DE102004043760A1

DE102004043760A1 - Measurement of geometric characteristics of a hollow space, e.g. an air-filled high frequency resonator, by coupling a waveguide for high frequency electromagnetic waves to the conducting surface of the hollow space

Info

Publication number: DE102004043760A1
Application number: DE102004043760A
Authority: DE
Inventors: Pascal Dipl.-Ing. Hofmann; Andres Dr. Pott
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-09-10
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Geometriemerkmalen, wie den Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit, eines Hohlraums (2), der durch eine elektrisch leitfähige Fläche (3) begrenzt ist. DOLLAR A Um eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der Geometriemerkmale zu ermöglichen, ist der Hohlraum (2) über eine Wellenleiteinrichtung (12), wie ein Koaxialkabel oder einen Hohlleiter, mit einer Quelle (14) hochfrequenter elektromagnetischer Wellen gekoppelt.The invention relates to an apparatus and a method for detecting geometric features, such as the dimensions and the surface condition, of a cavity (2) bounded by an electrically conductive surface (3). DOLLAR A To enable a fast and reliable determination of the geometry features, the cavity (2) is coupled to a source (14) of high frequency electromagnetic waves via a waveguide (12), such as a coaxial cable or waveguide.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen von Geometriemerkmalen, wie den Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit, eines Hohlraums, der durch eine elektrisch leitfähige Fläche begrenzt ist.The The invention relates to an apparatus and a method for detecting geometric features, such as dimensions and surface finish, a cavity bounded by an electrically conductive surface.

Bei herkömmlichen Vorrichtungen und Verfahren zum Erfassen von Geometriemerkmalen eines Hohlraums, wie sie zum Beispiel aus dem US-Patent US 6,439,053 B1 bekannt sind, werden Ultraschallwellen verwendet. Das bekannte Verfahren ist störempfindlicher, weniger genau und benötigt längere Messzeiten.In conventional apparatus and methods for detecting geometry features of a cavity, such as disclosed in US Pat US Pat. No. 6,439,053 B1 are known, ultrasonic waves are used. The known method is more susceptible to interference, less accurate and requires longer measurement times.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Erfassen von Geometriemerkmalen eines Hohlraums, der durch eine elektrisch leitfähige Fläche begrenzt ist, anzugeben, die eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der Geometriemerkmale ermöglichen.task The invention is an improved device and an improved Method for detecting geometric features of a cavity, the through an electrically conductive area is limited, indicating a fast and reliable determination enable geometry features.

Die Aufgabe ist bei einer Vorrichtung zum Erfassen von Geometriemerkmalen, wie den Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit, eines Hohlraums, der durch eine elektrisch leitfähige Fläche begrenzt ist, dadurch gelöst, dass der Hohlraum über eine Wellenleiteinrichtung, wie ein Koaxialkabel oder einen Hohlleiter, mit einer Quelle hochfrequenter elektromagnetischer Wellen gekoppelt ist. Die Quelle regt charakteristische Eigenschwingungen des Hohlraums an. Das messbare Resonanzspektrum wird zur Erfassung von Geometriemerkmalen des Hohlraums herangezogen. Der Hohlraum wird als insbesondere luftgefüllter Hochfrequenzresonator verwendet, aus dessen breitbandig gemessenem Resonanzverhalten auf die Geometriemerkmale geschlossen wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht kurze Messzeiten im Sekundenbereich, eine hohe Messgenauigkeit und gut reproduzierbare Messergebnisse, wie sie beispielsweise für eine 100-Qualitätsprüfung am Ende einer Produktionslinie benötigt werden.The The object is with a device for detecting geometric features, such as the dimensions and surface finish of a cavity, by an electrically conductive area is limited, thereby solved, that the cavity over a waveguide, such as a coaxial cable or a waveguide, coupled with a source of high frequency electromagnetic waves is. The source excites characteristic natural vibrations of the cavity at. The measurable resonance spectrum is used to acquire geometric features of the Cavity used. The cavity is used as a particularly air-filled high-frequency resonator, from its broadband measured resonance behavior on the geometry features is closed. The device according to the invention allows short Measurement times in seconds, high accuracy and good reproducible measurement results, such as those for a 100-quality test on the End of a production line needed become.

