RU2765897C1 - Method for measuring the length of a metal pipe - Google Patents
Method for measuring the length of a metal pipe Download PDFInfo
- Publication number
- RU2765897C1 RU2765897C1 RU2021109995A RU2021109995A RU2765897C1 RU 2765897 C1 RU2765897 C1 RU 2765897C1 RU 2021109995 A RU2021109995 A RU 2021109995A RU 2021109995 A RU2021109995 A RU 2021109995A RU 2765897 C1 RU2765897 C1 RU 2765897C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segment
- long line
- length
- pipe
- video signals
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях.The invention relates to measuring technology and can be used for non-contact measurement of the length of metal pipes, both finished products and during their production at metallurgical, machine-building enterprises.
Известно техническое решение (SU 442361 А1, 05.09.1974), согласно которому контролируемую металлическую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью. В совокупности проводников - трубы и данной плоскости возбуждают электромагнитные колебания как в отрезке длинной линии. Измеряя колебательные характеристики отрезка длинной линии, в частности, его резонансную частоту электромагнитных колебаний, судят о длине металлической трубы. Недостатком данного способа является его ограниченные функциональные возможности, вызванные невысокой точностью измерения вследствие возможных изменений электрофизических параметров среды на измерительном участке.A technical solution is known (SU 442361 A1, 09/05/1974), according to which a controlled metal pipe is placed in isolation above a grounded metal plane. In the aggregate of conductors - pipes and a given plane excite electromagnetic oscillations as in a segment of a long line. By measuring the vibrational characteristics of a segment of a long line, in particular, its resonant frequency of electromagnetic oscillations, the length of a metal pipe is judged. The disadvantage of this method is its limited functionality, caused by low measurement accuracy due to possible changes in the electrical parameters of the environment in the measuring section.
Известен также способ измерения (RU 2656016 С1, 30.05.2018), согласно которому контролируемое металлическое изделие, в частности трубу, располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью. В совокупности проводников - металлической трубы и данной плоскости - на фиксированной частоте возбуждают электромагнитные волны как в отрезке длинной линии. Измеряя фазовый сдвиг электромагнитных волн, возбуждаемых в отрезке длинной линии и отраженных от его конца, судят о длине металлической трубы. Дополнительно измеряют фазовую скорость электромагнитных волн на измерительном участке и, путем изменения фиксированной частоты возбуждаемых в отрезке длинной линии электромагнитных волн, поддерживают постоянной величину отношения этой частоты и фазовой скорости электромагнитных волн. Недостатком данного способа является его ограниченные функциональные возможности, вызванные сложностью его реализации из-за необходимости применения устройств для измерения фазовой скорости электромагнитных волн и изменения в зависимости от ее величины фиксированной частоты электромагнитных волн, возбуждаемых в отрезке длинной линии.There is also a measurement method (RU 2656016 C1, May 30, 2018), according to which a controlled metal product, in particular a pipe, is placed in isolation above a grounded metal plane. In a set of conductors - a metal pipe and a given plane - electromagnetic waves are excited at a fixed frequency as in a segment of a long line. By measuring the phase shift of electromagnetic waves excited in a segment of a long line and reflected from its end, the length of a metal pipe is judged. Additionally, the phase velocity of electromagnetic waves is measured in the measuring section and, by changing the fixed frequency of electromagnetic waves excited in the segment of the long line, the ratio of this frequency and the phase velocity of electromagnetic waves is maintained constant. The disadvantage of this method is its limited functionality caused by the complexity of its implementation due to the need to use devices for measuring the phase velocity of electromagnetic waves and changing, depending on its value, a fixed frequency of electromagnetic waves excited in a long line segment.
