Разработка принципиальной схемы измерения геометрических параметров антенных решеток

№110-1,

технические науки

Выбран принцип измерения геометрических параметров антенных решеток. определены основные параметры измерительной машины системы измерения. Описана принципиальная схема измерения геометрических параметров антенных решеток.

Похожие материалы

Для измерения геометрических параметров антенных решеток на базе фрезерованных волноводных блоков, весьма перспективным является использование координатно-измерительных машин (далее — КИМ). Однако, ввиду того, что главными геометрическими параметрами подобного вида антенн является относительное расположение излучающих элементов в плоскости, то использование КИМ будет не эффективным. Также стоит заметить, что технологическим процессом предусмотрено нанесение на поверхности волноводных блоков хрупких металлических проводящих покрытий [1].

Ввиду всего вышесказанного предлагается следующий принцип измерения геометрических параметров антенных решеток:

  1. Измерительные движения должны осуществляется только в плоскости, параллельной излучающей поверхности антенны;
  2. Для получения измерительной информации должны использоваться бесконтактные преобразователи

Для этого предлагается осуществить разработку измерительной системы (рисунок 1), с помощью которой можно было бы получать информацию о расположении излучающих элементов электромагнитным или оптическим датчиком.

Внешний вид измерительной системы
Рисунок 1. Внешний вид измерительной системы

Разработка современной измерительной машины трудоемкий процесс, в котором можно выделить следующие этапы проектирования:

  1. Определение основных параметров (габаритов, компоновки и силовой схемы);
  2. Разработка принципиальной схемы измерения;
  3. Конструирование узлов измерительной машины.

Определить габаритные размеры рабочей области можно по габаритам самого объекта измерения, которые в нашем случае составляют:

  • длина: 1625 мм;
  • ширина: 500 мм;
  • высота: 190 мм.

Диапазон хода привода подачи измерительного преобразователя должен соответствовать линейным размерам измеряемой апертуры (длине и ширине антенны).

Кинематическая схема измерительной машины должна обеспечивать возможность перемещения датчика по трем координатам.

Существующие измерительные машины (далее — ИМ) могут иметь различные компоновки. Компоновка ИМ играет важную роль в определении ее характеристик, таких как точность и гибкость, времени операционного цикла или производительности и эксплуатационных затрат (капитальных и текущих). Каждая компоновка ИМ имеет свои достоинства, которые определяют ее преимущественное целевое назначение. Наиболее часто встречающиеся компоновки измерительных машин могут быть представлены следующими их типами:

  • портальная с подвижным порталом;
  • портальная с неподвижным порталом;
  • консольная;
  • стоечная с горизонтальной рукой;
  • мостовая.

Самой оптимальной конструкцией является вариант компоновки с подвижным порталом.

Портальная с подвижным порталом (рисунок 2) характеризуется неподвижным столом, служащим для закрепления на нем измеряемой детали и подвижным порталом. В такой конструкции может наблюдаться явление рыскания вследствие того, что при движении стоек портала с разными скоростями происходит закручивание портала.

Преимуществом портальной компоновки с подвижным порталом над консольной компоновкой является то, что величина прогиба второй горизонтальной оси машины может быть существенно снижена за счет использования двух поддерживающих стоек. Кроме того, она имеет более высокие собственные частоты колебаний, чем модели консольной компоновки. Конструкции с подвижным порталом обладают диапазоном измерений, изменяющимся от малого до среднего, и характеризуются относительно небольшой погрешностью измерения.

Портальные измерительные машины с подвижным порталом
Рисунок 2. Портальные измерительные машины с подвижным порталом

Это обусловлено тем, что консольная компоновка, а также стоечная не могут обеспечить необходимый уровень точности проводимых измерений. Вариант конструкции портальной с неподвижным порталом, не обеспечивает свободный доступ к объекту измерения для его транспортирования, т.к. вес измеряемой антенной решетки составляет несколько сотен килограмм. К недостаткам мостовой компоновки можно отнести ее большие габариты и массу [3].

В соответствии с вышесказанным, опишем предлагаемую схему измерения (рисунок 3).

Принципиальная схема предлагаемой измерительной системы
Рисунок 3. Принципиальная схема предлагаемой измерительной системы

Назначение

Система измерения предназначена для оценки параметров антенной решетки, а именно — координат излучающих элементов. Её основным функциями являются прием, усиление и обработка сигналов, принимаемых последовательно от каждого из излучателей антенной решетки. На основании полученных данных можно оценить погрешность расположения излучателей антенной решетки и сделать вывод о необходимости дополнительной регулировки антенны.

Описание

В основе работы системы положена прямая схема перемещения измерительного датчика (зонда) в координатном пространстве воспроизводимым системой «направляющие и датчики положения».

Система измерения состоит из следующих конструктивных элементов:

  1. Основание
  2. Подвижная рама
  3. Продольные направляющие
  4. Поперечные направляющие
  5. Каретка
  6. Измерительный зонд
  7. Привод перемещения продольный
  8. Привод перемещения поперечный
  9. Фотоэлектрические датчики перемещения

Основание 1 представляет собой металлическую неподвижную опору с установленными на ней направляющими, обеспечивающими равномерное прямолинейное перемещение подвижной рамы вдоль объекта измерения по оси X.

Подвижная рама 2 обеспечивает перемещение каретки, на которой закреплен измерительный зонд вдоль апертуры измеряемой антенны. Данные о положении подвижной рамы формируются с помощью линейного фотоэлектрического преобразователя перемещения. Равномерность перемещения подвижной рамы обеспечивается продольными направляющими 3 со скрещивающимися осями роликов.

Поперечные направляющие 4 обеспечивают перемещение каретки 5 с измерительным зондом 6 относительно объекта измерения по оси Y.

Для перемещения измерительного зонда относительно объекта измерения используются приводы 7 и 8.

Приводы перемещения предназначены для перемещения подвижной рамы по продольным направляющим и каретки по поперечным направляющим соответственно.

Фотоэлектрические датчики перемещения 9 служат для контроля положения и скорости перемещения измерительного зонда.

Выводы

  1. В качестве метода контроля антенной решетки предложен координатный метод в плоскости.
  2. Установлено, что из компоновок систем наиболее предпочтительной является компоновка с подвижным порталом, что обусловлено тем, что другие компоновки не могут обеспечить необходимый уровень точности проводимых измерений, либо не обеспечивает свободный доступ к объекту измерения для его транспортирования.
  3. Выполнен обзор и выбраны конкретные модели компонентов системы, среди которых, а именно:

  • направляющие перемещения;
  • приводы системы подачи;
  • датчики положения.

Список литературы

  1. Каменев, С.В. Основы автоматизированных координатных измерений: учебное пособие/ Каменев, С.В. — Оренбург: ОГУ, 2017. -119 с.
  2. Данилин А.А. Измерения в технике СВЧ: Учеб. пособие для вузов. / Данилин А.А. — М.: Радиотехника, 2008. -184 с.
  3. Захарьев Л.Н. Методы измерения характеристик антенн СВЧ. / Захарьев Л.Н, Леманский А.А., Турчин В.И. и др.; под ред. Цейтлина Н.М. –М.: Радио и связь, 1985. -368 с.