Die Quelle ist vorzugsweise eine kombinierte Sender- und Empfängereinheit. Dabei kann die Sender- und Empfängereinheit als ein einziges Gerät oder auch als mehrere, getrennte Geräte ausgebildet sein.The Source is preferably a combined transmitter and receiver unit. In this case, the transmitter and receiver unit as a single device or also as several, separate devices be educated.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenleiteinrichtung mit einer Antenne gekoppelt ist, die in den Hohlraum ragt. Als Antenne kann zum Beispiel eine elektrische oder eine magnetische Feldsonde verwendet werden.One preferred embodiment the device is characterized in that the waveguide is coupled to an antenna which projects into the cavity. As an antenna For example, an electric or a magnetic field probe be used.

Die Wellenleiteinrichtung kann mit einer mindestens eine Wellenübertragungsöffnung enthaltenden Übertragungseinheit gekoppelt sein, die mit dem Hohlraum in Verbindung steht. Eine derartige Übertragungseinheit weist eine oder mehrere, geometrisch geeignet ausgebildete, ggf. schlitzförmige Durchgangsöffnungen auf. Insbesondere bei der Verwendung von Hohlleitern als Wellenleiteinrichtung bietet sich der Einsatz von derartigen Koppelapperturen mit mindestens einer Durchgangsöffnung in Form eines Lochs oder Schlitzes an. Die Durchgangsöffnung kann beispielsweise in einer Übertragungsplatte ausgebildet sein.The Waveguide device may be provided with a transmission unit containing at least one shaft transmission opening be coupled, which communicates with the cavity. Such a transmission unit has one or more, geometrically suitable trained, possibly slotted passage openings on. Especially when using waveguides as waveguide offers the use of such Koppelapperturen with at least a passage opening in the form of a hole or slot. The passage opening can for example in a transfer plate be educated.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine erste Öffnung aufweist, die mit Hilfe einer Abdeckeinrichtung, wie einer Platte, mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche verschlossen ist, durch welche die Antenne hindurchgeführt oder in welcher die Wellenübertragungsöffnung ausgebildet ist. Das führt, insbesondere bei Hohlräumen mit großen Öffnungen, in Folge reduzierter Abstrahlung zu schärferen Resonanzen.One Another preferred embodiment the device is characterized in that the cavity a first opening having, with the aid of a covering device, such as a plate, with an electrically conductive surface is closed, through which the antenna passed or in which the shaft transmission opening is formed is. Leading, especially with cavities with big openings, as a result of reduced radiation to sharper resonances.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum eine zweite Öffnung aufweist, die mit Hilfe einer Abdeckeinrichtung, wie einer Platte, mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche verschlossen ist, durch welche eine weitere Antenne hindurchgeführt oder in welcher mindestens eine weitere Wellenübertragungsöffnung ausgebildet ist, wobei die Antenne oder die Wellenübertragungsöffnung über eine Wellenleiteinrichtung, wie ein Koaxialkabel oder einen Hohlleiter, mit der Quelle hochfrequenter elektromagnetischer Wellen gekoppelt ist. Mit Hilfe der zweiten Antenne oder der zweiten Wellenübertragungsöffnung können zusätzlich zu Reflexionsmessungen auch Transmissionsmessungen, die im Falle von zwei Antennen oder zwei Wellenübertragungsöffnungen auch als Zweitormessungen bezeichnet werden, durchgeführt werden.One Another preferred embodiment the device is characterized in that the cavity a second opening having, with the aid of a covering device, such as a plate, with an electrically conductive surface is closed, passed through which another antenna or in which at least one further wave transmission opening is formed, wherein the antenna or the wave transmission opening via a Waveguide, such as a coaxial cable or a waveguide, coupled with the source of high frequency electromagnetic waves is. With the aid of the second antenna or the second wave transmission opening, in addition to Reflection measurements also include transmission measurements, which in the case of two antennas or two wave transmission openings also referred to as two-standard measurements.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Antenne senkrecht zu der elektrisch leitfähigen Oberfläche der Abdeckeinrichtung angeordnet ist. Bei der Antenne kann es sich um eine lineare Monopol- oder Ringantenne handeln.One Another preferred embodiment the device is characterized in that the antenna is vertical to the electrically conductive surface the cover is arranged. The antenna may be to act a linear monopole or ring antenna.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle hochfrequenter elektromagnetischer Wellen von einem vektoriellen Netzwerkanalysator gebildet wird. Der Netzwerkanalysator stellt Mikrowellen variabler Frequenz bereit und misst die transmittierten und/oder reflektierten Anteile der gesendeten Mikrowellen.A further preferred embodiment of the device is characterized in that the source of high-frequency electromagnetic waves is formed by a vectorial network analyzer. The network analyzer provides variable frequency microwaves and measures the trans mediated and / or reflected portions of the transmitted microwaves.

