Преобразователь для электромагнитного дефектоскопа

 

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПАi содержащий последовательно соединенные . генератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен . звеньями последовательно соединенных широкополосного усилитезля и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента , и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным гмплитудным дискриминатором и формирователем с1мплитуды , включенными между выходом ре-, S зонансного чувствительного элемента и входом частотомера.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 С 01 N 27 90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3344927/25-28 (22) 12.10.81 (46) 23.10.83. Бюл. 9.:39 (72) Ю.Н. Пчельников, A.M. Амельянец, О.В. Глазунов, М.A. Яворский . и В.Г. Луганский (71) Московский институт электронно-. го машиностроения (53) 620.179.14(088,8) (56) 1. Викторов В.А,, Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод, измерения неэлектрических величин.

М., Наука, 1978, с. 94.

"2 Авторское свидетельство СССР

Ф 879282, кл. G 01 В 7/18, 1980. (54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА) со» державший последовательно соединенные

„„SU„„1049,795 A генератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер, o тл и ч а ю шийся тем, что, с

\ целью повышения точности контроля, он снабжен,p ),l звеньями последовательно соединенных широкополосного усилителя и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и формирователем амплитуды, включенными между выходом ре-, Я зонансного чувствительного элемента и вхсдом частотомера.

1049795 аХ

5 ,hf х

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что я выбрано из условия

rOUw 2

° 1 3 Ыиэ dfх и в где ф — коэффициент усиления 1-го звена;

О,„ — среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилителя, соединенного с резонансным чувствительным элементом;

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в дефектоскопах ! при контроле изделий электромагнитным методом. 5

Известен преобразователь для электромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные генератор, резонансный чувствительный элемент и частотомер 1 ).

1Ь

Недостатком этого устройства является высокая погрешность преобразования из-за непрерывной перестрой. ки частоты высокочастотного генератора и флюктуаций ее среднего значения,15 обусловленных нестабильностью и ограниченным .динамическим диапазоном аналоговых узлов управления частотой высокочастотного генератора.

I.

Наиболее бпизким к изобретению рЦ .является преобразователь для элект» ромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные ге.нератор стохастнческого электрического сигнала, резонансный чувстви- д тельный элемент и частотомер. Прохождение стохастического электрическОго сигнала через резонансный чувствительный элемент приводит к подавлению его спектральных составляющих вне диапазона пропускания резонанс" ного чувствительного элемента. Поэтому при регистрации прошедшего электрического сигнала частотомером порог дискриминации последнего превышают главным образом спектральные составляющие электрического сигнала, находящиеся s пределах диапазона пропускания резонанснрго чувствительного элемента. Изменение резонансной частоты чувствительного элемента приво- 40 дит к соответствующему изменению частоты спектральных составляющих электрического сигнала, превышающих порог дискриминации, следовательно, коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилителя, на резонансной частоте чувствительного элемента; среднеквадратичное значение амплитуды стохастического электрического сигнала генераторау полоса диапазона частот усиления звеньев; полоса диапазона частот пропускания резонансного чувствительного элемента.

2 к изменению зарегистрированного сигнала, по которому определяют результат контроля (2), Недостатком известного преобразователя для электромагнитного дефектоскопа является погрешность преобразования из-за нестабильности значения.порога дискриминации и превышения этого порога шумом. В связи с тем, что увеличение амплитуды стохастическ о1 о электрического сигнала генератора ограничено возможностями динамически устойчивого широкополосного усиления стохастического электрического сигнала от первичного источника, ослабление, вносимое резонансным чувствительным элементом и кабелем, соединяющим его с электронными блоками, приводит к необходимости снижения порога дискриминации.

Снижение порога дискриминации сопровождается увеличением его нестабильности, обусловленным физическими процессами в реальном пороговом эле- . менте;

Цель изобретения — повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь снабжен п 1 звеньями последовательнб соединенных

1 широкополосного усилителя и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сиг-. нала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательнс соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и формирова телем амплитуды, включенными между выходом резонансного чувствительного элемента и входом частотомера.

