Вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов

 

ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий генератор переменного тока, подклю- , ченный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединённые вихреток.овый преобразователь , усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым входом фазового детектора опорный канал, состоящий из последовательно соединенных регулируемого RC-фазовращателя и усилителя-ограничителя , подключенный к выходу вихретокового преобразователя амплитудо .чувствительный канал наличия контролируемого изделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа, подключенные к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход i которой соединен с выходом дискриминатора , отличающийся тем, что, с целью повьлиения точности измерения , он снабжен подключенными-к второму выходу RC-фазовращателя последовательно соединенными блоком измерения активного сопротивления, аналого-цифровым преобразователем, вторым ключом и цифровым индикатором, а выход схемы И подключен к управляющему входу второго ключа. да N) сд

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11)

3(51) 6 01 N 27 90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3448614/25-28 (22) 04 ° 06.82 (46) 15,01.84. Бюл. )) 2 .(72) В.В.Клюев, Д.И.Косовский, В.С.Лапшин, В.Ф.Мужицкий, Э.И.Попов и Г.Ф.Черненко (71) Научно-исследовательский институт интроскопии

{53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Дорофеев A.Ë., Рожков В.И.

Неразрушающие физические методы измерения твердости. М., НТО Приборпром, 1979, с. 41-43, рис. 21 а, б.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке )) 3412581/25-28, кл, G 01 И 27/90, 1982 (прототип) . (54)(57) BHXPETOKOBbIA ИЗМЕРИТЕЛЬ

УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий генератор переменного тока, подключенный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель. постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым входом фазового детектора опорный канал, состоящий из последовательно соединенных регулируемого

RC-фазовращателя и усилителя-ограничителя, подключенный к выходу вихретокового преобразователя амплитудочувствительный канал наличия контролируемого изделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа, подключенные к выходу.усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход которой соединен с выходом дискрими- щ

С натора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, он снабжен подключенными к второму выходу RC-фазовращателя пос- ( ледовательно соединенными блоком измерения активного сопротивления, аналого-цифровым преобразователем, вторым ключом и цифровым индикатором, а выход схемы И подключен к управля- ©, 1 ющему входу второго ключа. СЬ

1067425

Изобретение относится к неразрушающему контролю удельной электрической проводимости материалоизделий методом вихревых токов и может быть использовано на всех заводах машиностроительной и металлургической промышленности.

Известен вихретоковой измеритель удельной электрической проводимости иемагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, измери-. тельный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый пре5

10 обраэователь накладного типа, подключенный к выходу генератора, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, усилитель постоянного тока, ключ, стрелочный индикатор, опорный канал, 15 включающий RC-фазовращатель, вход ко50 торого подключен к генератору, и усилитель-ограничитель, включенный меж- 20 ду выходом RC -фазовращателя и вторым входом фазового детектора, и канал . наличия контролируемого изделия, в состав которого входят последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, причем вход усилителя подключен и выходу накладного преобразователя, а выход дискриминатора подключен к управляющему входу ключа, и устройство сортировки, подключенное к выходу усилителя постоянного тока fig.

Недостатками устройства является невысокая точность измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов, обусловленная не- З5 линейностью стрелочного индикатора, что приводит к ошибкам при считывании показаний по неоцифрованным от- меткам шкалы, необходимость частых перенастроек многодиапазонного,при- 40 бора при переходе с одного диапазона измерения на другой и связанное с этим возрастание погрешности измерений в реальных условиях эксплуатации. 45

Наиболее близким к изобретению является вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, подключенный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым вхоцом фазового детектора, опорный канал, состоящий из последовательно соединенных RC-фазовращателя и усилителя-ограничителя, подк- 60 люченный к выходу вихретонового преобразователя и амплитудочувствительный канал наличия контролируемого иэделия, включающий последовательно соединенчые усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа измерительного канала, подключенные к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход которой соединен с выходом дискриминатора (23.

Невысокая точность измерения удельной электрической проводимости при раэбраковке немагнитных материалов данного устройства, обусловлена ,нелинейностью снимаемого сигнала и необходимостью частых перенастроек при переходе с одного диапазона измерений на другой различных материалов.

Цель изобретения — повышение точности измерения удельной электрической проводимости.

Цель достигается тем, что вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, подключенный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым входом фазового детектора опорный канал, состоящий из последовательно соединенных RC-фаэовращателя и усилителя-ограничителя, подключенный к выходу вихретокового преобразователя амплитудочувствительный канал наличия контролируемого иэделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа, подключенные к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратср с регулируемыми порогами и схема И, другой вход которой соединен с выходом дискриминатора, снабжен подключенными к второму выходу Rr.-фазовращателя последовательно соединенными блоком измерения активного сопротивления, аналого-цифровым преобразователем, вторым ключом и цифровым индикатором, а выход схемы И подключен к управляющему входу второго ключа.

На. чертеже представлена блок-схе-. ма предлагаемого вихретокового измерителя удельной электрической проводимости немагнитных материалов.

Измеритель соДержит генератор 1 переменного тока, измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 2 накладного типа, усилительограничитель 3, фазовый детектор 4, 1067425 ключ 5, усилитель б постоянного тока

t стрелочный индикатор 7. Между входом генератора 1 и вторым входом фазовогб детектора 4 включен опорный канал, содержащий последовательно соединенные регулируемый Рс — фаэовращатель 8 5 и усилитель-ограничитель 9, а между выходом преобразователя 2 и управляющим входом ключа 5 включен амплитудочувствительный канал наличия контролируемого изделия состоящий из

I 1 пс)следовательно соединенных усилите- . ля 10, детектора 11 и дискриминатора 12. К регулируемому резистору

Р0 -фаэовращателя 8 подключены последовательно соединенные .блок 13 измерения активного сопротивления, аналого-цифровой преобразователь 14, второй ключ 15 и цифровой индикатор 16. К выходу усилителя б постоянного тока подключены также узел 17 сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор 18 с регулируемыми порогами и схема 19 И, .,второй вход которой соединен с выходом дискриминатора 12, а выход — с управляющим входом второго ключа 15.

