SU442361A1

SU442361A1 - Method for measuring the length of extended products

Info

Publication number: SU442361A1
Application number: SU1820627A
Authority: SU
Inventors: Альберт Рафаилович Бушель; Владимир Андреевич Викторов; Георгий Яковлевич Крюков; Анатолий Васильевич Малинка; Анатолий Михайлович Туляков
Original assignee: Днепропетровский Трубопрокатный Завод Им.Ленина
Priority date: 1972-08-07
Filing date: 1972-08-07
Publication date: 1974-09-05

Description

1one

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано дл измерени длины прот женных объектов, например труб.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the length of extended objects, for example pipes.

Известны способы измерени длины прот женных изделий, например труб, заключающийс в том, что изделие располагают над металлическим экраном, возбуждают пространство между ними с помощью антенны, котора подключена к генератору высокой частоты , и измер ют резонансную частоту длинной линии, образованной изделием и экраном .Methods are known for measuring the length of extended products, for example pipes, which consist in placing the product above a metal screen, excite the space between them with an antenna connected to a high frequency generator, and measure the resonant frequency of the long line formed by the product and the screen.

Недостатком известных способов вл етс невысока точность измерений, обусловленна вли нием климатических условий, в которых наход тс измер емые издели .A disadvantage of the known methods is the low measurement accuracy due to the influence of climatic conditions in which the measured products are located.

С целью повышени точности измерений при периодическом изменении частоты генератора возбуждают дополнительные резонансные системы, выполненные в виде отрезков коаксиала, размещенных в услови х, аналогичных услови м, в которых находитс изделие , и имеющие частоты, равные резонансным частотам линии в момент измерени , соответствующие дискретным длинам издели , полученные импульсы с выхода резонансных систем подают на счетчик грубого отсчета до момента прихода полученного при совпадении частоты генератора с резонансной частотойIn order to increase the measurement accuracy when periodically changing the generator frequency, additional resonant systems are created, made in the form of coaxial segments, placed under conditions similar to those in which the product is located, and having frequencies equal to the resonant line frequencies at the time of measurement corresponding to discrete lengths the products received by the pulses from the output of the resonant systems are fed to the coarse counter until the moment of arrival of the generator when the frequency of the generator coincides with the resonant frequency

линии сигнала с антенны, который одновременно управл ет счетчиками грубого и точного отсчета. На фиг. 1 приведена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики, показывающие характер девиации частоты генератора и форму сигнала в отдельных точках схемы. Устройство (фиг. 1) содержит пзмерительную линию (ИЛ), образованную измер емой трубой I с заземленным металлическим экраном 2, и набор резонансных систем в виде отрезков коаксиала 3, настроенных на резонансные частоты, соответствующие длинам издеЛИЙ , кратным целым метрам.signal lines from the antenna, which simultaneously control the coarse and accurate counting counters. FIG. 1 shows a diagram of the device that implements the proposed method; in fig. 2 - graphs showing the nature of the generator frequency deviation and the waveform at specific points in the circuit. The device (Fig. 1) contains a measuring line (IL) formed by the measured pipe I with a grounded metal screen 2, and a set of resonant systems in the form of segments of coaxial 3 tuned to resonant frequencies corresponding to lengths of products multiple of meters.

Измер емое изделие расположено на изол торах над заземленным экраном и образует электрическую длинную линию, при этом она через приемно-передающую антенну 4 св занаThe measured product is located on insulators above a grounded shield and forms an electrical long line, while it is connected through the receiving-transmitting antenna 4

с измерительной схемой.with measuring circuit.

Измерительна схема содержит высокочастотный генератор 5 с щирокополосной девиацией частоты (ГДЧ) в диапазоне, соответствующем длинам измер емых изделий, элемент 6 св зи генератора ГДЧ с антенной измерительной линии, фильтры 7 нижних частот , св зывающие ГДЧ с резонансными системами и исключающие их возбуждение на гармониках высших пор дков, видеочастотныеThe measuring circuit contains a high-frequency generator 5 with a wideband frequency deviation (DDC) in the range corresponding to the lengths of the measured products, a coupling element 6 of the DDS generator with an antenna measuring line, low-pass filters 7 connecting the DDS to resonant systems and excluding their excitation at harmonics higher order video frequency

