Устройство для измерения расстояния до металлической поверхности

(71) Московский институт электронного машиностроения(56) Авторское свидетельство СССРйг 1023193, кл. С 01 В 7/08, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для повышения чувствительности устройства дляизмерения расстояния до металлическойповерхности, которое содержит диэлектрическую пластину 2 с нанесенными наобеих ее поверхностях идентичными, расположенными соосно симметрично проводя- шими к. нтурэми - радиальными спиралями 3 и 4, которые имеют про;ивоположные направленгя намотки и образую) электроды плоско) двухрядной замедляющей системы, На поверхности спирали 3 закреплена диэлектрическая плата 11, на внешней поверхности которой со стороны обьскта 13 закреплен металлический экран 12, вымлненный а виде лучеобразных металлических пластин, Благодаря экрану уменьшение расстояния до поверхности обьекта гриводит к уменьшению погонной индуктивности, При этом величина погонной емкости остается практически неизменной, что приводит к изменению фазового времени запаздывания или изменению резонансной част;ты замедляющей системы, являющимися выходными информативными параметрами данного усгройства. 2 ил,1626082 5 10 15 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля малых линейных перемещений металлических поверхностей, вызванных, например, деформациями контролируемых объектов,Целью изобретения является повышение чувствительности устройства для измерения расстояния до металлической поверхности за счет ослабления влияния емкостей связи этого устройства с металлической поверхностью контролируемого объекта и усиления индукционного взаимодействия между ними.На фиг.1 показана схематично конструкция устройства для измерения расстояния до металлической поверхности, продольное сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху,Устройство содержит цилиндрический корпус 1 и закрепленную на одном из его торцов диэлектрическую, выполненную, напримерр, из ситалла пластину 2 с нанесенными на обеих ее поверхностях идентичными, соосно симметрично расположенными проводящими контурами - радиальными спиралями 3 и 4, которые имеют противоположные направления намотки и образуют электроды плоской двухрядной замедляющей системы, Радиальная спираль 3 соединена в центре с помощью проводника 5, проходящего через отверстие в пластине 2, а спираль 4 соединена с помощью проводника б с коаксиальным выводом 7 для передачи электромагнитной энергии. С внешней стороны эта спираль 3 соединена с помощью проводника 8, проходящего через отверстие в пластине 2, а спираль 4 с помощью проводника 9 соединена с вторым коаксиальным выводом 10 для передачи электромагнитной энергии. С помощью указанных коаксиальных выводов 7 и 10 устройство подключается к блоку измерения фазового времени запаздывания замедляющей сис 1 емы или к блоку измерения резонансной частоты (не показаны). Снаружи на поверхности спирали 3 закреплена диэлектрическая плата 11, на открытой внешней поверхности которой размещен металлический экран 12, имеющий радиальную проводимость, что обеспечивается лучеобразной формой образующих экран металлических пластин. Ширина и форма пластин экрана 12 подбираются экспериментально, Разрезы между пластинами экрана могут не доходить до центра, а могут и полностью разрезать экран 12 на отдельные лучеобразные сегменты, Контролируемый объект 13(например, металлическая пластина) распо 20 25 30 35 40 45 50 55 ложен параллельно поверхности экрана 12.Устройство работает следующим образом.