Электромагнитное измерительное устройство

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напря жения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь , измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенных с ним через переключа тель компенсатора переменного напряжения , усилителя, масштабного преобразователя , амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразо-j вателя, и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателя и усилителя-ограничителя,. вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора, отл ич ающе ее ятем, что, с целью повышения точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, оно снабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход - с выходом измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем , вход которого через переключатель соединен с выходом первого фазовращателя, а выход - с усилителем-ограничителем .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ .РЕСПУБЛИН (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3452558/25-28 (22) 15,06,82 (46) 07.02 ° 84 Бюл. 9 5 (72) В,Й.Буров, A .Á.Åâñòèãíååâ, В.С.Кагырин и В.С.Орлов (53) 620.179.142.5.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство..СССР

)) 517838, кл. G 01 В 7ф06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 458702, кл. G 01 В 7/06, 1977 (прототип) . (54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИTEJlbHOE УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напря жения, усилителя, масштабного преобразователя,.амплитудного и фазового детекторов, входами соединен3(51) G 01 В 7/06 / 6 01 N 27/90 ных с выходом масштабного преобразо ( вателя, и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и .опорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателя и усилителя-ограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, оно снабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход — с выходом измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателам, вход которого через переключатель соединен с выходом первого фазовращателя, а выход — с усилителем-ограничителем.

1071926

Изобретение относится к контроль-. о-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических и.электрофизических параметров металлических иэделий накладным,. вихретоковым преобразователем в условиях влияния одного мешающего параметра контролируемого иэделия, например толщины гальванических покрытий в условиях изменения удельной электрической проводимости материала иэделия, толщины металлического иэделия в условиях изменения зазора между преобразователем и контролируемым изделием и др.

Известно электромагнитное измерительное устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения постоянной частоты, измерительную цепь, включающую в себя усилитель, фазовый детектор, индикатор и опорную цепь, включающую регулируемый фазовращатель, управляемый от дополнительногo канала измерения величины мешающего параметра, и соединенную с фаэовым детектором 1П.

Недостаток этого устройства заключается в том, что опорное напряжение фазового детектора, определяемое изменением мешающего параметра, 10

20 оказывается ортогональным к сигналу от мешающего параметра только для одного значения измеряемого параметра в диапазоне его изменения, и поэтому измерение в некотором диапазоне изменения измеряемого параметра осуществляется с погрешностью, ко- 35 торая возрастает с изменением измеряемого параметра контролируемого из дели я, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 0 электромагнитное измерительное уст-. ,ройство, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую иэ эмит .ерного повторителя, соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напряжения, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя, и индикатора, входами соединенногo с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных фаэовращателя и усилителя-orðàíè÷èтеля, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора t21, Недостатком известного устройства является отсутствие элементов, обеспечивающих отстройку от зазора в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров, поэтому при увелич ении диапазона изменения мешающего и измеряемого параметров,. вследствие кривизны годографа сигнала вихретокового преобразователя от изменения мешающего параметра, точность измере..- ий быстро уменьшается. Кроме того, известное устройст-;>о не позволяет отстраиваться от изменений других мешающих факторов, кроме зазора, например, от изменений удельной электрической проводимости материала изделия при измерении толщины.

Целью изобретения является повышение точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия.

Эта цель достигается тем, что электромагнитное измерительное устройство, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной часто ты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напряжениния, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя„ и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных фазовращателя и усилителяограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора, снабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход — c входами измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем, вход которого через переключатель соеди— нен с выходом первого фазовращателя, а выход — с усилителем-ограничителем.

На фиг„ 1 представлена блок-схема электромагнитного измерительного устройства; на фиг, 2 — годографы сигналов вихретокового преобразователя от изменения мешающего и измеряемого х параметров контролируемого изделия и по(ледовательность формирования вектора опорного напряжения перед измерениями в одной иэ крайних точек диапазона изменения > и в заданном диапазоне изменения ; на фиг, 3 — последовательность формирования вектора опорного напряжения перед измерениями в другой крайней точке диапазона изменения и в заданном диапазоне изменения Z; на фиг, 4 — изменения в процессе изменений параметра изделия и мешающего параметра сформирован 1071926

55,4

65 ных векторов напряжений, поясняющие работу устройства.

Устройство содержит последова тельно соединенные генератор 1 синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь 5, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя 3, включенный через переключатель с платами 4-7 компенсатора 8 переменного напряжения, усилителя 9, масштабного преобразователя 10, амплитудного детектора 11, фазового детектора 12, при этом входы последних соединены с выходом масштабного преобразователя 10, и индикатора 13, входом соединенного с выходами детекторов 11 и 12, и опорную цепь, состоящую из последоватеЛьно соединенных фазовращателя 14 и усилите.ля-ограничителя 15, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора 12. Кроме того, устройство снабжено вторым компенсатором 16 переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя 2, а выходс входами измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем 17, вход которого через плату 6 переключателя соединен с выходом первого фазовращателя 14, а выход — с усили. телем-ограничителем 15. В устройстве используется переключатель с четырьмя переключающими платами 4-7, на каждой из которых имеются кон,такты о., о", Ь и 2 для коммутации связей устройства при тарировке и для измерения в процессе контроля изделия.