детекторы 8, дизъюнктор 9, блок логической обработки информации, состо щий из усилителей 10, 11, триггера 12, генератора 13 импульсов точного отсчета, и коиъюнкторов 11, 15. Результаты измерени поступают на счетчик 16 грубого отсчета и счетчик 17 точного отсчета. Схема также содержит формирователь 18 уставки базовой длины. При продольном или поперечном движении изделие 1 длиной LX попадает на участок измерени и располагаетс над заземленным экраном 2 на изол торах. Генератор 5 с девиацией частоты периодически измен ет частоту от fsim, ДО /макс. ДиапаЗОН ЧЯСТОТ от /мин ДО /макс соответствует диапазону измер емых длин труб от LMaKc ДО LMHH- Высокочастотныс колебани через элемент 6 св зи и приемнопередающую антенну 4 навод тс в измерительной линии, одновременно эти колебани передаютс через фильтры 7 в резонансные системы отрезков коаксиала 3. За один период девиации частоты генератора поочередно возбуладаютс на резонансных частотах отрезки коаксиальных линий, образу во времени и по частоте масштабную линейку из импульсов , при этом каждый импульс соответствует определенной длине издели в целых метрах. Требуемое количество масштабных импульсов зависит от диапазона длин измер емых изделий . Резонансна частота измер емой линии (ИЛ) в зависимости от длины издели L.; находитс между двум определенными масштабными импульсами. Все резонансные импульсы от измерительной линии и систем отрезков коаксиала поступают в блок логической обработки информации. Цикл измерени начинаетс с момента совпадени частоты ГДЧ с частотой настройки формировател 18, при этом сигнал с выхода формировател включает триггер 12 начала цикла, одновременно этим сигналом в счетчик 16 записываетс уставка базовой длины L. Формирователь 18 настраиваетс на частоту, соответствующую базовой длине /-б максВыходной сигнал триггера 12 поступает на вход конъюнктора 14, разреша счет масштабных импульсов грубого отсчета, и на вход конъюнктора 15, разреша счет импульсов точного отсчета. После включени триггера 12 в счетчик 17 на вход обратного счета через конъюнктур 15 поступают импульсы точного отсчета от генератора 13. Резонансные метровые импульсы с систем отрезков коаксиала после видеодетекторов 8 через дизъюнктор 9 идут на усилитель 10. После усилени импульсов л фиксации их по времени, совпадающим с амплитудным значением видеосигналов, последние через конъюнктор 14 проход т в счетчик 16 грубого отсчета. Кроме того, каждый из этих сигналов устанавливает на нуль счетчик 17, измер ющий врем -импульсным методом интервалы между метровыми импульсами. При совпадении частоты ГДЧ с наименьшей резонансной частотой измерительной лкТИП сигнал после видсодетектора 8 через ycriлптель II возвращает триггер 12 в исходное положение; при этом запрещаетс прохо/кдеине импульсов через конъюнкторы 14 и 15, вследствие чего исключаетс сброс на пуль счетчика 17. Цикл измерени окончен. Таким образом, результат измерени получаетс путем вычитани из базового числа, записанного в счетчики импульсов грубого и точного отсчета. Точность измерени длины издели существенно зависит от характера девиации частоты. Резонансна частота разомкнутой линии с распределенными параметрами св зана с ее длиной обратно пропорциональной зависимостью где п - пор дковый номер резонанса (гг 1,2,3); V - скорость распространени электромагнитной волны вдоль линии; LX- длина линии. Следовательно, дл получени временной масштабной линейки (о, ь г,---, ftJ фиг. 2, а) с равномерными делени ми, что необходимо при врем -импульсном методе измерени дробной части метра, следует измен ть частоту во времени по нелинейному закону (фиг. 2, а, где /д - резонансна частота формировател уставки базовой длины, /ь /2,..., fh - резонансные частоты систем отрезков коаксиала , fx - перва резонансна частота измерительной линии). При этом из счетчика грубого отсчета вычитаетс z импульсов, а из счетчика точного отсчета вычитаетс Зт импульсов (фиг. 2, s). Таким образом, длина измеренного издели складываетс из Ljf LQ - LZf IZf, где L - цена делени импульса грубого отсчета , равна 1 м; I - цена делени импульса точного отсчета, равна , например, 0,001 м. В предлагаемом устройстве при изменении электромагнитных параметров воздушной среды одновременно измен ютс резонансные частоты измерительной линии и систем отрезков коаксиала; при этом временной интервал между резонансным импульсом измерительной линии и одним из резонансных импульсов систем отрезков коаксиала сохран етс , что авематически исключает вли ние климатических условий на точность измерени длины издели . Применение резонансных систем в виде отезков коаксиальных линий устран ет также погрешность, вызванную краевым эффектом корочени длины разомкнутых на концах иний, что позвол ет измер ть только резоансную частоту измерительной линии, не изен при этом ее других электрических пааметров , например волнового сопротивлени .detectors 8, disjunctor 9, logical information processing unit, consisting of amplifiers 10, 11, trigger 12, precision pulse generator 13, and co-conjunctors 11, 15. Measurement results are fed to a coarse counter 16 and a precise count counter 17. The circuit also contains a shaper 18 of the base length setting. In the case of longitudinal or transverse movement, the product 1 with a length LX enters the measurement site and is located above the grounded shield 2 on the insulators. The generator with frequency deviation periodically changes the frequency from fsim, TO / max. The frequency range from / min to / max corresponds to the range of measured tube lengths from LMaKc to LMHH-High-frequency oscillations through coupling element 6 and receiving-transmitting antenna 4 are guided in the measuring line, and simultaneously these oscillations are transmitted through filters 7 to resonant systems of coaxial 3 segments. During one period of the generator frequency deviation, segments of coaxial lines are alternately excited at resonant frequencies, forming a scale ruler of pulses in time and in frequency, with each pulse corresponding to not the product in whole meters. The required number of scale impulses depends on the length range of the measured items. Resonance frequency of the measured line (IL) depending on the length of the product L .; is between two defined scale pulses. All resonant pulses from the measuring line and coaxial line systems are fed to the logical information processing unit. The measurement cycle starts from the moment the frequency of the DDC coincides with the tuning frequency of the imaging unit 18, and the signal from the imaging unit output includes the cycle start trigger 12, and simultaneously this signal records the base length setting L in the counter 16. The imaging unit 18 adjusts to the frequency corresponding to the base length / -b The max output signal of the trigger 12 is fed to the input of conjunctor 14, allowing the counting of large-scale large-scale pulses, and to the input of conjuncture 15, allowing the counting of exact-counting pulses. After the trigger 12 is turned on, counter 17 enters the counting input through the conjuncture 15 and receives precise counting pulses from generator 13. Resonant meter pulses from the coaxial segment systems after video detectors 8 through disjunctor 9 go to amplifier 10. After amplifying the pulses to fix them in time, coinciding with the amplitude value of the video signals, the latter through the conjunctor 14 are passed to the coarse counter 16. In addition, each of these signals sets to zero a counter 17, which measures the time-pulse method, the intervals between meter pulses. When the frequency of the HDD coincides with the lowest resonant frequency of the measuring lTYTP signal, after the detector 8, ycrilptel II returns the trigger 12 to the initial position; in this case, impulse passage through to conjunctors 14 and 15 is prohibited, as a result of which the discharge to the bullets of counter 17 is prevented. The measurement cycle is over. Thus, the measurement result is obtained by subtracting from the base number recorded in the coarse and accurate count pulse counters. The accuracy of measuring the length of the product depends significantly on the nature of the frequency deviation. The resonant frequency of an open line with distributed parameters is associated with its length inversely proportional dependence where n is the sequence number of the resonance (y 1, 2, 3); V is the propagation velocity of the electromagnetic wave along the line; LX is the length of the line. Consequently, to obtain a time scale ruler (o, b, d, ---, ftJ of Fig. 2, a) with uniform divisions, which is necessary for the time-pulse method of measuring the fractional part of the meter, the frequency in time should be changed nonlinearly (Fig. 2, a, where / d is the resonant frequency of the shaper of the baseline setpoint, / l / 2, ..., fh are the resonant frequencies of the coaxial line systems, fx is the first resonant frequency of the measuring line). In this case, z pulses are subtracted from the coarse counter, and 3 pulses are subtracted from the counter, (Fig. 2, s). Thus, the length of the measured product is made up of Ljf LQ - LZf IZf, where L is the cost of dividing the coarse impulse is 1 m; I - the cost of dividing the pulse of a precise reading, is, for example, 0.001 m. In the proposed device, when the electromagnetic parameters of the air medium change, the resonant frequencies of the measuring line and systems of coaxial segments change simultaneously; at the same time, the time interval between the resonant pulse of the measuring line and one of the resonant pulses of the coaxial segment systems is preserved, which avermatically excludes the influence of climatic conditions on the accuracy of measuring the length of the product. The use of resonant systems in the form of delays of coaxial lines also eliminates the error caused by the edge effect of shorter lengths of open lines at the ends, which makes it possible to measure only the resonance frequency of the measuring line, but not its other electrical parameters, such as wave resistance.

