Способ контроля состояния длинномерного объекта и устройство для его осуществления

)5 6 01 В 1 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН СКОМУ СВИДЕТ Т К АВ ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР)(71) Центральный научно-исследовательский геологоразведочный институт цветныхи благородных металлов(56) Авторское свидетельство СССРМ 1742615, кл, 6 01 В 15/00, 1987.,(57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике. Цель изобретения Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, а точнее к контролю физико-механических параметров длинномерных конструкций и протяженных сред и является усовершенствованием известного способа контроля состояния длин- номерного объекта, описанного в авт. св. СССР М 1742615, 1987.Целью дополнительного изобретения .является повышение достоверности контроля за счет предварительной калибровки.На фиг.1 приведена конструкция устройства, реализующего способ контроля состояния длинномерного объекта, на фиг.2 - его функциональная схема; на фиг.3 - конструкция буФера-коммутатора барабанного типа,Чс р о для контроля состояния длинн объекта (фиг,1) содержит со - повышение достоверности контроля за счет предварительной калибровки - достигается посредством того, что перед размещением в зоне контроля длинномерного объекта волновод с возбужденными опорными и измерительными модами колебаний перемещают в направлении его продольной оси через зону с известной эталонной величиной контролируемого параметра, в процессе перемещения регистрируют величину контролируемого параметра по наказаниям волновода, затем, сравнивая зарегистрированные показания с известной эталонной ,величиной, устанавливают распределение погрешности кон тролявдоль оси волновода, которое учитывают в процессе контроля.2 с, пф-лы и 2 э,п. Ф-лы, 3 ил,единенные между собой источник 1 модулированной волновой энергии и первый пространственный фильтр 2, волновод 3, второй пространственный фильтр 4, вход которого посредством волновода 3 соединен с выходом первого фильтра 2. демодулятор 5, включенный на выходе второго фильтра 4, первый 6 и второй 7 буферы-коммутаторы, между которыми размещен блок 8 задания эталонной величины контролируемого параметра,0 механизм 9 перемещения волновода 3, счетчик 10 кинематически связанный с механизмом 9 и блок 11 регистрации контролйруемого параметра. подключенный к выходу демодулятора 5.При выборе в качестве контролируемогопараметра кривизны образующей поверхности длинномерного объекта, как показано на фиг,1, буфер-коммутаторы 6 и 7 могутбыть выполнены в виде призматических накопителей, снабженных соответственно механизмами укладки 12 и 13, На буферах коммутатора 6 и 7 установлены разъемы 14 и 15, позволяющие неподвижно закрепить 5 начало и конец волновода 3 со стороны соответственно первого 2 и второго 4 пространственных фильтров. Между буферами-,коммутаторами 6 и 7 на неподвижном основании 16 расположены блок 8 10 заданияэталонной величины кривизны (составленный из пазов, образующих три участка с различными кривизнами), а также механизм 9 перемещения волновода 3. Механизм 9 представляет собой пару валков, 15 закрепленных на раме 17. На оси верхнего валка, приводимого во вращение электродвигателем 18, закреплен счетчик 10 текущей длины волновода 3, В качестве счетчика 10 может использоваться типовой магнито электрический тахометр с последующим интегрированием выходного сигнала по времени, Первый участок волновода 3, заключенный между разъемом 14 и механизмом 12 укладки, размещен в,25 буфере-коммутаторе 6, а. второй участок волновода 3 от механизма 13 укладки до . разъема 15 находится вбуфере-коммутаторе 7. С выхода. буфера-коммутатора 6, а именно от механизма 12 укладки, волновод 30 3 протянут до блока 8 задания эталонной величины кривизны, пропущен через калибровочный зазор между пазами блока 8 и между валками механизма 9 перемещения, после которого волновод 3 по направляю щей 19 проложен до механизма 13 укладки буфера-коммутатора 7, Вход демодулятора 5 подключен к одному входу блока 11 регистрации контролируемой волноводом кривизны. Второй вход этого блока 11, 40 связанный с управлением скоростью лентопротяжки, соединен с выходом счетчика 10 текущей длины волновода 3. Источник 1 модулированной волновой энергии может быть выполнен, например, в виде связан ных между собой генератора 20 модулирования видеоимпульсов и генератора 21 СВЧ или оптического диапазона 17 и 22, Выход последнего является выходом источника 1 и одновременно входом первого пространст венного фильтра 2, вместе с которым в схему также входят канал передачи волновой энергии в виде волновода 3, второй