При этом и выбрано из условия

100в глю8

П /3 Ъ .— у — i (1!

Иs Лх

1049795 коэффициент усиления 1 -ro звена; среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилителя, соединенного с 5 резонансным.чувствительным элементом; коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилителя на резонансной частоте чувствительного элемента; среднеквадратичное значение амплитуды стохастического электрического сигнала генератора1 полоса диапазона частот усиления звеньеву полоса диапазона частот пропускания резонансного чувствительного элемента.

/Ь

3 ш, где

На фиг.l приведена функциональная схема преобразователя для электромагнитного дефектоскопа1 на фиг.2 спектральные характеристики электри- 25 ческого сигнала генератора в различнЫх точках устройства (по оси абсцисс отложена частота, по оси ординат— среднеквадратичное значение амплитуды сигнала). 30

Преобразователь для электрического дефектоскопа содержит генератор 1 стохастического электрического сигнала, к выходу которого последовательно подключены и 7,1 звеньев последова- . 35 тельно соединенных. широкополосного усилителя интегрального амплитудного дискриминатора. Для примера (фиг.l ) изображено два таких звена последовательно соединенных широкополосного., 40 усилителя 2, интегрального амплитудного дискриминатора 3 и широкополосного, усилителя 4, интегрального амплитудного дискриминатора 5. Выход интегрального амплитудного дискриминато45 ра 5 через кабельное соединение б соединен с входом установленного на контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 7, выход которого через кабельное соединение

8 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 9,интегральным амплитудным дискриминатором 10, формирователем 11. амплитуды.

При многоточечном контроле выход интегрального амплитудного дискриминатора 5 соединен также через кабельное. соединение 12 с входом установленного на "контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 13, вы, ход которого через кабельное соеди-. 60 нение L4 соединен с последовательно включенными широкополосным усилите лем 15, интегральным амплитудным

;дискриминатором 16 и формирователем

il7 амплитуды и т.д. Выходы формирователеи ll и 17 амплитуды соединены с входами частотомеров 18 и 19.

Генератор 1 стохастического электрического сигнала выполнен таким образом, что диапазон спектрального распределения его сигнала перекрывает диапазон значений резонансных частот чувствительных элементов 7 и

13. В качестве первичного источника стохастического электрического сигнала генератор 1 содержит лавиннопролетный диод или, например, полупроводниковый стабилитрон в режиме источника шума. Коэффициенты усиления широкополосных усилителей 2 и 4 выбраны максимальными в области динамической устойчивости каждого из них в отдельности. Пороги дискриминации интегральных амплитудных дискриминато1 ов 3 и 5 установлены равными 3 — 5 среднеквадратичными значениям амплитуды шума на выходе широкополосных усилителей 2 и 4 соответственно. Диапазон частот усиления широкополосных усилителей 2 и 4 и пропускания интегральных амплитуд дискриминаторов 3 и 5 выбран равным диапазону значений резонансных час-. тот чувствительных элементов 7 .и 13.

Диапазон частот пропускания широкополосных усилителей 9 и 15, интегральных амплитудных дискриминаторов

10.и 16 формирователей 11 и 17 амплитуды выбран равным диапазону значений резонансной частоты чувстви.- тельных элементов 7 и 13. Произведение коэффициентов усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным, дискриминатором 3 и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбрано удовлетворяющим условию (1) .

Коэффициент К усиления широкополосных усилителей 9 и 15, включенных между резонансными чувствительными элементами и интегральными амплитудными дискриминаторами с порогом дискриминации U выбран с соблюдением условия

Преобразователь для электромагнитого дефектоскопа работает следующим образом.