Bei einem Verfahren zum Erfassen von Geometriemerkmalen, wie den Abmessungen und der Oberflächenbeschaffenheit, eines Hohlraums, der durch eine elektrisch leitfähige Fläche begrenzt ist, ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass mit Hilfe von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, insbesondere Mikrowellen, in dem Hohlraum Schwingungen so angeregt werden, dass sich Eigenschwingungen ausbilden, die zum Erfassen der Geometriemerkmale verwendet werden. Das vorgeschlagene Verfahren nutzt aus, dass sich bei entsprechender Anregung mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen in dem Hohlraum Resonanzen ausbilden können, wobei die Mittenfrequenzen und Güten (Breiten) der Resonanzen dabei charakteristisch für die jeweilige Geometrie und Oberflächenbeschaffenheit sind und zur Beurteilung für die jeweilige Geometrie des Hohlkörpers herangezogen werden können.at a method for detecting geometric features, such as dimensions and surface texture, a cavity bounded by an electrically conductive surface is the one above solved task solved thereby, that with the help of high-frequency electromagnetic waves, in particular Microwaves, in which cavity vibrations are excited so that form self-oscillations that are used to capture the geometry features be used. The proposed method takes advantage of that with appropriate excitation with high-frequency electromagnetic Waves in the cavity can form resonances, the center frequencies and grades (widths) the resonances thereby characteristic for the respective geometry and surface finish are and to judge for the respective geometry of the hollow body can be used.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass hochfrequente elektromagnetische Wellen verschiedener Frequenzen an einer oder mehreren Stellen in den zu untersuchenden Hohlraum ein- und ausgekoppelt werden und das Verhältnis von ausgekoppelter zu eingekoppelter Leistung gemessen wird. Insbesondere wird das Amplitudenverhältnis und/oder die Phasenlage eines ausgekoppelten zu einem eingekoppelten Signal gemessen. Das reemittierte Signal kann entweder über die Einkoppelstruktur selbst oder über eine weitere oder mehrere Koppelstellen gemessen werden.One preferred embodiment of the method is characterized in that high-frequency electromagnetic Waves of different frequencies at one or more places in the cavity to be examined and decoupled and The relationship is measured from decoupled to coupled power. Especially becomes the amplitude ratio and / or the phase position of a decoupled to a coupled Signal measured. The re-emitted signal can either via the Coupling structure itself or over a further or more coupling points are measured.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Netzwerkanalysator eine Vielzahl von Frequenzpositionen, zum Beispiel 801 oder 1601 Frequenzpositionen, zwischen 5 und 15 GHz angefahren und die reemittierte Leistung sowie Phasenlage der Mikrowellen gemessen werden. Diese Werte werden dann über der Frequenz aufgetragen. Diese Methode hat den Vorteil, dass wenig Zeit benötigt wird. Ein Messvorgang über das ganze Frequenzband benötigt weniger als eine Sekunde.One Another preferred embodiment of the method is characterized in that with the network analyzer a plurality of frequency positions, for example 801 or 1601 frequency positions, between 5 and 15 GHz and the re-emitted power as well Phase angle of the microwaves are measured. These values will then be above the Frequency applied. This method has the advantage that little Time is needed. A measuring process over the whole frequency band needed less than a second.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Auswertung der gemessenen Daten eine parametrisierbare Geometrie oder eine Referenzgeometrie herangezogen wird. Bei der Auswertung wird dann entweder eine Parameteranpassung mittels Fehlerminimierung vorgenommen oder durch Bewertung der Abweichungen eine Gut/Schlecht-Aussage getroffen.One Another preferred embodiment of the method is characterized in that for the evaluation of measured data a parameterizable geometry or a reference geometry is used. In the evaluation then either a parameter adjustment by minimizing errors or by evaluating the deviations made a good / bad statement.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass mit einer vorab beschriebenen Vorrichtung die Geometriemerkmale, wie die Abmessungen und die Oberflächenbeschaffenheit, eines Einlasskanals eines Zylinderkopfs bestimmt und beurteilt werden.One Another preferred embodiment of the method is characterized in that with an advance described device the geometry features, such as the dimensions and the surface texture, an intake passage of a cylinder head are determined and judged.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description, with reference to the drawing various embodiments are described in detail. It can in the claims and features mentioned in the description each individually for itself or in any combination essential to the invention.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Antenne; 1 a schematic representation of a device according to the invention with an antenna;

