Электромагнитное измерительное устройство

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬ-НОЕ УСТРОЙСТВО,.содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразовательi первый коммутатор , усилитель, амплитудный детектор , второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов , выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключен ный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенной к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь , вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычита (Л ния, четвертым блоком памяти,..блоком управления и .компенсатором, в торой вход которого подключен к генератору, а выход - к входу усилителя, н соеди ненными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего рь блоков памяти, и вторьм блоком умножения , второй вход которого подклю00 чен к выходу второго блока памяти, а а выход - к второму входу третьего со блока вычитания.

(19) () 1)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ .

РЕСПУБЛИК

4(1) .С 01 Н 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

РЦТИ (21) 3706662/25-28 (22) 22. 12. 83 (46) 15.06.85. Бюл. У 22 (72) В.Н. Буров, А.Б. Евсигнеев и M.À. Федоров (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад, С.П. Королева (53) 620,179.14(088.8) (56) 1. Приборы для неразрушающего контроля. Справочник под ред. Êëþåва В.В. М., 1976, с. 144.

2. Авторское свидетельство СССР .

9 945633, кл. С 01 N 27/90, 1982

{прототип). (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬ

НОЕ УСТРОЙСТВО,,содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый ком- мутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три бло-, ка памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные после-! довательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, о т si и ч à þ ù å åc я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычитания, четвертым блоком памяти, блоком управления и .компенсатором, второй вход которого подключен к генератору, а выход . — к входу усилителя, и соеди-, ненными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков памяти, и вторым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а выход — к второму входу третьего блока вычитания.

61863 2

1 11

Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть использовано в промьпнленности для бесконтактного измерения перемещений неферромагнитных покрытий, измерения

iтолщины диэлектрических покрытий методом вихревых токов.

Известно электромагнитное измерительное устройство, содержащее гЕнератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь, геиератор тактовых импульсов, усилитель, три блока памяти и блок деления P1).

Однако необходимость задания образцовой меры измеряемого параметра и нерегулируемость параметров функции преобразования известного устройства затрудняет его отладку ограничивает область применения и точность измерений.

Наиболее близким к изобретению по

; технической сущности является электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления,коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления (21.

Недостаток данного устройства обусловлен тем, что в результате технологического разброса конструктивных параметров вихретокового преобразователя или изменения условий контроля действительный вид функции преобразования может отличаться от ожидаемой. В то же время в измерительном устройстве не предусмотрена возможность регулировки параметров функции преобразования до требуемых величин, поэтому точность измерений может быть менее ожидаемой, т.е. меньше; чем точность задания аддиS

1S

45 тивного теста Д измеряемого параметра х, кроме того, сужается область 1 использования измерительного устройства.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены

1 к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычитания, четвертым блоком памяти, блоком. управления и компенсатором, второй вход которого подключен к генератору, а выход — к входу усилителя, и соединенными по- . следовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков памяти, и вторым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а выход— к второму входу третьего блока вычитания.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электромагнитного измерительного устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, состоящий из расположенных соосно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 и двух дополнительных измерительных катушек 5 и 6, коммутатор 7, усилитель 8, амплитудный детектор 9

61863 4 чении с помощью коммутатора 7 катушек 5 и 6 возникнут напряжения

Qpg + (> ) X- Ь и Угля = си (1 ) (к 2 явю . tpeбуемая точность измерений х обеспе.чивается только в том случае, если на 1-м участке функции преобразователя толщиномера будут с заданной степенью точности аппроксисироваться указанныки выражениями. Чем выше .

10 заданная то4ность аппроксимации, тем выше точность измерений х. Для обеспечения высокой степени соответствия выражения функции преобразования толщиномера виду уравнения 0

15 a(i! х измерения проводятся в три такта. В первом такте генератор 11 тактовых импульсов приводит коммутаторы 7 н 10 в положения, при которых сигнал с измерительной катушки

20 4 проходит через коммутатор 7 ° векторно суммируется на входе усилителя 8 с некоторым переменным напряжением компенсатора 20, усиливается в усилителе 8, детектируется в ампли25 тудном детекторе 9 и через коммута-. тор 10 поступает в блок 12 памяти.

Во втором и третьем тактах производятся аналогичные операции соответственно с напряжениями катушек 5 и

30 6, которые запоминаются соответственно в блоках 13 и 14 памяти. Выходные сигналы с блоков 12 — 14 памяти после завершения третьего цик ла измерений поступают на блоки 15 и 21 вычитания, выходные сигналы ко35 торых будут соответственно пропори„-u, - u,-u, циональны сигналам

Ь где Ц, ()гр, Uç — результирующие на .

40 пряжения, соответственно равные векторной сумме напряжений Ц,, 0t, U3, снимаемых с катушек 4 †. 6 и некоторого напряжения 0 с компенсатора 20.

0 -0

° 5 . Снгявлю Н яг 2я ВР . являются и производными от выражений U

(i 1)AD

U>p=az(l @+a, которыми описываетс фуйкция преобразования устройства соответственно на первой и второй.половине j-ro участка, соответствующе-: го значениям измеряемого параметра (хх+а) и (х+Ь, х+ 2>3), и по1() 2.(г В этому равны 1 и — аВ локах

2 Гх 2 +д

16 и 22 умножения производится пере3 11 и второй коммутатор 10. Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов

7 и 10, три блока 12 — 14 памяти, подключенные к выходу коммутатора .10, соединенные последовательно блок 15 вычитания, подключенный к выходам блоков 12 и 13 памяти., блок 16 умножения, второй вход которого подключен к блоку 12 памяти, блок 17 вычитания, блок 18 памяти, блок 19 управления и компенсатор 20, второй вход которого подключен к генератору 1, а выход — к входу усилителя 8.