Известно также техническое решение (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1978. 280 с. С. 69-71), которое содержит описание способа измерения, по технической сущности наиболее близкого к предлагаемому способу, и принятое в качестве прототипа. Согласно этому способу-прототипу, контролируемое металлическое изделие, в частности трубу, располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью. В совокупности проводников - металлической трубы и данной плоскости - осуществляют как в отрезке длинной линии возбуждение на его первом конце электромагнитных видеосигналов и прием видеосигналов, отраженных от его второго разомкнутого конца, и измеряют суммарное время прямого и обратного распространения электромагнитных видеосигналов вдоль отрезка длинной линии, по которому судят о длине металлического изделия. Недостатком данного способа является его ограниченные функциональные возможности, вызванные невысокой точностью измерения вследствие возможных изменений электрофизических параметров среды на измерительном участке.A technical solution is also known (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. M.: Nauka. 1978. 280 pp. S. 69-71), which contains a description of the measurement method , the technical essence of the closest to the proposed method, and adopted as a prototype. According to this prototype method, a controlled metal product, in particular a pipe, is placed in isolation above a grounded metal plane. In a set of conductors - a metal pipe and a given plane - both in a segment of a long line, electromagnetic video signals are excited at its first end and video signals reflected from its second open end are received, and the total time of forward and reverse propagation of electromagnetic video signals along a segment of a long line is measured, along which is judged on the length of a metal product. The disadvantage of this method is its limited functionality, caused by low measurement accuracy due to possible changes in the electrical parameters of the environment in the measuring section.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения длины металлической трубы.The technical result of the invention is to improve the accuracy of measuring the length of a metal pipe.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения длины металлической трубы, при котором контролируемую трубу располагают изолированно над заземленной металлической плоскостью, в совокупности проводников - трубы и данной плоскости осуществляют как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, возбуждение на его первом конце электромагнитных видеосигналов и прием отраженных видеосигналов, в первом такте измерений измеряют суммарное время Δt1 прямого и обратного распространения электромагнитных видеосигналов вдоль отрезка длинной линии, отраженных от его второго разомкнутого конца, являющимся концом металлической трубы, дополнительно, во втором такте измерений, осуществляют в одном из сечений отрезка длинной линии его замыкание накоротко на фиксированной длине от первого разомкнутого конца и измеряют суммарное время Δt2 прямого и обратного распространения электромагнитных видеосигналов вдоль отрезка длинной линии, отраженных от точки короткого замыкания, производят совместное преобразование измеренных значений Δt1 и Δt2 согласно соотношению по результату которого судят о длине трубы.The technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the length of a metal pipe, in which the controlled pipe is placed in isolation above a grounded metal plane, in the aggregate of conductors - the pipe and this plane, both in a segment of a long line open at the ends, excitation of electromagnetic video signals at its first end and reception of the reflected video signals, in the first measure of measurements, the total time Δt 1 of forward and reverse propagation of electromagnetic video signals along a segment of a long line, reflected from its second open end, which is the end of a metal pipe, is measured, additionally, in the second measure of measurements, is carried out in one of the sections of the segment long line short-circuiting it at a fixed length from the first open end and measure the total time Δt 2 forward and reverse propagation of electromagnetic video signals along a segment of a long line reflected from the short circuit point, jointly convert the measured values Δt 1 and Δt 2 according to the relation according to the result of which the length of the pipe is judged.
Предлагаемый способ поясняется чертежом.The proposed method is illustrated in the drawing.
На чертеже схематично показана схема устройства для реализации способа измерения длины металлической трубы.The drawing schematically shows a diagram of a device for implementing a method for measuring the length of a metal pipe.
Устройство, реализующее способ, содержит трубу 1, диэлектрические опоры 2, металлическую плоскость 3, электронный блок 4, линию связи 5, функциональный преобразователь 6, коммутатор 7, регистратор 8.The device implementing the method contains a pipe 1, dielectric supports 2, a
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
Данный способ характеризуется проведением последовательно двух тактов измерений с изменением (укорочением) в одном из тактов измеряемого параметра - длины отрезка длинной линии, которая равна длине контролируемой металлической трубы, - на некоторую фиксированную величину This method is characterized by successively carrying out two cycles of measurements with a change (shortening) in one of the cycles of the measured parameter - the length a segment of a long line, which is equal to the length of the controlled metal pipe, by some fixed value
В первом такте измерения длины металлической трубы, рассматривая совокупность двух протяженных проводников - контролируемой трубы и заземленной металлической плоскости - как отрезка длинной линии, возбуждают на его первом конце электромагнитные импульсные сигналы (видеосигналы) как в отрезке длинной линии, разомкнутом на концах, и измеряют суммарное время Δt1 прямого и обратного распространения электромагнитных видеосигналов вдоль отрезка длинной линии и отраженных от его второго разомкнутого конца (конца металлической трубы).In the first measure of length measurement metal pipe, considering a set of two extended conductors - a controlled pipe and a grounded metal plane - as a segment of a long line, electromagnetic pulse signals (video signals) are excited at its first end as in a segment of a long line, open at the ends, and the total time Δt 1 of the direct and back propagation of electromagnetic video signals along a segment of a long line and reflected from its second open end (the end of a metal pipe).
