RU2544893C2 - Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия - Google Patents
Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия Download PDFInfo
- Publication number
- RU2544893C2 RU2544893C2 RU2013125663/28A RU2013125663A RU2544893C2 RU 2544893 C2 RU2544893 C2 RU 2544893C2 RU 2013125663/28 A RU2013125663/28 A RU 2013125663/28A RU 2013125663 A RU2013125663 A RU 2013125663A RU 2544893 C2 RU2544893 C2 RU 2544893C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- product
- electric field
- wave
- diameter
- waves
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
- Length-Measuring Devices Using Wave Or Particle Radiation (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и представляет собой способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия. При реализации способа контролируемое изделие предварительно помещают в электрическое поле, облучают изделие электромагнитной волной, принимают поляризованные волны, измеряют разность хода между этими волнами. Диаметр контролируемого изделия определяют по формуле: где δ - разность (в градусах или радианах) хода волн в диэлектрическом изделии, λ - длина волны (м), r - линейный электрооптический коэффициент (м/В), n - показатель преломления волны в полом диэлектрическом изделии при отсутствии внешнего электрического поля, Евн - напряженность внешнего электрического поля (В/м). Техническим результатом заявляемого решения является повышение стабильности измерения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами.
Известен резонаторный способ для бесконтактного измерения диаметра тонких диэлектрических нитей (см. В.А. Викторов и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. Москва, Энергоиздат, 1989, стр. 62-63). Устройство, реализующее данный способ, содержит чувствительный элемент в виде резонаторной полости генератора на диоде Ганна. Контролируемую нить пропускают через резонаторную полость, представляющую собой отрезок прямоугольного волновода. Наличие нити в полости генератора влияет на его рабочую частоту, которая сравнивается с частотой идентичного, но ненагруженного генератора. Разность частот, зависящая от диаметра нити, измеряется частотомером.
Недостатком этого известного способа является низкая чувствительность измерения диаметра нити и нестабильность разности частот двух генераторов из-за их различных температурных поведений.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ бесконтактного измерения диаметра изолированных холоднотянутых проводов в процессе их производства (см. В.А. Викторов и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. Москва, Энергоиздат, 1989, стр. 68-69). Этот способ, реализуемый на базе передающей и приемной антенн, предусматривает облучение контролируемого провода, движущегося в направлении, параллельном вектору электрического поля электромагнитной волны между передающей и приемной антеннами. Электромагнитная волна на пути от передающей антенны к приемной дифрагирует на проводе, и сравнение интенсивности волны, поступающей в передающую антенну с интенсивностью волны, улавливаемой приемной антенной, в СВЧ-тройнике, дает возможность определить диаметр провода. Сигнал разбаланса тройника в этом случае является функцией диаметра провода.
Недостатком данного способа следует считать нестабильность результата измерения из-за температурных изменений интенсивностей (амплитуд) волн, сравниваемых в тройнике.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение стабильности измерения.
Технический результат достигается тем, что способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия включает
облучение контролируемого изделия электромагнитной волной, прием и измерение параметра принятой волны, контролируемое изделие предварительно помещают в электрическое поле, принимают поляризованные волны, измеряют разность хода между этими волнами и диаметр d контролируемого изделия определяют по формуле
где δ - разность хода волн в диэлектрическом изделии, λ - длина волны, r - линейный электрооптический коэффициент, n - показатель преломления волны в полом диэлектрическом изделии при отсутствии внешнего электрического поля, Евн - напряженность внешнего электрического поля.
Сущность заявляемого изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что благодаря искусственной анизотропии контролируемого изделия, по измерению разности хода двух поляризованных волн, формирующих при зондировании изделия электромагнитной волной, определяют диаметр диэлектрического полого цилиндрического предмета.
Наличие в заявляемом способе совокупности перечисленных существующих признаков позволяет решить поставленную задачу определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия на основе измерения разности хода двух ортогонально поляризованных волн с желаемым техническим результатом, т.е. повышением стабильности измерения контролируемого параметра.
На чертеже схематично представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство, реализующее данное техническое решение, содержит источник излучения электромагнитных волн 1, соединенный выходом с излучателем 2, первый 3 и второй 4 электроды, первый приемник 5, второй приемник 6 и интерферометр 7. На чертеже цифрой 8 обозначено диэлектрическое полое цилиндрическое изделие.
Суть предлагаемого способа заключается в следующем. В природе известны вещества, обладающие свойством анизотропии, и вещества, не обладающие этим свойством. Данный способ предусматривает измерение диаметра не обладающего анизотропией изделия.