Устройство содержит также блок 2! вычитания, подключенный к выходам блоков 13 и 14 памяти, блок 22 умножения, входами подключенный к блоку

13 памяти и блоку 21 вычитания, а выходом — к второму входу блока 17 вычитания, соединенные последова тельно блок 23 возведения в квадрат, подключенный к выходу блока 13 памя ти, блок 24 вычитания и блок 25 деле ния, и соединенные последовательно блок 26 возведения в квадрат, подключенный к блоку 12 памяти, и масштабный преобразователь 27, выход ко-.. торого подключен к второму выходу блока 25 деления, а второй вход блока 24 вычитания соединен с выходом блока 26 возведения в квадрат. На чертеже показано также контролируемое изделие 28.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающая катушка вихретокового преобразователя 2 питается от генератора 1, частота которого выбирается иэ условия оптимального измерения толщины х диэлектрического покрытия контролируемого изделия 28. Измерительные катушки 5 и 6 .расположены от основной измерительной катушки 4 на расстояниях соответственно и и 2,з.

Напряжение с измерительной катушки

4 векторно суммируется с некоторым выходным напряжением Ц компенсатора 20. При этом возникает суммар ное результирующее напряжение.. которое на отдельном i-м участке функции преобразования толщиномера можно приближенно аппроксимировать выражением вида О, =ol(ii)(х, где

a() †.параметр i --ro участка функции преобразования рассматриваемого толщиномера. Соответственно при подклю« множение сигналов с блоков 15 и 21 вычитания и блоков 12 и 13 памяти, т.е.

3 а„(1} б ol b) м1(1) 21 к 2

116186

4 {,1фХ а о((1) or (1)

2 x+a 2

Выходные сигналы блоков 1 6 и 22 умножения не зависят от х и поступают на блок 17 вычитания, выходной сигнал которого будет определяться степенью 10 различия между параметрами функции преобразования на первой и второй половине 1-ro участка. Если функция преобразования на всем 1-и участке точно аппроксимируется выражением 15 вида 0=а(111(х, то а„(1)= о (11 и выходной сигнал блока 17 вычитания будет равен нулю. В противном случае разностный сигнал поступает на блок

18 йамяти, обеспечивающий завершение ур всех трех тактов измерения с постоянным выходным напряжением компенсатора 20, и далее на блок 19 управления, представляющий собой, например, микродвигатель, соединенный с регулируе- ф мым элементом (например, резистором) компенсатора 20. Разностный сигнал с выхода блока 19 управления изменяет пропорционально своей величине амплитуду или фазу компенсирующего напряже-ЗО ния компенсатора 20, которое в начальный момент как обычно равно по амплитуде напряжению на измерительной катушке 4 без влияния контролируемого изделия и противоположно по направле35 нию„ тем самым меняет параметр а(1 функции преобразования. Затем вновь проводятся три такта измерения, но уже с вновь сформированным компенсирующим напряжением, поступающим с компенсатора 20. Получаются новые значения U)2, которые не равны значениям U в предыдущих З-х.тактах. АнаР логично производится управление вы3

6 ходным напряжением компенсатора 20, если параметры функции преобразования оказываются внбвь не равны. Параметр а(1) функции преобразования коррек тируется до тех пор, пока сигнал с блока 17 вычитания не будет равным нулю. Сформированная таким образом характеристика позволяет производить обработку сигналов и получить высокую точность результата измерения х, Обработка сигналов U u U производится в блоках 23 и 26 возведения в квадрат. Выходной сигнал с блока. 26 возведения в квадрат поступает через масштабный преобразователь 27 на один вход блока 25 деления, на второй вход которого поступает сигнал с блока 24 вычитания. Таким образом, на входы блока 25 деления поступают

2 2 2 сигналы соответственно U -U> = а (11 д

2 Х "Р„ Р и U 22 = а (i) хсзр . Выходной сигнал

11»

2 .

Вавка 25 веланив хД ва вавиU1P у2 ув

1Р 2р сит от величины и стабильности a (r ), По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает за счет постоянной коррекции параметров функции преобразования толщиномера повышенную точность измерений, определяемую точность задания Д, которую можно сделать около угодно малой (менее 2,0X), а также возможность использования толщиномера без перестройки для других родственных задач, например при необходимости проведения измерений в более широких диапазонах изменения измеряемого и мешающих параметров, поскольку данное измерительное устройство позволяет формировать требуемую характеристику в малой области каждого конкретного значения измеряемого параметра.

1161863

Составитель Ю. Глазков

Редактор М. Келемеш Техред М,Надь Корректор А. ТЯско

Заказ 3964/46 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Электромагнитное измерительное устройство Электромагнитное измерительное устройство Электромагнитное измерительное устройство Электромагнитное измерительное устройство Электромагнитное измерительное устройство 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, к неразрушающим методам контроля параметров магнитного поля и качества изделия

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества и параметров покрытий электромагнитным методом и может быть использовано для производства и контроля покрытий

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и изделий методом вихревых токов и может быть использовано для решения задач дефектоскопии электропроводящих изделий

Изобретение относится к неразрушающему контролю и используется при дефектоскопии электропроводящих изделий и поверхности изделий сложной формы

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и предназначено для использования при дефектоскопии электропроводящих изделий с непроводящим немагнитным покрытием переменной толщины для компенсации влияния переменной толщины покрытия

Изобретение относится к области неразрушающего контроля продольно-протяженных изделий, например труб и проката

Изобретение относится к области неразрушающего контроля протяженных металлических изделий, например труб и проката

 

Наверх