При распространении электромагнитных импульсных сигналов (видеосигналов) вдоль отрезка длинной линии, возбуждаемых на его первом конце, их отражении от второго разомкнутого конца этого отрезка длинной линии (конца металлической трубы) и приеме этих видеосигналов на его первом конце суммарное время Δt1 их прямого и обратного распространения вдоль отрезка длинной линии выражается следующей формулой (Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. М.: Наука. 1978. 280 с. С. 69-71):When electromagnetic pulse signals (video signals) propagate along a segment of a long line, excited at its first end, they are reflected from the second open end of this segment of a long line (the end of a metal pipe) and these video signals are received at its first end, the total time Δt 1 of their direct and reverse propagation along a segment of a long line is expressed by the following formula (Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. M.: Nauka. 1978. 280 pp. 69-71):
где с - скорость света, ε и μ - соответственно, относительное значение диэлектрической проницаемости и относительное значение магнитной проницаемости среды в пространстве, где расположены проводники рассматриваемого отрезка длинной линии.where c is the speed of light, ε and μ are, respectively, the relative value of the dielectric constant and the relative value of the magnetic permeability of the medium in the space where the conductors of the considered segment of the long line are located.
Для проведения второго такта измерений следует так или иначе изменить длину отрезка длинной линии. Это, конечно, не предполагает укорачивание или удлинение самой металлической трубы. Изменение длины отрезка длинной линии может быть выполнено ее закорачиванием в одной точке вдоль длины. Соответственно, будем иметь отрезок длинной линии длиной короткозамкнутый на одном конце.To carry out the second cycle of measurements, it is necessary to somehow change the length long line segment. This, of course, does not involve shortening or lengthening the metal pipe itself. Changing the length of a long line segment can be done by shorting it at one point along the length. Accordingly, we will have a segment of a long line with a length shorted at one end.
Короткое замыкание может быть произведено, в частности, в сечении отрезка длинной линии, где находится одна из диэлектрических опор. Если при этом известно расположение одного (разомкнутого) конца отрезка длинной линии, то, зная точку, в которой производят короткое замыкание, т.е. длину до этой точки, можно найти неизвестное расстояние A short circuit can be produced, in particular, in the section of a segment of a long line, where one of the dielectric supports is located. If at the same time the location of one (open) end of a segment of a long line is known, then, knowing the point at which a short circuit is produced, i.e. length to this point, you can find an unknown distance
Во втором такте измерений измеряют суммарное время Δt2 прямого и обратного распространения электромагнитных видеосигналов (импульсов) вдоль отрезка длинной линии до точки, где есть короткое замыкание, и отраженных от нее.In the second cycle of measurements, the total time Δt 2 of forward and reverse propagation of electromagnetic video signals (pulses) along a segment of a long line to the point where there is a short circuit, and reflected from it, is measured.