Устройство работает следующим образом.

Перед измерениями контролируемого изделия все платы 4-7 переключателя ставятся в положение U накладной вихретоковый преобразователь 2 устанавливают на первый эталонный образец (не показан) контролируемого изделия с параметрами а и А, соответствующими крайним значениям мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия в диапазоне их изменения, Включают генератор 1 сигнал с которого поступает через последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 2 и компенсатор 16 переменного напряжения по измерительной цепи на входы амплитудного детектора .11 и фазового детектора 12.

С выхода генератора 1 напряжение по опорной цепи также поступает на опорный вход фазового детектора 12.

С помощью фазовращателя 14 изменяют фазу опорного напряжения и добиваются нулевого показания на индика5

35 тор 13, Затем вихретоковый преобразователь 2 ус — àíàâëèâàþò на второй эталонный образец (не показан), соответствующий тому же значению и другому крайнему значению E контролируемого изделия, Изменяют амплитуду компенсирующего напряжения компенсатором 16 при гроизвольной фазе и опять добиваются нулевого показания на индикаторе 13. Вихретоковый преобразователь 2 вновь устанавливают на первый эталонный образец и, изменяя фазу опорного напряжения с помощью фазовращателя 14, добиваются нулевого показания на индикаторе 13. Указанные операции на двух эталонных образцах повторяют до тех пор, пока напряжение компенсатора 16 не будет равно U .,, (фиг, 2), при этом опорные напряжения займут положение 0q;.. После этого платы 4-7 переключателя устанавливают в положение К, а вихретоковый преобразователь 2 последовательно устанавливают на третий и четвертый эталонные образцы с параметрами Е и, соответствующими со ответственно другому крайнему значению измеряемого параметра м и тем же значениям мешающего параметра, как и у первого и второго эталонных образцов, Последовательно проводят операции с вихретоковым преобразователем 2, аналогичные описанным, и, уменьшая амплитуду компенсирующего напряжения компенсатора 16 и изменяя фазу опорного напряжения с помощью фазовращателя 17, добиваются положения компенсирующего и опорного напряжения соответственно Ок „,„ и () и (фиг, 3). Затем вихретоковый преобразователь 2 вновь последовательно устанавливают на первый и второй эталонные образцы и, изменяя последовательно фазу и амплитуду компенсирующего напряжения компенсатора 16, добиваются положения компенсирующего напряжения, равного U

На этом формирование векторов выходного напряжения, получаемого с последовательно соединенных вихрето. кового преобразователя 2 и компенсатора 16 переменного напряжения, заканчивается.

Устанавливают платы 4-7 переключателя в положение Ь и размещают вихретоковый преобразователь 2 на одном из четырех эталонных образцов контролируемого изделия, добиваются нулевого напряжения на выходе амплитудного детектора 11 с .помощью первогo компенсатора 8 переменного напряжения (фиг. З,,Ugz ), Затем устанавливают платы 4-7 переключателя 4 в положение и с помощью фазовращателя 14 добиваются нулевого пока1071926 оч зания индикатора 13 с новым следящим опорным напряжением. управление фазой опорного нап яжен ия фазой выходного напряжения пря(фиг. 4), снимаемого с последовательно соединенных преобразователя 2 и компенсатора 16, позволяет существенно снизить погрешность измерения от изменения мешающего пав раметра Е, так как изменения фаз ы

ыходного напряжения в диапазоне изМенений параметра Х контролируемого иэделия в крайних значениях диапаа зона изменения мешающего параметр а равны изменениям фазы опорно о н

r апряжения, поэтому использование напряжения с выхода компенсатора 16 в качестве опорного позволяет исключить погрешность измерения от колебаний : на границах диапазона его.изменения и существенно уменьшить во всем диапазоне изменения Х и

Та ким образом, в процессе измереи, . ния (платы 4-7 переключателя находятся в положении 3 ) результирующее напряжение на сигнальном входе фазового детектора 12 при установке вихретокового преобразователя 2 на контролируемое изделие с парамет аХ и р не будет зависеть от меми и шающего параметра, и поэтому отсчет контролируемого параметра производится непосредственно по шкале индикатора 13.

Преимуществом предлагаемого уст15 ройства является повышение точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, кроме того устройство не критично к природе мешающего параметра, !

1071926

ВНИИПИ, Заказ 10б/.35

Тираж 587 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðîä,ул.Проектная,