RU2301978C1 - Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала - Google Patents

Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала Download PDF

Info

Publication number
RU2301978C1
RU2301978C1 RU2005137973/28A RU2005137973A RU2301978C1 RU 2301978 C1 RU2301978 C1 RU 2301978C1 RU 2005137973/28 A RU2005137973/28 A RU 2005137973/28A RU 2005137973 A RU2005137973 A RU 2005137973A RU 2301978 C1 RU2301978 C1 RU 2301978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
lid
tightness
vibrations
dielectric material
Prior art date
Application number
RU2005137973/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Гурам Николаевич Ахобадзе (RU)
Гурам Николаевич Ахобадзе
Original Assignee
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН filed Critical Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Priority to RU2005137973/28A priority Critical patent/RU2301978C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2301978C1 publication Critical patent/RU2301978C1/ru

Links

Landscapes

  • Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области измерительной техники и направлено на уменьшение погрешности контроля. Этот результат обеспечивается за счет того, что при определении герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала используется измерение резонансной частоты открытого резонатора и частоты биений модулированных по частоте колебаний с последующим аналитическим преобразованием указанных характеристик, содержащих информацию о герметичности закупоренных банок. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известен способ, реализуемый устройством (см. сб. научных трудов «Автоматизация технологического и энергетического оборудования в рыбной промышленности», Калининград, 1989, стр.96), содержащим рупорную приемо-передающую антенну, СВЧ-генератор и детектор. В этой разработке по амплитуде стоячей волны, образованной в пространстве между приемо-передающей рупорной антенной и поверхностью банки, получают информацию о герметичности.
Недостатком этого способа следует считать погрешность, обусловленную изменением высоты контроллируемого изделия.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения герметичности закупоренных банок (патент РФ № 2120606, 20.10.98. БИ. № 29), основанный на колебательных характеристиках открытого резонатора, возбужденного электромагнитными колебаниями. В этом способе по аналитическому преобразованию измеренных значений резонансной частоты и добротности открытого резонатора судят о герметичности банок.
Недостатком этого известного способа можно считать невысокую точность, связанную со сложностью измерения добротности открытого резонатора.
Задачей заявляемого технического решения является повышение точности контроля герметичности.
Поставленная задача достигается тем, что в способе определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала, при котором на крышку банки воздействуют электромагнитными колебаниями, возбужденными в открытом резонаторе, образованном наружной поверхностью крышки банки и плоским отражателем, установленным между первым микроволновым генератором и крышкой банки, и по радиусу прогиба крышки банки с учетом собственной резонансной частоты открытого резонатора судят о герметичности банки, дополнительно зондируют внутреннюю поверхность крышки банки частотно-модулированными колебаниями второго микроволнового генератора, смешивают эти зондирующие колебания с отраженными от зондируемой внутренней поверхности крышки колебаниями, измеряют частоту биений смешанных колебаний и радиус прогиба крышки банки lr определяют по формуле:
Figure 00000002
где ε - диэлектрическая проницаемость содержащегося в банке вещества; с - скорость распространения волны в свободном пространстве; q - целое число; ω - собственная резонансная частота открытого резонатора; F - частота биений; Δf и fм - диапазон изменения частоты и девиация частоты частотно-модулированных колебаний соответственно.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных признаков состоит в том, что по аналитическому преобразованию собственной резонансной частоты открытого резонатора и частоты биений смешанных зондирующих и отраженных частотно-модулированных колебаний получают информацию о герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существенных признаков позволяет решить поставленную задачу определения герметичности закупоренных банок на основе измерения собственной резонансной частоты открытого резонатора и частоты биений смешанных зондирующих и отраженных частотно-моделированных колебаний с желаемым результатом, т.е. высокой точностью измерения.
На чертеже приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит первый микроволновый генератор 1, входной элемент связи 2, выходной элемент связи 3, измеритель резонансной частоты 4, циркулятор 5, тройник 6, второй микроволновый генератор 7, смеситель 8, измеритель частоты биений 9, плоский отражатель 10, установленный между первым микроволновым генератом и наружной поверхностью крышки контролируемой банки 11, и блок преобразования 12. На чертеже цифрой 13 обозначено основание, на котором установлена контролируемая банка.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Если вогнутую наружную поверхность крышки правильно укупоренной банки из диэлектрического материала использовать как один из двух отражетелей открытого разонатора, то для его собственной резонансной частоты ω мжно записать:
Figure 00000003
где q - большое число (практически q>3), с - скорость распространения электромагнитной волны между отражателями, l1 - расстояние между отражателями без прогиба крышки (случай плоской формы поверхности крышки, соответствующий плохой укупорки), lr - радиус прогиба наружной поверхности крышки.