2 eine ähnliche Vorrichtung wie in 1 mit zwei Antennen und 2 a similar device as in 1 with two antennas and

3 einen im Querschnitt offenen Hohlraum eines zu prüfenden Hohlkörpers. 3 a cross-sectionally open cavity of a hollow body to be tested.

In 1 ist ein Hohlkörper 1 im Querschnitt dargestellt. Bei dem Hohlkörper 1 handelt es sich zum Beispiel um den Einlasskanal eines Dieselzylinderkopfs. In dem Hohlkörper 1 ist ein im Querschnitt ovaler Hohlraum 2 ausgebildet, der eine elektrisch leitfähige Oberfläche 3 aufweist. In dem Hohlkörper 1 sind zwei Öffnungen 5, 6 ausgebildet, die gegenüberliegend angeordnet sind. Die Öffnungen 5, 6 sind durch Abdeckplatten 8, 9 verschlossen. Durch die Abdeckplatte 8 ist eine Antenne 10 hindurchgeführt, die senkrecht zu der Abdeckplatte 8 angeordnet ist. Die Antenne 10 ist über einen Wellenleiter 12 mit einem Netzwerkanalysator 14 verbunden.In 1 is a hollow body 1 shown in cross section. In the hollow body 1 For example, it is the intake port of a diesel cylinder head. In the hollow body 1 is a cavity oval in cross-section 2 formed, which has an electrically conductive surface 3 having. In the hollow body 1 are two openings 5 . 6 formed, which are arranged opposite one another. The openings 5 . 6 are through cover plates 8th . 9 locked. Through the cover plate 8th is an antenna 10 passed through, which is perpendicular to the cover plate 8th is arranged. The antenna 10 is over a waveguide 12 with a network analyzer 14 connected.

