SU1183874A1 - Radiowave meter of metal sheet thickness - Google Patents

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как для автономного контроля, так и в системах автоматического регулирования толщины металлических 5 листов (в частности для измерения толщины прокатного листа) в условиях повышенной запыленности и загазованности воздуха, при большом диапазоне измерения температуры и влажности окружающей среды.The invention relates to a measuring technique and can be used both for stand-alone control and in automatic control systems for the thickness of metal 5 sheets (in particular for measuring the thickness of the rolled sheet) in conditions of high dustiness and gas pollution of the air, with a large range of temperature and humidity measurement .

Цель изобретения - повышение точности измерений.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measurements.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема радиоволнового >5 измерителя толщины металлического листа; на фиг. 2 - конструкция чувствительных элементов.FIG. 1 shows a block diagram of a radio wave> 5 gauge of the thickness of a metal sheet; in fig. 2 - design of sensitive elements.

Радиоволновой измеритель толщины металлического листа содержит СВЧ^ге- 20 нератор 1 изменяющейся частоты,блок 2 запуска, тройник 3, первый чувствительный элемент 4, выполненный в виде С-образного отрезка волновода, первый детектор 5, первый формирова- 25 тель 6 импульсов, первый триггер 7, первый интегратор 8, второй чувствительный элемент 9, идентичный первому, второй детектор 10, второй формирователь 11 импульсов, второй 30The radio wave thickness gauge of a metal sheet contains a microwave generator of variable frequency 1, trigger unit 2, tee 3, first sensitive element 4, made in the form of a C-shaped waveguide, first detector 5, first generator 25 25 pulses, first trigger 7, first integrator 8, second sensitive element 9, identical to the first, second detector 10, second driver 11 pulses, second 30

триггер 12, второй интегратор 13, первый сумматор 14, умножитель 15, второй 16 и третий 1? сумматоры.trigger 12, the second integrator 13, the first adder 14, the multiplier 15, the second 16 and the third 1? adders.

Радиоволновой радиоИзмеритель толщины металлического листа работает следующим образом.Radio wave meter thickness gauge metal sheet works as follows.

Модулированные по частоте высокочастотные колебания от СВЧ-генератора 1 через тройник 3 поступают в первый и второй чувствительные элементы 4 и 9. На первом и втором детекторах 5 и 10 образуются резонансные импульсы, формированные в формирователе импульсов меандры приводят первый и второй триггеры 7 и 12 в нулевое сос-45 тояние. Первый и второй триггеры 7 и 12 приводятся в единичное состояние одновременно с запуском СВЧ-генератора 1 путем подачи импульса от блока 2 запуска. 50Frequency-modulated high-frequency oscillations from the microwave generator 1 through the tee 3 enter the first and second sensing elements 4 and 9. On the first and second detectors 5 and 10 resonant pulses are formed, the first and second triggers 7 and 12 are generated in the pulse shaper zero sos-45 The first and second triggers 7 and 12 are brought into one state simultaneously with the launch of the microwave generator 1 by applying a pulse from the start block 2. 50

Время нахождения первого и второго триггеров 7 и 12 в единичном состоянии (следовательно и напряжение на выходе первого и второго интеграторов 8 и 13) пропорционально часто- 55 те (толщине листа). Причем на. выходе первого интегратора 8 напряжение зависит от толщины исследуемого металлического листа 18 и возмущающих воздействий. Это напряжение через информативный параметр можно представить в видеThe residence time of the first and second triggers 7 and 12 in a single state (hence the voltage at the output of the first and second integrators 8 and 13) is proportional to the frequency (the thickness of the sheet). And on. the output of the first integrator 8 voltage depends on the thickness of the investigated metal sheet 18 and disturbances. This voltage through the informative parameter can be represented as

и ~ (£ + Д£)/х / 0and ~ (£ + D £) / x / 0

На выходе второго интегратора 13 напряжение зависит только от возмущающих воздействийAt the output of the second integrator 13, the voltage depends only on disturbing influences.

и ~ (£ + & £) /х ϊ 0and ~ (£ + & £) / х ϊ 0

На выходе первого сумматора 14 напряжение пропорционально и ~ £, а на выходе второго сумматора 16 напряжение зависит только от возмущающих воздействий ий £₀. На выходе умножителя 15 напряжение ϋ ~ Έ Λ £_θ К. На выходе третьего сумматора 17" напряжение пропорционально толщине исследуемого металлического листа 18 (и л. х). .At the output of the first adder 14, the voltage is proportional to ~ £, and at the output of the second adder 16, the voltage depends only on the disturbing influences i £ ₀ . At the output of the multiplier 15, the voltage is ϋ ~ Έ Λ £ _θ K. At the output of the third adder 17 ", the voltage is proportional to the thickness of the investigated metal sheet 18 (and l. X).