Из формулы (1) видно, что при постоянном значении l1 по резонансной частоте открытого резонатора можно судить о радиусе прогиба крышки lr, т.е. о степени герметичности укупоренной банки. Однако при изменении высоты контролируемой банки может иметь место изменение l1, приводящее к погрешности в определении герметичности.
Анализ показывает, что при изменении одновременно высоты банки h и lr в формуле (1) вместо l1 следует использовать l1=L-h, где L - расстояние от плоского отражателя измерительного резонатора до основания, на котором расположена контролируема банка. В результате формула (1) примет вид:
Figure 00000004
Согласно предлагаемому способу для исключения влияния измнения высоты банки на результат измерения герметичности, зондируют внутреннюю поверхность крышки банки частотно-модулированными колебаниями.
Если частота зондирующих внутреннюю поверхность крышки банки колебаний изменяется линейно во времени от fмин до fмак, то мгновенное значение частоты падающих на внутреннюю поверхность крышки банки электромагнитных волн ft1 в момент времени t1 будет равняться
Figure 00000005
где Т - период изменения частоты зондирующих колебаний. В момент же времени t2 частота ft2 этих волн будет равняться
Figure 00000006
В этот же момент времени возвратятся от внутренней поверхности крышки банки волны частотой ft1, излучаемые в момент времени t1. Тогда при смешении зондирующих внутреннюю поверхность крышки банки электромагнитных колебаний с отраженными от этой поверхности электромагнитными колебаниями, создадутся бияния частоты F, равной разности частот этих колебаний, т.е.
Figure 00000007
Так как за интервал времени t2-t1 волна проходит путь до внутренней поверхности крышки банки и обратно, можно написать, что
Figure 00000008
С учетом диэлектрической проницаемости содержащегося в банке вещества ε последнее выражение примет вид:
Figure 00000009
Здесь принимается, что диэлектрические проницаемости содержащегося в банке вещества и диэлектрического материала, из которого изготовлена банка, равны.
Подставляя значение t2-t1 из (4) в выражение (3), будем иметь
Figure 00000010
или, обозначая диапазон изменения частоты электромагнитных волн fмак-fмин через Δf полагая, что периодичность изменения равна fм, т.е.
Figure 00000011
, получим:
Figure 00000012
Из последней формулы видно, что при ε=const по частоте биений можно судить о степени герметичности. Однако при изменении h, как видно из формулы (5), может иметь место погрешность в измерении герметичности.
Совместное преобразование выражений (2) и (5) позволяет записать
Figure 00000013
Следовательно, при известных значениях Δf, fм, ε путем измерения одновременно резонансной частоты открытого резонатора ω и частоты биений F модулированных по частоте колебаний, можно обеспечить определение герметичности укупоренной банки с исключением влияния высоты банки на результат измерения.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. Выходным сигналом первого микроволнового генератора 1, прошедшим через входной элеменит связи 2, возбуждают электромагнитные колебания в измерительном резонаторе, образованном наружной поверхностью крышки контролируемой банки 11 и плоским отражателем 10, устанавливаемым между первым микроволновым генератором и объектом контроля. В рассматриваемом случае для измерения собственной резонансной частоты ω указанного резонатора сигнал с помощью выходного элемента связи 3 поступает на вход измерителя резонансной частоты 4, например прибора для исследования амплитудно-частотных характеристик (АЧХ). В последнем по положению пика резонансной кривой, наблюдаемой на экране прибора АЧХ, измеряют резонансную частоту ω, связанную с параметрами h и lr. Одновременно с этим для зондирования внутренней поверхности крышки банки сигнал второго микроволнового генератора 7 поступает на первое плечо тройника 6, осуществляющего деление входного сигнала на два равных по величине сигнала. После этого один из этих двух сигналов со второго плеча тройника переносятся в первое плечо циркулятора 5. Согласно свойствам последнего зондирующий сигнал, образованный на втором плече циркулятора, направляется во внутреннюю поверхность крышки банки из диэлектрического материала. Отраженный от внутренней поверхности крышки банки сигнал улавливается вторым плечом циркулятора. Согласно свойствам циркулятора отраженный сигнал, образованный на третьем плече циркулятора, поступает на первый вход смесителя 8, на второй вход которого поступает также зондирующий сигнал с третьего плеча тройника. На выходе смесителя создается сигнал с частотой биений из-за разности частот, зондирующих внутренюю поверхность крышки банки и отраженных от нее колебаний. Для измерения величины этой частоты с выхода смесителя сигнал поступает на вход измерителя частоты биений 9, где отражается информация об одновременном изменении высоты банки и параметра lr. Кроме этого выходной сигнал измерителя резонансной частоты поступает на первый вход блока преобразователя 12, на второй вход которого переносится сигнал с выхода измерителя частоты биений. В результате преобразования в блоке 12 указанных двух частотных сигналов, обеспечивается определение герметичности с исключением влияния изменения высоты банки.
Таким образом, согласно предлагаемому способу на основе одновременного измерения собственной резонансной частоты открытого резонатора и частоты биений двух модулированных по частоте колебаний, можно обеспечить контроль герметичности укупоренных банок из диэлектрического материала высокой точности измерения.

