способ определения герметичности закупоренных банок
Классы МПК: | G01B15/06 для измерения деформаций твердых тел G01M3/00 Исследование устройств на герметичность |
Автор(ы): | Ахобадзе Г.Н. |
Патентообладатель(и): | Институт проблем управления РАН |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-06-04 публикация патента:
20.10.1998 |
Изобретение используется в измерительной технике при определении герметичности консервных банок и позволяет уменьшить погрешность контроля. Способ основан на использовании характеристик открытого измерительного резонатора, возбужденного электромагнитными колебаниями, и предусматривает одновременное измерение собственной резонансной частоты и добротности резонатора с последующим аналитическим преобразованием указанных параметров, содержащих информацию о герметичности консервных банок. 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Способ определения герметичности закупоренных банок, при котором на крышку банки воздействуют электромагнитными волнами микроволнового генератора и по радиусу прогиба крышки банки судят о ее герметичности, отличающийся тем, что электромагнитные колебания возбуждают в открытом резонаторе, образованном поверхностью крышки банки и плоским отражателем, устанавливаемым между микроволновым генератором и крышкой банки, определяют собственную резонансную частоту и частотную ширину резонансной кривой открытого резонатора и рассчитывают радиус прогиба lr крышки банки по формуле![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-12t.gif)
где C - скорость распространения электромагнитной волны;
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120021/945.gif)
q - постоянное число;
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Известен способ, реализуемый автоматической системой контроля герметичности (см. Systeme de controle automatique detancheite, Instrumention ef systemes, okt. 1980, с. 40 - 41), в котором по виду оптической картинки судят о герметичности предмета, освещенного источника света. Недостатком этой системы является ненадежность в работе из-за повышенной запыленности и влажности окружающей среды. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является принятый автором за прототип способ определения герметичности (см. Сб. научных трудов "Автоматизация технологического и энергетического оборудования в рыбной промышленности". Калининград, 1989, с. 96). Устройство, реализующее указанный способ, содержит рупорную приемопередающую антенну, осуществляющую передачу и прием электромагнитных колебаний СВЧ-генератора, детекторную секцию и индикатор. В этой разработке по амплитуде стоячей волны, образованной в пространстве между приемопередающей рупорной антенной и поверхностью контролируемого объекта, получают информацию о герметичности. Недостатком этой разработки следует считать погрешность, обусловленную изменением высоты контролируемого изделия. Задачей заявляемого технического решения является повышение точности контроля герметичности. Поставленная задача достигается тем, что в способе определения герметичности закупоренных банок, при котором на контролируемую банку воздействуют электромагнитными волнами микроволнового генератора и по радиусу прогиба крышки банки судят о ее герметичности, электромагнитные колебания возбуждают в открытом резонаторе, образованном поверхностью контролируемой банки и плоским отражателем, устанавливаемым между микроволновым генератором и контролируемой банкой, измеряют собственную резонансную частоту и добротность указанного резонатора и определяют радиус прогиба lr крышки контролируемой банки по формуле![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-2t.gif)
где C - скорость распространения электромагнитной волны;
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120021/945.gif)
q - постоянное число;
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/8771.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-3t.gif)
где l - расстояние между металлическими отражателями;
q - большое число (практически q > 3);
C - скорость распространения электромагнитной волны между отражателями. Если крышку контролируемой банки использовать как один из двух отражателей, то для
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-4t.gif)
Отсюда для искомой lr получаем
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-5t.gif)
Из формулы видно, что при постоянном значении l1 по резонансной частоте можно судить о радиусе прогиба крышки, т.е. о степени герметичности закупоренной банки. Однако при изменении высоты контролируемой банки может иметь место изменение l1, приводящее к погрешности контроля герметичности. Согласно предлагаемому способу путем одновременного измерения резонансной частоты (
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-6t.gif)
где
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120021/945.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120031/955.gif)
l=L-h,
где h - высота банки,
L - расстояние от плоского отражателя измерительного резонатора до основания, на котором расположена контролируемая банка. Тогда для добротности получаем
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-7t.gif)
Отсюда для h имеем
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-8t.gif)
При наличии прогиба и изменении высоты h (т.е. lr=var и h=var) для l имеем
l=L-h+lr. В результате для
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120105/960.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
После подстановки в уравнение (2) вместо h выражение (1) можно записать
2
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120105/960.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120021/945.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120031/955.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120105/960.gif)
С учетом того что
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-9t.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-10t.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120606/2120606-11t.gif)
Из полученного выражения видно, что при одновременном измерении резонансной частоты и добротности измерительного резонатора можно обеспечить независимость результата измерения герметичности от высоты контролируемой банки. Устройство, реализующее предлагаемый способ работает следующим образом. Выходным сигналом генератора качающейся частоты 1, прошедшим через входной элемент связи 4, возбуждают электромагнитные колебания в измерительном резонаторе, образованном поверхностью контролируемой банки 3 и плоским отражателем 2, установленным между генератором и объектом контроля. В рассматриваемом случае для измерения собственной резонансной частоты и добротности указанного резонатора электромагнитный сигнал с помощью выходного элемента связи 5 поступает на вход детектора 6. После этого продетектированный сигнал воспроизводится в индикаторе 7. В устройстве по вершине осциллограммы частотной характеристики, наблюдаемой на экране используемого в качестве индикатора, например прибора для исследования амплитудно-частотной характеристики, определяется собственная резонансная частота
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120023/916.gif)
![способ определения герметичности закупоренных банок, патент № 2120606](/images/patents/351/2120121/969.gif)
Класс G01B15/06 для измерения деформаций твердых тел
Класс G01M3/00 Исследование устройств на герметичность