При известном диапазоне изменения частоты СВЧ-генератора 1 длина С-образного отрезка волновода выбирается из следующих соображенийWith a known frequency range of the microwave generator 1, the length of the C-shaped waveguide is selected from the following considerations

р ₌ 'λ _в (х , + х₂)p ₌ 'λ _in (x, + x ₂ )

2 δα ’2 δα ’

где 71₆- Длина волны в С-образном отрезке волновода;where 71 ₆ - Wavelength in the C-shaped segment of the waveguide;

х^их₂~расстояния до исследуемого металлического листа 18.x ^ them ₂ ~ distances to the studied metal sheet 18.

Выходную характеристику, чувствительного элемента 4 или 9 в виде С-образного отрезка волновода можно рассматривать как зависимость резонансной частоты от его длины расстояния х,х_г или х (фиг. 2)The output characteristic of the sensitive element 4 or 9 in the form of a C-shaped waveguide segment can be viewed as the dependence of the resonant frequency on its length x, x _, or x (Fig. 2)

_£ = _1_ ₊ кС¹ _£ = _1_ ₊ kS ¹

^οηΡ 4ε¹ V а² (Ь + х)^{2 οη} Ρ 4ε ¹ V a ² (L + x) ²

где а - размер широкой стенки С-образного отрезка волновода;where a is the size of the wide wall of the C-shaped segment of the waveguide;

Ь - длина С-образного отрезка волновода;L is the length of the C-shaped segment of the waveguide;

х - расстояние от открытого конца до поверхности исследуемого металлического листа 18;x is the distance from the open end to the surface of the studied metal sheet 18;

£ - диэлектрическая проницаемость среды, заполняющей С-образный отрезок волновода;£ is the dielectric constant of the medium filling the C-shaped section of the waveguide;

К,К₂ - постоянные коэффициенты,K, K ₂ - constant coefficients,

определяемые средой,заполняющей С-образный отрезок волновода.determined by the medium filling the C-shaped segment of the waveguide.

1 1838741 183874

фаг. 1phage. one

Claims (2)

РАДИОВОЛНОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА, содержащий СВЧ-генератор изменяющейся частоты, вход запуска которого соединен с выходом блока запуска, а к выходу подключено входное плечо тройника, первый чувствительный элемент, выполненный в виде С-образного отрезка волновода, вход которого соединен с первым выходным плечом тройника, а к выходу последовательно подключены первый детектор, первый формирователь импульсов, первый триггер и первый интегратор, при этом второй вход первого триггера подключен к выходу блока запуска, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, введены второй чувствительный элемент, идентичный первому чувствительному элементу, вход которого соединен с вторым выходным плечом тройника, а к выходу последовательно подключены второй детектор, второй формирователь импульсов, второй триггер и второй интегратор, к выходу первого интегратора последовательно подключены первый сумматор, умножитель и второй сумматор, а между выходом второго интегратора и вторым входом второго сумматора включен третий сумматор, при этом выход второго интегратора соединен с вторым входом первого сумматора, выход третьего сумматора подключен к второму входу умножителя, второй вход второго триггера соединен с выходом блока запуска, второй вход третьего сумматора является входом эталонного напряжения, а выход второго сумматора является выходом радиоволнового измерителя толщины металлического листа.RADIO WAVE METER SHEET THICKNESS meter containing a microwave generator of varying frequency, the start input of which is connected to the output of the start block, and the output shoulder of the tee is connected to the output, the first sensitive element made in the form of a C-shaped waveguide, the input of which is connected to the first output shoulder tee, and the first detector, the first pulse shaper, the first trigger and the first integrator are connected in series with the output, while the second input of the first trigger is connected to the output of the trigger unit, from characterized by the fact that, in order to improve measurement accuracy, a second sensitive element is introduced, identical to the first sensitive element, whose input is connected to the second output tee arm, and the second detector, the second pulse shaper, the second trigger and the second integrator are sequentially connected to the output the first integrator is connected in series the first adder, the multiplier and the second adder, and the third adder is connected between the output of the second integrator and the second input of the second adder, while the output v cerned integrator coupled to the second input of the first adder, third adder output is connected to the second input of the multiplier, the second input of the second flip-flop connected to the output start block, the second input of the third adder is input to a reference voltage and the output of the second adder is the output of radio wave meter metal sheet thickness. 11838741183874 1one 11838741183874 22