пространственный фильтр 4 и демодулятор 5, выполненный в виде двух синхронных де текторов 22 и 23, подключенных к выходам второго пространственного фильтра 4, интегратор.24, подключенный к выходудетектора 23, связанный с выходами интегратора 24 и детектора 22 операционный усилитель 25, выход которого является выходом демодулятора 5 и блок 11 регистрации, одним входом подключенный к выходу демодулятора 5,В состав демодулятора 5 входит генератор 26 сигналов, синхронизированный через направленный ответвитель 27 с выходом сигнала опорной моды фильтра 4, подключенным на вход детектора 23, а выход генератора 26 подключен на вторые входы детекторов 22 и 23. Дополнительно в схеме устройства имеются буфер-коммутатор 6, блок 8 задания эталонной величины контролируемого параметра, механизм 9 перемещения со счетчиком 10 текущей длины и буфер-коммутатор 7, Через все эти элементы схемы от первого пространственного фильтра 2 до второго пространственного фильтра 4 протянут волновод 3. Счетчик 10 может быть установлен в непосредственном контакте с поверхностью волновода 3 илМ на валу механизма 9 перемещения (фиг.1), Выход счетчика 10 подключен на второй синхронизирующий) вход блока 11 регистрации контролируемого параметра.Источник 1 модулированной волновой энергии размещается на барабане 28 (фиг.3), на который намотан волновод 3. Через пустотелый вал 29, соосный 30 и периферийный 31 барабаны электропитание с помощью гибкого токопередающего кабеля 32 подается от распределительной коробки 33, закрепленной неподвижно, к источнику 1 модулированной волновой энергии, Барабаны 30 и 31 закреплены в корпусе водила 34, Барабан 28 с волноводом 3 приводится во вращение электродвигателем 35, Водило, несущее периферийный барабан 31, через зубчатую передачу 36 соединено с валом 29, а на торцах соосного и периферийного 30 и 31 барабана установлены зубчатые колеса 37,Способ контроля состояния длинномерного объекта осуществляется следующим образом.В начале контроля в источнике 1 модулированной волновой энергии генератор 20 вырабатывает последовательность импульсов, модулирующих высокочастотные колебания генератора 21, Длительность и период повторения модулирующих импульсов определяется требуемыми параметрами контроля - динамическим диапазоном изменения контролируемого параметра (в данном случае кривизны), разрешающей способностью контроля по длине объекта, а также параметрами волновода 3. На выходе генератора 21 формируется импульсная последовательность когерентных колебаний, например, электромагнитного СВЧ поля.10 20 25 30 35 40 45 50 55 Эта последовательность когерейтных колебанийпоступает на вход пространственного фильтра 2. В этом фильтре 2 происходит преобразование пространственной структуры СВЧ поля таким образом, чтобы на входе волновода 3 эта структура соответствовала требуемой структуре по меньшей мере одной опорной моды, Так формируется и подается в волновод 3 опорная мода. Распространяясьь по волноводу 3, опорная мода возбуждает измерйтельную моду погон-" ным коэффициентом взаимодействия между оргаййзованнымимодами, пропорцйональйыми изменению кривизны вдольоси волйовода 3. Следовательно, измерительная мода является также импульс- ным сигналом; когерентным с сигналом опорной моды. За счет заранее созданного разного. замедленйя фазовых скоростей опорной и измерительной мод в волноводе. .3 обеспечивается распространение мод с различн,ыми скороСтями, что далее создает возможность с помощью масштабного пре- образования перейти "вдемодуляторе 5 от временной координаты в сигнале, соответствующем распределению кривизны, к пространственной вдоль оси волновода 3,Проходя через пространственный фильтр 4. опорная и измерительная моды разделяются в пространстве и поступают на первые входы соответственно синхронных детекторов 22 и 23, Эти входы является входами демодулятора 5, Направленный ответвител ь 27 отделяет некоторую часть энергии опорной моды с первого входа синхронного детектора 23 для синхронизации генератора 26. Остальная часть энергии передаетя на первый вход синхронного детектора 23. Одновременно на вторые входы синхронных детекторов 22 и 23 подается сигнал генератора 26 в виде когерентного с сигна. лом опорной моды СВЧ поля, за счет чего осуществляются синхронные (с сохранением знака огибающей СВЧ импульсов измерительной моды) детектирования СВЧ полей. На выходах синхронных детекторов 22 и 23 появляются таким образом электри- ческие сигналы. Причем сигнал на выходе синхронного детектора 23 пропорционален огибающей сигнала опорной моды, а сигнал на выходе синхронного детектора 22 пропорционален (с учетом знака) огибающей сигнала измерительной моды, который в свою очередь является отображением распределения приращения кривизны вдоль оси волновода 3, задаваемой блоком 8.