Из теории анизотропных веществ известно, что при локации (облучении) вещества с анизотропией электромагнитной волной, благодаря анизотропии в веществе формируются поляризованные волны, распространяющиеся по веществу с разными скоростями. В соответствии с этим явление анизотропии положено в основу рассматриваемого способа.
Так как предлагаемый способ направлен на измерение диаметра неанизотропного изделия, то для приобретения анизотропии контролируемым изделием его необходимо предварительно поместить в электрическое поле, обеспечивающее анизотропию (искусственную) этому изделию.
Пусть искусственно анизотропное полое цилиндрическое изделие облучается электромагнитной волной. Тогда согласно вышесказанному в полом цилиндрическом (диэлектрическом) изделии возникнут две ортогонально поляризованные волны с разными скоростями распространения по этому цилиндрическому изделию. При этом из двух поляризованных волн одна составляющая будет распространяться перпендикулярно силовым линиям приложенного к электродам 3 и 4 электрического поля, а вторая - по направлению (параллельно) силовым линиям. Причем у составляющей, распространяющейся параллельно силовым линиям электрического поля, скорость распространения по искусственно анизотропному изделию будет меньше, чем у составляющей, распространяющейся перпендикулярно силовым линиям наружного электрического поля. В соответствии с этим для скорости параллельно силовым линиям электрического поля распространяющейся волны можно написать (изменение показателя преломления волны)
а скорости распространения перпендикулярно силовым линиям волны (постоянство показателя преломления волны) -
где c - скорость распространения электромагнитной волны в свободном пространстве, n - показатель преломления полого изделия в отсутствии внешнего электрического поля, Δn - показатель преломления изделия из-за его анизотропии, определяемый следующим выражением:
где r - линейный электрооптический коэффициент, Евн - напряженность внешнего электрического поля.
Из выше приведенных формул видно, что составляющая, распространяющаяся параллельно силовым линиям внешнего электрического поля, отстает в скорости распространения составляющей, распространяющейся перпендикулярно силовым линиям внешнего электрического поля. Поэтому, если сравнить эти составляющие при их выходе из анизотропного цилиндрического изделия, то получим разность хода между ними. В результате из-за различия скоростей распространения выше рассмотренных ортогонально поляризованных волн для разности хода можно записать
где l - путь, проходимый поляризованными волнами в полом цилиндрическом изделии. Совместное преобразование выражений (1) и (2) позволяет записать
l=δλ/πrn3Eвн.
В рассматриваемом случае если учесть, что измеряется диаметр цилиндрического изделия радиусом, равным высоте этого цилиндрического изделия, то с определенной точностью можно допускать, что в последней формуле вместо 1 можно использовать радиус R цилиндрического изделия. Здесь принимается, что зондирующая электромагнитная волна направляется по оси основание - основание цилиндрического изделия (на центр одного из оснований контролируемого изделия). Тогда последнее выражение может быть переписано как
R=δλ/πrn3Eвн.
Из этой формулы следует, что поляризованные волны проходят одинаковый путь в цилиндрическом изделии (радиус основания равен высоте изделия), но с различными значениями скоростей. Окончательное выражение, дающее возможность рассчитать диаметр d изделия имеет вид:
d=2δλ/πrn3Eвн.
На основании последнего выражения можно заключить, что при известных (постоянных) значениях λ, r, n и Eвн измерением δ (разность хода) можно обеспечить определение диаметра цилиндрического изделия.
Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом. К электродам 3 (первый) и 4 (второй) для создания анизотропии (искусственной) в диэлектрическом полом цилиндрическом изделии 8 прикладывают электрическое(внешнее) поле. Выходной сигнал источника излучения электромагнитных колебаний 1 подают на вход излучателя 2. С выхода последнего сигнал (электромагнитную волну) направляют в сторону контролируемого изделия по его оси основание-основание (перпендикулярно к силовым линиям внешнего электрического поля). Благодаря анизотропии в изделии возникают параллельно и перпендикулярно силовым линиям внешнего электрического поля поляризованные волны. Далее параллельно силовым линиям поляризованную волну принимают первым приемником 5, а перпендикулярно поляризованную - вторым приемником 6. Выходные сигналы первого и второго приемников соответственно подают на первый и второй входы интерферометра 7. В последнем измеряют разность хода (эффект искусственной анизотропии в диэлектрическом цилиндрическом изделии) между указанными выше волнами δ, которую далее используют для определения диаметра контролируемого цилиндрического изделия.
Таким образом, согласно предлагаемому способу на основе измерения разности хода двух поляризованных волн в искусственно анизотропном цилиндрическом изделии можно обеспечить, стабильность определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия.