Стохастический электрический сигнал генератора 1 усиливается широкополосным усилителем 2 (кривая 20), затем дискриминируется интегральным амплитудным дискриминатором 3, усиливается широкополосным усилителем 4 (кривая 21) и дискриминируется ин<тегральным амплитудным дискриминатором 5. Благодаря тому, что пороги дискриминации интегральных амплитуд+

1049795 ных дискриминаторов 3 и 5 (криные

22 и 23 соответственно) выбраны ранд,ными 3 — 5 среднеквадратичным. значениям амплитуды шума на выходах широкополосных усилителей 2 и 4 (соответственно кривые 24 и 25), вероят- 5 ность превышения их шумом мала. Поэтому шум, равно как и регулярные электрические сигналы с а кплитудой ниже порогов дискриминации, возникающие в результате паразитных обрат- 10 ных связей в системе широкополосных усилителей 2 и 4, практически не усиливаются,.чем и обеспечивается динамическая устойчивость этой систе-. мы для выбранного значения произве дения П р,.

СтохастичЕский электрический сигнал с выхода интегрального амплитудного дискриминатора 5 (криная 26) последонательно проходит через кабельное соединение 6-или 12, резонансный чувствительный элемент 7 или

13,. который подавляет его спектральные состанляющие нне диапазона пропускания, кабельное соединение 8 или 14 и поступает на вход широкополосного усилителя 9 или 15 (кривая

27) . Максимальное среднеквадратичное ЗО значение амплитуды электрического сигнала в этой точке ослаблено по сравнению со среднекнадратичным зна- чением амплитуды стохастического электрического сигнала на выходе ин- 35 тегрального амплитудного дискриминатора 5 в 1/ о(. раэ нследствие ослаб.пения. н кабельных соединениях 6, 8, 12 и 14 и резонансных чувствительных элементах 7 и 11 и еие в д „/ддв 4g раз вследствие сужения спектра. Шум, приведенный к нходу широкополосного усилителя 9 или 15, не искажает измерительной информации, среднеквадратичное значение амплитуды электри- 45 ческого сигнала,на входе этого усилителя, соответствующее границам диапаэона пропускания резонансных чувствительных элементов 7 и 13 выбирают.по крайней мере в 10 раз выше среднеквадратичного значения амплиту- ды шума (криная 28) .

В эвом саучае вероятность превышения шумом среднеквадратичного зна-, чения амплитуды: электрического сигнала в пределах диапазона пропускания резонансных чувствительных элементон 7 и 13 практически равна нулю.

Диапазон частот усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным дискриминатором 3 и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствитеЛьных элементон 7 или 13, а среднеквадратичное значение амплитуды шума, приведенного к входу широкополосного усилителя 9 или 15, 11 д. сделано минимальным путем выбора диапазона частот пропускания этого усилителя, интегрального амплитудного дискриминатора 10 или 16 и формирователя 11 или 17 амплитуды, равного диапазону значений резонансной частоты чувствительного элемента

7 или 13. После усиления широкополосными усилителями 9 и 15 электрический сигнал поступает на вход интегральных амплитудных дискриминаторов 10 и 16 (кривая 29) . B результате дискриминации электрического сигнала на выходе интегральных амплитудных дискриминаторов появляется последовательность импульсов со средним значением частоты следования, равным резонансной частоте чувствительного элемента 7 и 13, соответственно. Импульсы стандартизируются по амплитуде формирователями ll и 17 амплитуды и поступают на частотомеры 18 и 19э

Таким образом, последовательное включение между выходом генератора стохастического электрического сигнала и. входами резонансных чувствительных. элементов ьЪ1 звеньев, выполненных н виде широкополосного усилителя и подключенного к его выходу интегрального амплитудного дискриминатора, и соединение выхода каждого резонансного чувствительного элемента с последовательно включенными широкополосным усилителем, интегральным амплитудным дискриминато- . ром и формирователем амплитуды, позволяет увеличить точность преобразования в результате исключения погрешности,из-за превышения шумов порога дискриминации и уменьшения погрешности из-за нестабильности значения порога дискриминации..

1049795

Составитель В. Филинов

Редактор Н. Бобкова Техред,в.далекорей Корректор М. Иаро и

Тираж 8,7,3 .. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская на6., д. 4/5

Заказ 8405/40

»»

»»»»

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4