Для Δt1 (первый такт измерений) будем иметь в этом случае следующее выражение:For Δt 1 (the first cycle of measurements) we will have in this case the following expression:
Значение Δt2 (второй такт измерений) выражается следующим образом:The value of Δt 2 (second cycle of measurements) is expressed as follows:
Преобразуя совместно (2) и (3) с исключением из результата этого преобразования величины εμ, находим искомое значение Transforming (2) and (3) together with the exclusion of the value εμ from the result of this transformation, we find the desired value
Следовательно, длина металлической трубы естьTherefore, the length there is a metal pipe
В данном случае совместное функциональное преобразование Δt1/Δt2 значений Δt1 и Δt2 приводит к определению длины металлической трубы. Величину можно выбирать достаточно произвольно, например, можно принимать In this case, the joint functional transformation Δt 1 /Δt 2 of the values Δt 1 and Δt 2 leads to the determination of the length metal pipe. the value can be chosen quite arbitrarily, for example, one can take
Согласно данному способу, совокупность двух протяженных проводников - контролируемой трубы и заземленной металлической плоскости - рассматривают как отрезок длинной линии, разомкнутый на концах. В этом отрезке длинной линии осуществляют с одного его торца возбуждение в нем электромагнитных видеосигналов (импульсов), принимают видеосигналы, отраженные от его другого, разомкнутого, торца и измеряют суммарное время их прямого и обратного распространения. Для образования данного, разомкнутого на концах, отрезка длинной линии - металлическую трубу 1 располагают на диэлектрических опорах 2 над металлической плоскостью 3 (фиг. 1). С применением электронного блока 4, линии связи 5 (коаксиального кабеля) и элемента связи (не показан), в таком отрезке длинной линии на его первом конце возбуждают электромагнитные видеосигналы (импульсы). В электронном блоке 4 принимают видеосигналы, отраженные от его другого, разомкнутого, торца и измеряют суммарное время Δt1 их прямого и обратного распространения. Выход электронного блока 4 подсоединен к первому входу функционального преобразователя 6, на который поступает данная информация о текущих значениях Δt1 и Δt2 как, соответственно, в первом, так и во втором тактах измерения. Во втором такте измерений производят замыкание накоротко проводников рассматриваемого отрезка длинной линии в одном из его сечений на некотором фиксированном (известном) расстоянии от его разомкнутого первого конца. Элемент связи и линию связи 5 выполняют при этом с возможностью возбуждения и съема электромагнитных колебаний в обоих тактах измерений. Ко второму входу функционального преобразователя 6 подсоединен коммутатор 7, осуществляющий периодическое, замыкание накоротко во втором такте измерений, и размыкание при переходе к первому такту измерений, проводников данного отрезка длинной линии в фиксированном сечении с известным расстоянии от этого сечения до разомкнутого первого конца отрезка длинной линии. По завершению второго такта измерений и возвращению к первому такту измерений коммутатор 7 размыкает проводники отрезка длинной линии в этом его сечении. Длина до точки короткого замыкания известна. Неизвестным является длина участка отрезка длинной линии вне длины Одновременно с этим замыканием накоротко во втором такте измерений производят в функциональном преобразователе 6 измерение соответствующего второму такте измерений значения Δt1 в короткозамкнутом на одном конце отрезке длинной линии длиной Информация о текущем значении как в первом такте измерений, так и Δt2 во втором такте измерений, поступает попеременно на вход функционального преобразователя 6, в котором производят совместное преобразование измеренных значений Δt1 и Δt2 согласно соотношению (5). По результату этого преобразования значений Δt1 и Δt2 судят об определяемой длине трубы 1. К выходу функционального преобразователя 6 подсоединен регистратор 8, выходной сигнал которого соответствует значению длины трубы 1.According to this method, a set of two extended conductors - a controlled pipe and a grounded metal plane - is considered as a segment of a long line, open at the ends. In this segment of a long line, electromagnetic video signals (pulses) are excited in it from one end, video signals reflected from its other, open, end are received, and the total time of their forward and backward propagation is measured. For the formation of this, open at the ends, a segment of a long line - a metal pipe 1 is placed on dielectric supports 2 above the metal plane 3 (Fig. 1). Using an