Claims (1)
- Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия, включающий облучение контролируемого изделия электромагнитной волной, прием и измерение параметра принятой волны, отличающийся тем, что контролируемое изделие предварительно помещают в электрическое поле, принимают поляризованные волны, измеряют разность хода между этими волнами и диаметр d контролируемого изделия определяют по формуле
где δ - разность хода волн в диэлектрическом изделии, λ - длина волны, r - линейный электрооптический коэффициент, n - показатель преломления волны в полом диэлектрическом изделии при отсутствии внешнего электрического поля, Евн - напряженность внешнего электрического поля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125663/28A RU2544893C2 (ru) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013125663/28A RU2544893C2 (ru) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013125663A RU2013125663A (ru) | 2014-12-10 |
RU2544893C2 true RU2544893C2 (ru) | 2015-03-20 |
Family
ID=53290853
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013125663/28A RU2544893C2 (ru) | 2013-06-04 | 2013-06-04 | Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2544893C2 (ru) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1456765A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1989-02-07 | Львовский Государственный Университет Им.И.Франко | Емкостный датчик-свидетель дл контрол толщины напыл емой диэлектрической пленки |
SU1610239A1 (ru) * | 1988-12-20 | 1990-11-30 | Львовский Лесотехнический Институт | Способ измерени толщины слоев |
RU2133448C1 (ru) * | 1997-07-18 | 1999-07-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Измерительное устройство |
-
2013
- 2013-06-04 RU RU2013125663/28A patent/RU2544893C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1456765A1 (ru) * | 1987-06-11 | 1989-02-07 | Львовский Государственный Университет Им.И.Франко | Емкостный датчик-свидетель дл контрол толщины напыл емой диэлектрической пленки |
SU1610239A1 (ru) * | 1988-12-20 | 1990-11-30 | Львовский Лесотехнический Институт | Способ измерени толщины слоев |
RU2133448C1 (ru) * | 1997-07-18 | 1999-07-20 | Уфимский государственный авиационный технический университет | Измерительное устройство |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Викторов В. А. и др. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов/ В. А. Викторов, Б. В. Лункин, А. С. Совлуков. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 208 с.: ил. с. 60-80. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013125663A (ru) | 2014-12-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2008108682A1 (ru) | Способ измерения диэлектрических характеристик материальных тел и устройство | |
Thévenaz | Review and progress in distributed fiber sensing | |
CN103412137B (zh) | 旋转因子中和测速方法和装置 | |
Holloway et al. | Atom-based RF electric field measurements: an initial investigation of the measurement uncertainties | |
RU2544893C2 (ru) | Способ определения диаметра диэлектрического полого цилиндрического изделия | |
RU156519U1 (ru) | Устройство бесконтактного контроля электромагнитных параметров тонких плёнок и наноматериалов | |
Cecelja et al. | Electrooptic sensor for near-field measurement | |
WO2020022921A1 (ru) | Способ и устройство распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации (варианты) | |
RU2539849C2 (ru) | Способ и устройство распределенного измерения двулучепреломления в волокнах с сохранением поляризации (варианты) | |
JPS63118624A (ja) | 光ファイバ測定装置および方法 | |
Qiu et al. | Multimode fiber ring‐down pressure sensor | |
RU2161781C1 (ru) | Способ определения уровня анизотропной жидкости в резервуаре | |
RU2626573C1 (ru) | Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок | |
RU2624801C1 (ru) | Способ измерения сдвига частоты рассеяния мандельштама-бриллюэна на длине оптического волокна | |
Ushakov et al. | Comparison of Time and Frequency Approaches to Simulation of Signals of Optical Rayleigh Reflectometers | |
Morozov et al. | Radio photonic systems for measurement of instantaneous radio frequency with amplitude-phase modulation of optical carrier | |
RU2624827C1 (ru) | Способ измерения сдвига частоты рассеяния мандельштама-бриллюэна на длине оптического волокна | |
RU2677113C1 (ru) | Способ контроля длины электропроводного объекта | |
RU2533789C1 (ru) | Способ определения поляризационных характеристик среды распространения высокочастотных сигналов | |
CN214174613U (zh) | 基于微波频域干涉的绝对距离测量装置 | |
RU2670707C1 (ru) | Способ измерения скорости потока диэлектрического вещества | |
SU720567A1 (ru) | Способ измерени электронной температуры плазмы,помещенной в магнитное поле | |
RU2545499C1 (ru) | Способ определения наружного объема цилиндрического изделия | |
RU2531035C1 (ru) | Устройство для определения высоты полого древесного цилиндрического изделия | |
SU1732309A1 (ru) | Способ определени температуры атмосферы на высотах Е-сло ионосферы |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180605 |