В отрезке замедляющей системы, образованном плоскими радиальными спиралями 3 и 4, возбуждается с помощью генератора элетромагнитных колебаний (не показан) поверхностная электромагнитная волна, электрическое поле которой почти полностью сосредоточено в диэлектрической пластине 2 и в диэлектрической плате 11. т е, в зоне между спиралями 3 и 4 и в области между спиралью 3 и экраном 12. Благодаря отсутствию аэимутальной проводимости экрана 12 основная часть магнитного поля электромагнитной волны беспрепятственно проходит в область снаружи экрана 12 и наводит азимутальные токи в металлической поверхности объекта 13, Магнитное поле наведенных в поверхности контролируемого объекта 13 тоов вычитается иэ магнитного поля, создаваемого токами в спиралях 3 и 4, что приводит к уменьшению погонной индуктивности Ь этих спиралей. Благодаря наличию экрана 12, закрепленного на поверхности платы, радиальные токи в объекте 13 не возбуждаются, вследствие чего расстояние д до его поверхности не влияет на величину погонной емкости Со спиралей 3 и 4, Это позволяет повысить чувствительность измерений, так как при отсутствии экрана 12 и достаточно большом расстоянии б между обьектом 13 и спиралью 3 это расстояние практически не влияет на величину погонной емкости Со благодаря противофазному возбуждению спиралей 3 и 4, при котором электрическое поле электромагнитной волны почти полностью сосредоточенно между спиралями 3 и 4, Однако это расстояние б до поверхности обьекта 13 оказывает влияние на величину погонной индуктивности Ь которая уменьшается с уменьшением этого расстояния. Наличие изменений погонной индуктивностиО при практически неизменной погонной емкости Со, связанное с изменением расстояния б до контролируемой металлической поверхности, обуславливает изменение фазовой скорости Чср волны, равной гЪС Ся . Бпагодаря атому по изме. нению фазового времени запаздывания или резонансной частоты отрезка плоской замедляющей системы может быть определено изменение расстояния д, Вследствие экспоненциального распределения поля электромагнитной волны около поверхностей спиралей 3 и 4 чувствительность измерений при больших значениях д, в 5-10 разпревышающих расстояния д между спиралями 3 и 4, оказывается незначительной, При уменьшении расс ояния д до контролируемой поверхности о 5 ьектэ 13 происходит переоаспределение электрического поля поверхностной волн о, которое появляется между спиралью 3 и обьектом 13, приводя к увеличеник погонной емкоти С в случае отсутствия экрана 12 Так как уменьшение б сопровождается уменьшени.м погонной индук,ивности 1.о и увеличением погонной емкости Со, то изменение фазовой скорости Оф оказь;вается меньшим, чем зто имеет место при наличии экрана 12, При о-д погонная емкость Со между объектом 13 и спиралью 3 возрастает настолько, что чувстаигельносгь измерения близка к нулю, Наличие экрана 2 позволяет прлбли агь обьект 13 практически вплотную к экрану 12, что значительно расширяет диапазон и- меряемых перемещений контролируемого об акта при увеличении чувствительности.Таким образом, благодаря выполнению проводящих контуроа устройсгва в аиде связанных плоских радиальных спиралей и использованию экрана с радиальной проводимостью, установленного между контролируемым обьектом и обращенной к нему радиагьной спиралью, обеспечивается по вышение чувствительности устройства для измерения расстояния до металличе:кой поверхности при расширении диапазонаизмеряемых им переещений.Формуга изобре 1 ен 1 яустройство ,ля измерения рзс ояниядо металлической поверхности сод.ржа щеэ металлический корпус, эакрепленнук на одном иэ его торцов диэл;ктри"еск;ю 10 пластину, предназначенную гля установкмнапротив контролируемой поверхности, нанесенные соасно симме с лчно на прстинополпжные поверх ости пластины проьодящие контуры, образующие злек 1 ро дц плоскои двухрядной замедляющей лис;о,лы, закрепленнуо на поверхности проводящего контура, расположенного на внешней поверхности пластины, диэлектрическую плзту и подключенный к этим конгу р,.м блок измерения фазового временизапазд вания или оезонансной частоть эамец яй системы, о т л и ч а ю щ е е с я те:л, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено экр; ном закрепленным 25 на внегвней пов.рхности,;уэлекгричоскойплаты и яыпо-ненным в виде рзсодц 1 хся иэ обш -;о центра лучеобразных глеталлических пластин, а проводящие к"н гуры эамед ляющей системы выполнены а аиде 30 радиальных плоских спиралей с противоположными направлениями намотки.1 б 26082Составитель С. Скрыпник Редактор Н, Бобкова Техред М.Моргентал Корректор М, Максимишинец Заказ 270 Тираж 383 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101