Предгмет изобретени The invention

Способ измерени длины прот женных изделий , заключающийс в том, что изделие располагают над металлическим экраном, возбуждают пространство между ними с помощью антенны, котора подключена к генератору высокой частоты, и измер ют резонансную частоту длинной линии, образованной изделием и экраном, отличающийс тем, что, с целью повыщени точности измерений , при периодическом изменении частоты генератора возбуждают дополнительные резонансные системы, выполненные в виде отрезков коаксиала, размещенных в услови х, аналогичных услови м, в которых находитс изделие , и имеющие частоты, равные разонансным частотам линии в момент измерени , соответствующие дискретным длинам издели , полученные импульсы с выхода резонансных систем подают на счетчик грубого отсчета до момента прихода полученного при совпадении частоты генератора с резонансной частотой линии сигнала с антенны, .который одновременно управл ет счетчиками грубого и точного отсчета.A method for measuring the length of extended products, which consists in placing the product above a metal screen, excites the space between them using an antenna that is connected to a high-frequency generator, and measures the resonant frequency of a long line formed by the product and the screen, characterized in that , in order to improve the measurement accuracy, with a periodic change in the frequency of the generator, excite additional resonant systems made in the form of segments of coaxial, placed under conditions similar to those of and m, in which the product is located, and having frequencies equal to the line resonant frequencies at the time of measurement, corresponding to discrete product lengths, the received pulses from the output of resonant systems are fed to a coarse counter until the arrival of the signal obtained when the generator frequency coincides with the resonant frequency of the signal line antennas, which simultaneously control the coarse and accurate counting counters.