open resonators with the desired result, i.e. high accuracy of measurement.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. The drawing shows a functional diagram of a device that implements the proposed method.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит генератор качающейся частоты 1, плоский отражатель 2, установленный между генератором и поверхностью контролируемого объекта 3, входной элемент связи 4, выходной элемент связи 5, подключенный ко входу детектора 6 и индикатор 7. A device that implements the proposed method comprises a oscillating frequency generator 1, a flat reflector 2 mounted between the generator and the surface of the controlled object 3, an input communication element 4, an output communication element 5 connected to the input of the detector 6 and indicator 7.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.
Когда охлаждается укупоренная разогретая банка, под ее крышкой образуется частичный вакуум, приводящий к легкому пригибанию крышки. При правильной укупорке поверхность крышки становится вогнутой, а при плохой укупорке крышка имеет плоскую формую. В соответствии с этим в заявляемом способе, основанном на использовании характеристик открытых резонаторов, оценка радиуса прогиба крышки может дать информацию о степени герметичности закупоренных банок. When the sealed warmed jar cools, a partial vacuum is formed under its lid, leading to easy bending of the lid. With proper capping, the surface of the lid becomes concave, and with poor capping, the lid has a flat shape. In accordance with this, in the inventive method, based on the use of the characteristics of open resonators, an estimate of the radius of deflection of the lid can provide information on the degree of tightness of the clogged cans.
Как известно, собственная резонансная частота возбужденных в открытом резонаторе электромагнитных колебаний, образованном двумя металлическими плоскими отражателями, при предположении малой величины дифракционных потерь (P ≃ 0) может быть вычислена по формуле
где l - расстояние между металлическими отражателями;
q - большое число (практически q > 3);
C - скорость распространения электромагнитной волны между отражателями.As is known, the natural resonant frequency of electromagnetic waves excited in an open resonator formed by two metal plane reflectors, assuming a small value of diffraction loss (P ≃ 0), can be calculated by the formula
where l is the distance between the metal reflectors;
q is a large number (practically q>3);
C is the propagation velocity of the electromagnetic wave between the reflectors.
Если крышку контролируемой банки использовать как один из двух отражателей, то для ω с учетом l=l1+lr, где l1 - расстояние между отражателями без прогиба крышки (случай плоской формы поверхности крышки), lr - радиус прогиба крышки (случай вогнутой поверхности крышки), можно записать
Отсюда для искомой lr получаем
Из формулы видно, что при постоянном значении l1 по резонансной частоте можно судить о радиусе прогиба крышки, т.е. о степени герметичности закупоренной банки.If the lid of the controlled can is used as one of two reflectors, then for ω, taking into account l = l 1 + l r , where l 1 is the distance between the reflectors without deflection of the lid (case of a flat shape of the lid surface), l r is the radius of deflection of the lid (case concave surface of the cover), can be written
Hence, for the desired l r we obtain
From the formula it can be seen that at a constant value of l 1 by the resonant frequency, one can judge the radius of the deflection of the cover, i.e. about the degree of tightness of the clogged can.
Однако при изменении высоты контролируемой банки может иметь место изменение l1, приводящее к погрешности контроля герметичности.However, when the height of the controlled can is changed, a change in l 1 can occur, leading to an error in the tightness control.
Согласно предлагаемому способу путем одновременного измерения резонансной частоты (ω) и добротности (Q) указанного измерительного резонатора можно исключить погрешности по высоте банки. According to the proposed method, by simultaneously measuring the resonant frequency (ω) and quality factor (Q) of the indicated measuring resonator, errors in the height of the can can be eliminated.
Добротность Q измерительного резонатора может быть определена как
где α - относительная потеря энергии при единичном взаимодействии волны с отражателем, равная сумме дифракционных потерь и потерь на отражение;
λ - длина электромагнитной волны.The Q factor of the measuring resonator can be defined as
where α is the relative energy loss during a single interaction of the wave with the reflector, equal to the sum of diffraction losses and reflection losses;
λ is the electromagnetic wavelength.
В рассматриваемом случае при отсутствии прогиба (т.е. lr=0) и при изменении высоты контролируемой банки для расстояния можно записать
l=L-h,
где h - высота банки,
L - расстояние от плоского отражателя измерительного резонатора до основания, на котором расположена контролируемая банка.In the case under consideration, in the absence of deflection (i.e., l r = 0) and when the height of the controlled can is changed for the distance, we can write
l = Lh
where h is the height of the banks
L is the distance from the flat reflector of the measuring resonator to the base on which the controlled bank is located.