Durch einen Doppelpfeil 15 ist angedeutet, dass aus dem Netzwerkanalysator 14 austretende Mikrowellen über den Wellenleiter 12 zur Antenne 10 und später ein Anteil der gesendeten Mikrowellen wieder zurück zum Netzwerkanalysator 14 geleitet werden. Von der Antenne 10 werden Mikrowellen unterschiedlicher Frequenz in den Hohlkörper 1 beziehungsweise den Hohlraum 2 sowohl eingekoppelt als auch ausgekoppelt. Die ausgekoppelten Mikrowellen werden dem Netzwerkanalysator 14 zur Analyse zugeführt. Der Hohlraum 2 bildet einen luftgefüllten Hochfrequenzresonator, aus dessen breitbandig gemessenem Resonanzverhalten auf die Geometrie zurückgeschlossen werden kann. Bei entsprechender Anregung mit hochfrequenten elektromagnetischen Wellen über die Antenne 10 können sich in dem Hohlraum 2 Eigenschwingungen (Resonanzen) ausbilden. Oberhalb einer niedrigstmöglichen Resonanzfrequenz, der sogenannten Grundmode, gibt es zu höheren Frequenzen hin unendlich viele Moden, die mit wachsender Frequenz immer dichter liegen. Die kleinste Frequenz wird im Wesentlichen durch die Größe beziehungsweise den Durchmesser des untersuchten Hohlraums bestimmt und liegt zum Beispiel bei dem untersuchten Einlasskanal bei rund 5 GHz, also im Mikrowellenbereich. Bei größeren Hohlräumen beziehungsweise Strukturen sind niedrigere, bei kleineren Hohlräumen beziehungsweise Strukturen höhere Frequenzen zu erwarten. Das Funktionsprinzip bleibt jedoch immer gleich.By a double arrow 15 is hinted that from the network analyzer 14 emerging microwaves over the waveguide 12 to the antenna 10 and later a portion of the transmitted microwaves back to the network analyzer 14 be directed. From the antenna 10 Microwaves of different frequency are in the hollow body 1 or the cavity 2 both coupled and uncoupled. The decoupled microwaves become the network analyzer 14 fed to the analysis. The cavity 2 forms an air-filled high-frequency resonator, from whose broadband measured resonance behavior can be deduced on the geometry. With appropriate excitation with high-frequency electromagnetic waves over the antenna 10 can be in the cavity 2 Form natural oscillations (resonances). Above a lowest possible resonance frequency, the so-called fundamental mode, there are towards higher frequencies infinitely many modes, which are always denser with increasing frequency. The smallest frequency is determined essentially by the size or the diameter of the examined cavity and, for example, is around 5 GHz in the examined inlet channel, ie in the microwave range. Larger cavities or structures are expected to have lower frequencies and smaller cavities or structures higher frequencies. However, the functional principle always remains the same.

Da bei komplexeren Hohlraumgeometrien im allgemeinen kein direkter Bezug zwischen einzelnen Geometrieparametern und den einzelnen Resonanzfrequenzen besteht, werden mittels einer breitbandigen Messung, also einer Messung über einen großen Frequenzbereich, dessen Untergrenze vom Grundmode bestimmt wird, viele Resonanzen erfasst und einer Auswertung zugeführt.There generally, no more direct for more complex cavity geometries Reference between individual geometry parameters and the individual resonance frequencies exists are, by means of a broadband measurement, so one Measurement over a large frequency range, whose lower limit is determined by the fundamental mode, many resonances recorded and fed to an evaluation.

Die hochfrequenten elektromagnetischen Wellen verschiedener Frequenzen können, wie in 1 gezeigt ist, an einer Stelle oder, wie in 2 gezeigt ist, an mehreren Stellen in den zu untersuchenden Hohlraum 2 ein- und ausgekoppelt werden.The high-frequency electromagnetic waves of different frequencies can, as in 1 is shown in one place or, as in 2 is shown in several places in the cavity to be examined 2 be coupled and disconnected.

In 2 ist eine ähnliche Vorrichtung wie in 1 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsformen eingegangen.In 2 is a similar device as in 1 shown. To designate the same parts, the same reference numerals are used. To avoid repetition, the preceding description of the 1 directed. In the following, only the differences between the two embodiments will be discussed.

In 2 ist durch die Abdeckplatte 9 eine zweite Antenne 20 hindurchgeführt, die senkrecht zu der Abdeckplatte 9 ange ordnet ist. Die zweite Antenne 20 ist über einen Wellenleiter 22 mit dem Netzwerkanalysator 14 verbunden. Durch einen Pfeil 25 ist angedeutet, dass das reemittierte Signal nicht ausschließlich, wie bei der in 1 dargestellten Ausführungsform, über die Einkoppelstruktur selbst (Reflexionsmessung), sondern über eine zweite Koppelstelle gemessen wird (Transmissionsmessung). Es können auch mehr als zwei Koppelstellen vorgesehen werden. Neben einer reinen Betragsmessung (skalare Netzwerkanalyse) kann zusätzlich die Phasenbeziehung der Signale ausgewertet werden (vektorielle Netzwerkanalyse). Zusätzlich zu den gewonnenen Ein- oder Mehrport-Streuparametern können durch geeignet polarisierte Koppelstrukturen Polarisationseffekte ausgewertet werden.In 2 is through the cover plate 9 a second antenna 20 passed through, which is perpendicular to the cover plate 9 is arranged. The second antenna 20 is over a waveguide 22 with the network analyzer 14 connected. By an arrow 25 is implied that the re-emitted signal is not exclusive, as in the in 1 illustrated embodiment, via the coupling structure itself (reflection measurement), but via a second coupling point is measured (transmission measurement). It can also be provided more than two coupling points. In addition to a pure magnitude measurement (scalar network analysis), the phase relationship of the signals can additionally be evaluated (vector network analysis). In addition to the single or multi-port scattering parameters obtained, polarization effects can be evaluated by suitably polarized coupling structures.