Электрические импульсы опорного сигнала с выхода синхронного детектора 23 поступают на вход интегратора 24, на выходе которого образуется электрический сигнал, соответствующей амплитуде входного импульсного сигйала (сигнал интегральной амплитуды). Сигнал с выхода интегратора 24 подается на первый вход операционного усилителя 25, на второй вход которого подается измерительный сигнал с выхода синхронного детектора 22. На выходе операционного усилителя 25 (осуществляющего также интегрирование) снимается электрический сигнал, величинй; которого определяется величиной интеграла от приращения кривизны вдольосиволновода 3 и не зависит отвеличины опорного сигнала. С выходаоперационногоусилителя 25, явля 15 ющегося выходом демодулятора 5, сигнал,соответствующий распределению кривизны вдоль оси волновода 3, поступает навход блока 11 регистрации, На другой вход этого блока 11 подается сигналс выхода счетчика 10 текущей длины волновода 3 за счет чего осуществляется синхронизация записи распределениякривизйы по показаниям волновода 3 с учетом его перемещения относительно блока 8 задания эталонной величины кривизны с помощью механизма 9, Затем, сравнивая зарегистрированные блоком 11 показания волновода 3 с эталонными заданными величинами кривизны, определяют погрешности измерения контролируемого параметра вдоль оси волновода 3, По полученным распределениям погрешностей измерений в пределах заданной чувствительности динамического диапазона изменения контролируемого параметра устанавливаются гарантировачное погрешности аппаратуры контроля и доверительные интервалы их изменений,Формула изобретения 1, Способ контроля состояния длинно- мерного объекта по авт. св, М 1742615; о тл иа ю щ и й с я тем,что, с целью повышениядостоверности контроля за счет предварительной калибровки, перед размещением в зоне контроля длинномерного объекта, волновод с возбужден ными опорнымии информативными модами перемещают в направлении г.о продольной оси через зону с известной эталонной величиной контролируемогп параметра, в процессе перемещения регистрируют величину контролируемого параметра по показаниям волновода и соответствующую ей координату вдоль оСи волновода, затем сравнивая зарегистрированные показания с известной эталонной величиной, устанавливают распределение погрешности контроля вдоль оси волновода,2, Способ по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в зоне с известной эталонной величиной контролируемого параметра выделятребуемой разрешающей способности контроля по длине волновода, а на границахвыделенного участка создают изменениеконтролируемого параметра, равное заданной чувствительности контроля.3. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в зоне с известной эталонной величиной контролируемого параметра выделяют два участка с протяженностью каждогоне меньше требуемой разрешающей способности контроля по длине волновода, наодном выделенном участке создают мини-.мальную, а на другом максимальную величины контролируемого параметра,соответственно равные нижнему и верхнему пределам заданного динамического диапазона изменения контролируемогопараметра,4. Устройство для контроля состояниядлинномерного объекта по авт. св. М1742615, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения достоверности контроля,оно дополнительно содержит два буферакоммутатора, блок задания эталонной величины контролируемого параметра, меха низм перемещения волновода, счетчик текущей длины волновода и блок регистрации контролируемого параметра. причем блок 5 задания эталонной величины контролируемого параметра с пропущенным через него волноводом установлен между пространственными фильтрами, первый участок волновода, заключенный между выхо дом одного пространственного фильтраи входом задания эталонной величины контролируемого параметра, а также второй участок волновода, заключенный между выходом этого блока и вхо дом другого пространственногофильтра, помещены каждый в буфере- коммутаторе, кроме того, счетчик текущей длины волновода кинематически связан с механизмом перемещения 20 волновода, установленным на выходеблока задания эталонной величины контролируемого параметра, а блок регистрации контролируемого параметра подключен к выходу демодулятора.251791704 Редакт ан ельский комбинат "Патент"; гарина, 1 го о оизводствен н ставитель В,Ни хред М,Моргент аказ 147 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, аев Корректор М.К Подписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., 4/5