Измеритель работает следующим образом.

Переменный ток от генератора 1 поступает на вихретоковый преобразователь 2. Преобразователь настроен таким образом, что при отсутствии контролируемого материала под преобразователем на измерительной катушке (на выходе преобразователя) напряжение минимально, Поэтому на 35 выходе дискриминатора 12 отсутствует упра ляющий сигнал, ключ 5 закрыт, и измерение не производится. При расположении преобразователя над контролируемым материалом, на выходе преоб- 40 разователя появляется вносимое напряжение, обусловленное удельной электрической проводимостью контролируемого материала, которое усиливается усилителем-ограничителем 3. С выхода усилителя-ограничителя 3 напряжение

45 поступает на вход фазового детектора 4, на другой вход которого поступает опорное напряжение с выхода генератора 1 через последовательно включенные регулируемый Rc -фазовр щатель 8 и усилитель-ограничитель 9.

На выходе фазового детектора 4 выделяется напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу, обусловленному электропроводностью контролируемого ма- 55 териала. Это напряжение подается на усилитель б постоянного тока и узел

17 сортировки через ключ 5, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя через последова- бо тельно включенные усилитель 10, детектор 11, дискриминатор 12. Амплитуда сигнала на выходе преобразователя 2 при приближении к контролируемой поверхности изделия возрастает и с определенного уровня дискриминатор 12 срабатывает, и подается ""èãнал на управляющих вход ключа 5

Р включая его и обеспечивая прохождение сигнала с выхода фазового детектора 4 на усилитель б постоянного тока. На выходе усилителя б постоянного тока сигнал, амплитуда которого определяется фазовым углом между напряжением на выходе преобразователя .2 и опорным напряжением с выхода генератора 1, поступает на вход двухполярного компаратора 18 с регулируемыми порогами. Компаратор 18 работает с учетом обеих полярностей сигнала, поступающего на его вход.

При напряжении на входе компаратора 18, равном нулю, íà его выходе формируется сигнал разрешения, поступающий на один иэ входов двухвходовой логической схемы 19 И, а на другой вход подается сигнал с выхода дискриминатора 12 (при наличии контролируемого изделия под преобразователем 2) . В результате на выходе схемы 19 И формируется сигнал, гоступающий на управляющий вход ключа 15, замыкая его и подключая цифровой индикатор 16 к выходу аналогоцифрового преобразователя 14. С помощью блока 13 производится измерение активного сопротивления регулируемого резистора Рс -фазовращателя

8, величина которого изменяется пропорционально контролируемой электрической проводимости.

Если напряжение на выходах усилителей-органичителей 3 и 9 сдвинуты на угол, равный 90, то на выходе фазового детектора 4 напряжение равно нулю. Поэтому на выходе компаратора 18 сформируется сигнал на разрешение измерения активного сопротивления регулируемого резистора

RC -фазовргщателя 8. Если же на выходах усилителей-ограничителей 3 и 9 напряжения сдвинуты на угол о

I отличный от 90, например больше о

90,. то для того, чтобы измерить активное сопротивление регулируемого резистора Rt: -фазовращателя 8, а значит и элеКтрическую проводимость изделия, обусловившего этот сдвиг, необходимо с помощью RC -фазовращателя 8 изменить фазовый сдвиг так,чтобы напряжение на выходе фазОвого детектора 4 стало равняем нулю. Этого можно достичь путем изменения вЕличины активного сопротивления регулируемого резистора РС вЂ фазовращателя 8.

Измерение удельной электропроводности производится следующим образом.

Преобразователь 2 устанавливается на контролируеМое изделие. Стрелка индикатора 7 отклоняется ° Изменением величины активного сопротивления ре1067425

Составитель A,Áoäðoa

Редактор М.Келемеш Техред С,Мигунова

Корректор A.Повх

Тираж 828 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11202/48

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4

1 гулируемого резистора R< -фазовращателя 8 добиваются, чтобы индикатор 7 показал нуль. В этом случае включаЕтся цифровой индикатор 16, показа» ния которого проградуированы непосредственно в единицах электропроводности

Измеритель может быть использован и для сортировки, когда не требуется О измерение удельной электрической проводимости, а необходимо знать ее отклонение от заданного значения, обусловленное нарушениями технологического процесса, например режима . термообработки. В этом случае настройка осуществляется на образце, изготовленном в соответствии с технологическим процессом, путем измене ния сопротивления регулируемого RC— фазовращателя 8 до тех пор, пока ин- 20 дикатор 7 не установится на нуль.

При обнаружении деталей с отклонением по злектропроводности от номинальной величины стрелочный индикатор отклоняется в ту илу иную сторону. Сигнал с выхода усилителя 6 постоянного тока поступает на вход узла 17 сортировки, который в зави. симости от полярности сигнала рассортировывает контролируемые детали.

В этом случае измерение электрической проводимости не производится.

Получение линейной зависимости между активным сопротивлением регулируемого фазовращателя и контроли;руемыми значениями удельной электрической проводимости делает возможным применение цифровых индикаторов, чем достигается высокая точность измерений за счет исключения грубых промахов при считывании показаний по неоцифрованным отметкам индикаторов с нелинейными шкалами.