In 3 ist ein geöffneter Hohlkörper 30 im Querschnitt dargestellt. Der Hohlkörper 30 weist einen geöffneten Hohlraum 32 auf, der mit einer elektrisch leitfähigen Oberfläche 33 ausgestattet ist. 3 soll verdeutlichen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung der 1 und das erfindungsgemäße Verfahren auch ohne die Verwendung der Abdeckplatte 9 der 1 funktionieren. Diese Anordnung führt zu niedrigeren Güten hinsichtlich der Erfassung von Geometriemerkmalen, was in speziellen Anwendungsfällen hinreichend sein kann.In 3 is an open hollow body 30 shown in cross section. The hollow body 30 has an open cavity 32 on top, with an electrically conductive surface 33 Is provided. 3 is intended to illustrate that the inventive device of 1 and the inventive method without the use of the cover plate 9 of the 1 function. This arrangement leads to lower grades in the detection of geometry features, which may be sufficient in specific applications.

Die Messung der Streuparameter erfolgt mit dem Netzwerkanalysator 14 (in 1 und 2), der sowohl die Mikrowellen variabler Frequenzen bereitstellt, als auch die Messung der reemittierten Mikrowellen ermöglicht. Die Einkopplung der Mikrowellen erfolgt über eine oder mehrere Linear- oder Ringantennen 10, 20, die senkrecht durch ein Loch in der Abdeckplatte 8, 9 aus Metall geführt ist. Die Metallplatten 8, 9 sind plan auf die Öffnungen 5, 6 des Hohlkörpers 1 gepresst.The measurement of the scattering parameters is done with the network analyzer 14 (in 1 and 2 ), which provides both the microwaves of variable frequencies, as well as allows the measurement of the re-emitted microwaves. The coupling of the microwaves via one or more linear or ring antennas 10 . 20 passing vertically through a hole in the cover plate 8th . 9 made of metal. The metal plates 8th . 9 are plan on the openings 5 . 6 of the hollow body 1 pressed.

Auch wenn jeder Hohlraumgeometrie ein charakteristisches und unendlich ausgedehntes Resonanzspektrum zugeordnet ist, so ist der direkte Rückschluss auf eine vollständig unbekannte Geometrie mit endlichen Messungen nicht möglich. Aus diesem Grund wird entweder eine parametrisierbare Geometrie oder eine Referenzgeometrie zum Vergleich herangezogen, auf die entweder eine Parameteranpassung mittels Fehlerminimierung vorgenommen wird oder durch Bewertung der Abweichung eine Gut/Schlecht-Aussage getroffen wird.Also if every cavity geometry is a characteristic and infinite is associated with extensive resonance spectrum, so is the direct inference on a complete unknown geometry with finite measurements not possible. For this The reason is either a parameterizable geometry or a reference geometry used for comparison, to which either a parameter adjustment by means of error minimization or by evaluation the deviation a good / bad statement is made.

Die einfachste Möglichkeit der Auswertung besteht dabei im Vergleich der Messkurven mit an einem Gutteil bestimmten Referenzkurven, wodurch eine Gut/Schlecht-Aussage getroffen werden kann. Als Messgrößen können dabei die eventuell noch gewichteten Betrags- oder vektoriellen (bei Messung von Betrag und Phase) Differenzen verwendet werden.The easiest way The evaluation consists in comparison of the measured curves with a good part of certain reference curves, creating a good / bad statement can be taken. As measured variables can possibly still weighted amount or vector (when measuring amount and Phase) differences are used.