Данный способ измерения может найти применение на практике там, где требуется производить высокоточные бесконтактные измерения длины различных металлических труб при наличии возможных изменений электрофизических параметров окружающей среды в области расположения измерительного участка, где производят измерения длины металлической трубы.This method of measurement can be used in practice where it is required to make high-precision non-contact measurements of the length of various metal pipes in the presence of possible changes in the electrophysical parameters of the environment in the area of the location of the measuring section where the length of the metal pipe is measured.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109995A RU2765897C1 (en) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Method for measuring the length of a metal pipe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109995A RU2765897C1 (en) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Method for measuring the length of a metal pipe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2765897C1 true RU2765897C1 (en) | 2022-02-04 |
Family
ID=80214687
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109995A RU2765897C1 (en) | 2021-04-12 | 2021-04-12 | Method for measuring the length of a metal pipe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2765897C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787070C1 (en) * | 2022-08-12 | 2022-12-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for measuring the length of a metal pipe |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1733916A1 (en) * | 1990-03-01 | 1992-05-15 | В.В.Акменс, А.А.Петерсонс и Э.К.Пл вениекс | Instrument to measure linear dimensions of parts |
US6291992B1 (en) * | 1996-07-12 | 2001-09-18 | Shell Oil Company | Eddy current inspection technique |
WO2011055359A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | Acousticeye Ltd | Apparatus and method for measuring liquid level in a well |
RU2656023C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for determining the length of expanded metal product |
RU2656021C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring the length of extended metal product |
-
2021
- 2021-04-12 RU RU2021109995A patent/RU2765897C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1733916A1 (en) * | 1990-03-01 | 1992-05-15 | В.В.Акменс, А.А.Петерсонс и Э.К.Пл вениекс | Instrument to measure linear dimensions of parts |
US6291992B1 (en) * | 1996-07-12 | 2001-09-18 | Shell Oil Company | Eddy current inspection technique |
WO2011055359A1 (en) * | 2009-11-04 | 2011-05-12 | Acousticeye Ltd | Apparatus and method for measuring liquid level in a well |
RU2656023C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for determining the length of expanded metal product |
RU2656021C1 (en) * | 2017-08-18 | 2018-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for measuring the length of extended metal product |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2787070C1 (en) * | 2022-08-12 | 2022-12-28 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for measuring the length of a metal pipe |
RU2796388C1 (en) * | 2022-08-12 | 2023-05-22 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method for determining length of a metal pipe |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106289337B (en) | Multi-parameter distributed optical fiber sensing system | |
US6640628B2 (en) | Level-measuring device | |
RU2626409C1 (en) | Method of measuring physical properties of liquid | |
RU2473889C1 (en) | Method of measuring physical quantity | |
RU2765897C1 (en) | Method for measuring the length of a metal pipe | |
US10690550B2 (en) | Method for monitoring a line for unchanged ambient conditions and measuring arrangement for monitoring a line for changed ambient conditions | |
CN101813515B (en) | Method and device for precisely measuring ultrasonic wave transmission time | |
CN101598790B (en) | Microwave distance measuring device based on relative sampling | |
CN113340571B (en) | Optical time delay measurement method and device based on optical vector analysis | |
RU2775866C1 (en) | Method for measuring the length of an extended metal product | |
CN201637504U (en) | High-sensitivity ultrasonic thermometer | |
RU2656023C1 (en) | Method for determining the length of expanded metal product | |
RU2656021C1 (en) | Device for measuring the length of extended metal product | |
RU2698575C1 (en) | Method of measuring interface position of two substances in a reservoir | |
RU2620780C1 (en) | Method for determining interface position between components of three-component medium in container | |
RU2787070C1 (en) | Method for measuring the length of a metal pipe | |
RU2656012C1 (en) | Method for determining the length of expanded metal product | |
RU2796388C1 (en) | Method for determining length of a metal pipe | |
RU2656016C1 (en) | Method of measuring the length of extended metal product | |
CN115128404A (en) | Non-contact cable fault positioning method | |
RU2661349C1 (en) | Dielectric fluid moisture content determination method | |
RU2536184C1 (en) | Concentration meter | |
JP2005121422A (en) | Wide-band high-frequency dielectric constant measuring method, and instrument therefor | |
RU2647186C1 (en) | Method for measuring a position of interfaces between components of three-component medium in a tank | |
JPH09166477A (en) | Measuring apparatus for length of conductor and level-measuring apparatus |