Тогда для добротности получаем
Отсюда для h имеем
При наличии прогиба и изменении высоты h (т.е. lr=var и h=var) для l имеем
l=L-h+lr.Then for quality factor we get
Hence for h we have
If there is a deflection and a change in the height h (i.e., l r = var and h = var) for l, we have
l = L-h + l r .
В результате для ω имеем следующее выражение:
πqC = 2ωL - 2ωh + 2ωlr (2).
После подстановки в уравнение (2) вместо h выражение (1) можно записать
2π2qC = 2ωQαλ + 4ωπlr.
С учетом того что 
Из полученного выражения видно, что при одновременном измерении резонансной частоты и добротности измерительного резонатора можно обеспечить независимость результата измерения герметичности от высоты контролируемой банки.As a result, for ω we have the following expression:
πqC = 2ωL - 2ωh + 2ωl r (2).
After substituting into equation (2) instead of h, expression (1) can be written
2π 2 qC = 2ωQαλ + 4ωπl r .
Given the fact that
From the expression obtained, it can be seen that while measuring the resonant frequency and the Q factor of the measuring resonator, it is possible to ensure the independence of the leakage measurement result from the height of the controlled can.
Устройство, реализующее предлагаемый способ работает следующим образом. Выходным сигналом генератора качающейся частоты 1, прошедшим через входной элемент связи 4, возбуждают электромагнитные колебания в измерительном резонаторе, образованном поверхностью контролируемой банки 3 и плоским отражателем 2, установленным между генератором и объектом контроля. A device that implements the proposed method works as follows. The output signal of the oscillating frequency generator 1, passing through the input communication element 4, excites electromagnetic oscillations in the measuring resonator formed by the surface of the controlled banks 3 and a flat reflector 2 mounted between the generator and the control object.
В рассматриваемом случае для измерения собственной резонансной частоты и добротности указанного резонатора электромагнитный сигнал с помощью выходного элемента связи 5 поступает на вход детектора 6. После этого продетектированный сигнал воспроизводится в индикаторе 7. In this case, to measure the natural resonant frequency and the quality factor of the specified resonator, the electromagnetic signal is fed to the input of the detector 6 using the output element of the coupling 6. After that, the detected signal is reproduced in indicator 7.
В устройстве по вершине осциллограммы частотной характеристики, наблюдаемой на экране используемого в качестве индикатора, например прибора для исследования амплитудно-частотной характеристики, определяется собственная резонансная частота ω измерительного резонатора, а по отношению частоты ω к частотной ширине Δω резонансной кривой на уровне половины мощности - добротность. In the device, at the top of the waveform of the frequency response observed on the screen used as an indicator, for example, a device for studying the amplitude-frequency response, the intrinsic resonant frequency ω of the measuring resonator is determined, and the quality factor is the Q factor of the frequency ω to the frequency width Δω of the resonance curve .
При изменении радиуса прогиба крышки банки резонансная кривая уширяется, сдвигается и уменьшается по амплитуде и, как следствие этого, будет иметь место сдвиг резонансной частоты и добротности открытого резонатора. When the radius of the deflection of the lid of the can is changed, the resonance curve broadens, shifts, and decreases in amplitude and, as a consequence of this, a shift in the resonance frequency and the Q factor of the open resonator will take place.
Пусть ωo - частота резонатора, соответствующая расстоянию между отражателями без прогиба крышки; ωт - частота, соответствующая текущему значению длины радиуса lr. Тогда по разности ωт - ωo (при ωт > ωo) можно определить сдвиг частоты, связанный с изменением радиуса прогиба крышки от 0 до максимума. Аналогично по отношению измеренных частот ωo и ωт к соответствующим частотным ширинам Δωo и Δωт резонансной кривой можно оценить уход добротности, обусловленный изменением радиуса прогиба крышки в указанном диапазоне.Let ω o be the resonator frequency corresponding to the distance between the reflectors without deflection of the cover; ω t is the frequency corresponding to the current value of the length of the radius l r . Then, by the difference ω t - ω o (for ω t > ω o ), it is possible to determine the frequency shift associated with the change in the radius of the deflection of the cover from 0 to the maximum. Similarly, with respect to the ratio of the measured frequencies ω o and ω t to the corresponding frequency widths Δω o and Δω t of the resonance curve, it is possible to estimate the Q factor due to a change in the radius of deflection of the lid in the indicated range.