Claims (1)

  1. Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала, при котором на крышку банки воздействуют электромагнитными колебаниями, возбужденными в открытом резонаторе, образованном наружной поверхностью крышки банки и плоским отражателем, установленным между первым микроволновым генератором и крышкой банки, и по радиусу прогиба крышки банки с учетом собственной резонансной частоты открытого резонатора судят о герметичности банки, отличающийся тем, что зондируют внутреннюю поверхность крышки банки частотно-модулированными колебаниями второго микроволнового генератора, смешивают эти зондирующие колебания с отраженными от зондируемой внутренней поверхности крышки колебаниями, измеряют частоту биений смешанных колебаний и радиус прогиба крышки банки lr определяют по формуле
    Figure 00000014
    где ε - диэлектрическая проницаемость содержащегося в банке вещества; с - скорость распространения волны в свободном пространстве; q - целое число; ω - собственная резонансная частота открытого резонатора; F - частота биений; Δf и fм - диапазон изменения частоты и девиация частоты частотно-модулированных колебаний соответственно.
RU2005137973/28A 2005-12-06 2005-12-06 Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала RU2301978C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005137973/28A RU2301978C1 (ru) 2005-12-06 2005-12-06 Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005137973/28A RU2301978C1 (ru) 2005-12-06 2005-12-06 Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2301978C1 true RU2301978C1 (ru) 2007-06-27

Family

ID=38315591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005137973/28A RU2301978C1 (ru) 2005-12-06 2005-12-06 Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2301978C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745660C1 (ru) * 2020-08-11 2021-03-30 Олег Вячеславович Агеев Способ контроля герметичности банок с продуктами и устройство для его осуществления

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745660C1 (ru) * 2020-08-11 2021-03-30 Олег Вячеславович Агеев Способ контроля герметичности банок с продуктами и устройство для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3971573B2 (ja) レーダ距離測定装置
FI121195B (fi) Menetelmä ja mittalaite radioaaltomittausta varten
US5625293A (en) Determination of the watercut of a multiphase flow directly from measured microwave frequency dielectric properties
RU2301978C1 (ru) Способ определения герметичности закупоренных банок из диэлектрического материала
JP5932746B2 (ja) 媒質境界の位置計測システム
SU1257409A1 (ru) Устройство дл измерени массового расхода вещества
JP5759429B2 (ja) 比誘電率算定装置および比誘電率算定プログラム
WO2019172183A1 (ja) 測定装置及び測定方法
RU2504740C1 (ru) Способ измерения уровня жидкости в емкости
RU2706453C1 (ru) Автоподстроечный способ измерения малого значения уровня вещества
RU2434242C1 (ru) Способ измерения расстояния и радиодальномер с частотной модуляцией зондирующих радиоволн
JP5773950B2 (ja) 液位測定装置およびそのvcoキャリブレイション方法
RU2620774C1 (ru) Способ измерения массового расхода жидких сред
RU2579644C2 (ru) Способ бесконтактного измерения отклонений от номинального значения внутренних размеров металлических изделий и устройство для его осуществления
Starr et al. Soil water content determination using network analyzer reflectometry methods
RU2332659C1 (ru) Способ измерения физических свойств жидкости
RU2084877C1 (ru) Способ измерения влажности на свч (варианты)
RU2655746C1 (ru) Способ измерения уровня и радиодальномер с частотной модуляцией
JPH05256940A (ja) 貯蔵タンク監視装置
RU2325632C1 (ru) Способ определения влажности нефтепродукта
RU2723295C1 (ru) Радиочастотное устройство измерения влажности
SU1659730A1 (ru) Способ измерени уровн вещества и устройство дл его осуществлени
JP7458598B2 (ja) 材料特性測定装置
RU2350899C1 (ru) Способ определения толщины диэлектрического покрытия
SU1716321A1 (ru) Способ Щурова измерени скорости механических колебаний объекта

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151207