In einer erweiterten Variante werden zunächst im Rahmen einer Parameterstudie die Auswirkungen leichter Geometrieabweichungen an einer parametrisierten Geometrie mittels elektromagnetischer Feldsimulationen oder am realen Modell betrachtet. Auch wenn die Änderung eines Geometrieparameters nahezu alle Resonanzen (aber in unterschiedlicher Weise) beeinflusst, können die Veränderungen/Abweichungen einzelnen Geometrieparametern zugeordnet und im Idealfall auch quantifiziert werden. Für Gut/Schlecht-Aussagen bietet sich hier zum Beispiel die Verwendung eines mit guten und fehlerbehafteten Bauteilen trainierten neuronalen Netzes an.In An extended version will initially be part of a parameter study the effects of slight geometry deviations on a parameterized one Geometry using electromagnetic field simulations or real Model looks at. Even if the change of a geometry parameter affects almost all resonances (but in different ways), can the changes / deviations assigned to individual geometry parameters and ideally quantified. For good / bad statements Here, for example, the use of a good and error-prone Components trained neural network.

Eine leistungsfähigere Variante besteht darin, dass der Verlauf der Messkurve unmittelbar in Parameter eines definierten Geometriemodells zurückübersetzt wird. Das Verfahren ist allerdings mathematisch verhältnismäßig anspruchsvoll und rechenintensiv.A more powerful Variant is that the course of the trace immediately in the parameters of a defined geometry model becomes. However, the method is mathematically relatively demanding and computationally intensive.

Claims

Device for detecting geometry features, such as the dimensions and the surface finish, of a cavity ( 2 ) passing through an electrically conductive surface ( 3 ), characterized in that the cavity ( 2 ) via a waveguide ( 12 ), such as a coaxial cable or a waveguide, with a source ( 14 ) is coupled to high-frequency electromagnetic waves.

Device according to claim 1, characterized in that the source ( 14 ) is designed as a transmitter and receiver unit.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the waveguide device ( 12 ) with an antenna ( 10 ) which is in the cavity ( 2 protrudes.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide device ( 12 ) is coupled to a transmission unit containing at least one wave transmission opening, which communicates with the cavity ( 2 ).

Device according to claim 3 or 4, characterized in that the cavity ( 2 ) a first opening ( 5 ), which by means of a covering device ( 8th ), such as a plate, is closed by an electrically conductive surface through which the antenna ( 10 ) or in which the wave transmission opening is formed.

Device according to claim 5, characterized in that the cavity ( 2 ) a second opening ( 6 ), which by means of a covering device ( 9 ), such as a plate, is closed with an electrically conductive surface through which a further antenna ( 20 ) or in which at least one further wave transmission opening is formed, wherein the antenna ( 20 ) or the wave transmission opening via a waveguide ( 22 ), such as a coaxial cable or a waveguide, with the source ( 14 ) is coupled to high-frequency electromagnetic waves.

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the antenna ( 10 . 20 ) perpendicular to the electrically conductive surface of the covering device ( 8th . 9 ) is arranged.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the source ( 14 ) of high-frequency electromagnetic waves is formed by a vectorial network analyzer.

Method for detecting geometric features, such as the dimensions and the surface finish, of a cavity ( 2 ) passing through an electrically conductive surface ( 3 ) is limited, characterized in that by means of high-frequency electromagnetic waves, in particular microwaves, in the cavity ( 2 ) Vibrations are excited so that self-oscillations are formed, which are used to detect the geometry features.

A method according to claim 9, characterized in that high-frequency electromagnetic waves of different frequencies at one or more locations in the cavity to be examined ( 2 ) and the ratio of decoupled to coupled power is measured.

Method according to claim 10, carried out with a device according to claim 8, characterized in that with the network analyzer ( 14 ) a variety of frequency positions, for example, 801 or 1601 frequency positions, between 5 and 15 GHz approached and the reemitierte power and the phase position of the microwaves are measured.

Method according to claim 10 or 11, characterized that for the evaluation of the measured data a parametri sierbare Geometry or a reference geometry is used.

Method according to one of claims 9 to 12, characterized that with a device according to a the claims 1 to 8 the geometry features, such as the dimensions and the surface condition, an intake passage of a cylinder head are determined and judged.