Таким образом, согласно предлагаемому способу на основе одновременного измерения собственной резонансной частоты и добротности открытого резонатора можно обеспечить контроль герметичности закупоренных банок более высокой точности измерения. Thus, according to the proposed method, based on the simultaneous measurement of the intrinsic resonant frequency and the quality factor of the open resonator, it is possible to ensure tightness control of the clogged cans of higher measurement accuracy.
Claims (1)
где C - скорость распространения электромагнитной волны;
α - относительная потеря энергии;
q - постоянное число;
ω - собственная резонансная частота открытого резонатора;
Δω - частотная ширина резонансной кривой открытого резонатора.A method for determining the tightness of clogged cans, in which the cans are exposed to electromagnetic waves of a microwave generator and the cans are judged for their tightness by the deflection radius of the cans, characterized in that electromagnetic waves are excited in an open resonator formed by the surface of the cans and a flat reflector installed between the microwave generator and the lid of the can, determine the intrinsic resonant frequency and the frequency width of the resonant curve of the open resonator and calculate The radius of bending l r can lid according to the formula
where C is the propagation velocity of the electromagnetic wave;
α is the relative energy loss;
q is a constant number;
ω is the natural resonant frequency of the open resonator;
Δω is the frequency width of the resonance curve of the open resonator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109475A RU2120606C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Method for determining tightness of sealed cans |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97109475A RU2120606C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Method for determining tightness of sealed cans |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2120606C1 true RU2120606C1 (en) | 1998-10-20 |
| RU97109475A RU97109475A (en) | 1999-02-20 |
Family
ID=20193876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97109475A RU2120606C1 (en) | 1997-06-04 | 1997-06-04 | Method for determining tightness of sealed cans |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2120606C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745660C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-03-30 | Олег Вячеславович Агеев | Method for controlling tightness of jars with food and device for its implementation |
-
1997
- 1997-06-04 RU RU97109475A patent/RU2120606C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Сборник научных трудов "Автоматизация технологического и энергетического оборудования". Калининград, 1989, с.96. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2745660C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-03-30 | Олег Вячеславович Агеев | Method for controlling tightness of jars with food and device for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0940004B1 (en) | Apparatus for tracking resonant frequency | |
| RU2120606C1 (en) | Method for determining tightness of sealed cans | |
| US7608827B2 (en) | Near-field terahertz imaging | |
| CN115825592B (en) | Novel electric field precision measurement distributed system based on quantum sensing | |
| US4558948A (en) | Process and apparatus for measuring wave surface distortions introduced by an optical system | |
| GB2087682A (en) | Distance measuring apparatus | |
| JP2000028722A (en) | Method and apparatus for distance measurement by laser beam | |
| SU1659730A1 (en) | Process of measurement of substance level and device thereof | |
| SU1377690A1 (en) | Apparatus for measuring moisture content in materials | |
| RU2301978C1 (en) | Method of measuring air-tightness of closed jars made of dielectric material | |
| RU2097710C1 (en) | Process of study of vibrations | |
| SU1317285A1 (en) | Device for measuring level of substance | |
| SU1425562A1 (en) | Method of measuring excitation efficiency of open resonator | |
| SU1679185A1 (en) | Method and sensor for measuring thickness of metal sheets | |
| SU1476317A1 (en) | Method of measuring level of liquid metal | |
| SU1245884A1 (en) | Device for measuring geometric parameters | |
| SU1758077A1 (en) | Concentration measuring device for sugar production saturatable solutions | |
| Yoneda et al. | Laser probe for surface acoustic wave measurements | |
| SU1413422A1 (en) | Acoustooptical displacement-measuring device | |
| SU1179103A1 (en) | Interferometer for distance measurement | |
| SU987539A1 (en) | Device for measuring static semiconductor specimen noise parameters | |
| RU2131600C1 (en) | Process determining moisture content in oil product in dielectric pipeline | |
| JPS6069503A (en) | Measuring method of shape of steel plate end part | |
| CN117452084A (en) | Device based on optical fiber phase modulator and optical ultra-stable cavity linear sweep frequency | |
| SU842524A1 (en) | Device for measuring thickness of dielectric articles |