Способ бесконтактного измерения температуры поверхности металла

 

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ TE fflEPATУPЫ ПОВЕРХНОСТИ МЕТАЛЛА путем возбуждения в нем вихревых токов и измерения угла сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания возбуждающей катушки, о т личающийс . я тем, что, с целью повышения точности, предварительно производят измерение угла сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки при начальной температуре и начальной частоте питающего напряжения, после нагрева детали изменяют частоту напряжения питания катушки до тех пор, пока угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки не станет равным углу сдвига фаз при начальной температуре и начальной частоте , после чего по отношению конечной и начальной частот судят о температуре поверхности металла.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1)) (51)4 G 01 К 7/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ„

К АВТОРСКОМУ CBMQETHlbCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3667916/24-10 (22) 11.10.83 (46) 15.10.85. Бюл. Р 38 (72) Н.N.Ëèöûí, В.А.Панов и А.В.Корноушкин (71) Пермский политехнический институт (53) 536.516.2(088.8) (56) Методы неразрушающих испытаний.

Под ред. P.Èàðïà, N. Мир, 1972, с.359.

Авторское свидетельство СССР 273480, кл. G 01 К 7/38, 15.06.76. (54)(57) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ "IETAJIЛА путем возбуждения в нем вихревых токов и измерения угла сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания возбуждающей катушки, о т— л и ч а ю m и и с. я тем, что, с целью повышения точности, предварительно производят измерение угла сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки при начальной температуре и начальной частоте питающего напряжения, после нагрева детали изменяют частоту напряжения питания катушки до тех пор, пока угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки не станет равным углу сдвига фаз при начальной температуре и начальной частоте, после чего по отношению конечной и начальной частот судят о температуре поверхности металла.

1185122

Изобретение относится к температурным измерениям и может быть использовано в информационно-измерительных системах, а также в системах контроля технологических прбцессов. 5

Целью изобретения является повышение точности измерения температур поверхности неравномерно прогретого тела за счет устранения изменения глубины проникновения электромагнитного поля в испытуемый образец при изменении его температуры.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — схема цифрового фазомет- 15 ра.

Устройство для реализации ñïîñîба содержит одновибратор I, двоичный счетчик 2, ключ 3, генератор 4 для прямоугольных импульсов, цифро- 20 аналоговый преобразователь (ЦАП) 5, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 6, управляемый .генератор 7 гармонических колебаний, усилитель

8 мощности, трансформатор 9 тока, 25 возбуждающую катушку 10, цифровой фазометр 11, схему 12 совпадения, триггер 13, регистр 14, выход 15 которого является выходом устройства.

Цифровой фазометр 11 с входами 16, 30 входящий в состав устройства, содержит генератор 17 прямоугольных импульсов, компараторы 18 и 19, инверторы

20 и 21 схемы 22, 23 и 24 совпадения, двоичные счетчики 25 и 26, цифроу5 аналоговые преобразователи 27 и 28, умножающий аналого-цифровой преобразователь 29.

Кроме того, в состав устройства для реализации способа входят регистр4О

30, одновибратор 31, кнопка 32, схема ИЛИ 33 и регистр 34.

Способ бесконтактного измерения температуры реализуется следующим образом. 45

В режиме замера z» запоминания угла сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки при начальной температуре изделия и начальной частоте питающего напряжения устройство функционирует следующим образом. Нажатие кнопки 32 "Установка" запускает одновибратор 31, положительный импульс которого через схему ИЛИ 33 сбрасывает счетчик 2 в "0". При этом генератор 7 гармонических колебаний, управляемый напряжением с выхода ЦАП

5, начинает вырабатывать колебания с начальной частотой, которые поступают на возбуждающую катушку 10. Испытуемый образец, обладающий начальной температурой и помещенный в катушку 10, создает некоторый начальный угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки 10, который измеряется фазометром 11 и в виде кода подается на вход регистра 34. По заднему фронту. импульса одновибратора

31 этот код запоминается в регистре.

34. Схема готова к режиму измерения температуры поверхности нагретого образца.

Фазометр работает следующим образом.

Напряжения, между которыми измеряется фаза, подаются на один из яходов компараторов 18 и 19, другой вход которых заземлен. В интервале времени, когда оба входных сигнала отрицательны, компараторы 18 и 19 находятся в состоянии логического "0", при этом на выходе схемы И 24 присутствует сигнал логической "1, который обнуляет при этом счетчики 25 и 26. В момент, когда величина входного напряжения, поступающего на вход компаратора 18, становится положительной, срабатывает компаратор 18, который через схемы И 22 и 23 разрешает счет импульсов генератора 17 двоичными счетчиками 25 и 26. В момент, когда величина входного напряжения, поступающего на вход компаратора 19, становится положительной, срабатывает компаратор 19, который запрещает подачу импульсов в счетчик 26. Преобразование заканчивается, когда величина напряжения, поступающего на вход компаратора 18, становится снова отрицательной. В этот момент запрещается подача импульсов в счетчик.

25 и подается синхросигнал, запускающий в работу АЦП 29, на вход опорного напряжения которого поступает напряжение с выхода ЦАП 27, величина которого пропорциональна длительности полупериода входного напряжения, а на вход преобразования поступает напряжение с выхода ЦАП 28, величина которого пропорциональна времени, на которое сдвинуты один относительно другого входные сигналы. При этом на выходе АЦП 29 появляется код, значение которого пропорционально углу сдвига фаз между входными напряжениями. Импульсы генератора 7 через отз 1185 крытый ключ 3 увеличивают значение кода в счетчике 2, что приводит к увеличению частоты гармонических колебаний в катушке 10. В зависимости от частоты и температуры поверхности изделия меняется угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи питания катушки 10, меняется и соответствующий этому углу код на выходе фазометра 11. При некоторой частоте 1п колебаний генератора 7 значения кодов на выходе фазометра 11 и в регистре 34 совпадают, что соответствует моменту равенства угла сдвига фаз при начальной температуре поверхности изделия и начальной частоте.и текущего угла сдвига фаз. При этом на выходе схемы 12 срвпадения появляется

122 4 положительный импульс, которыи сбрасывает триггер 13. Сброс триггера

13 осуществляется по переднему фрон- ту этого импульса. Триггер 13 запрещает прохождение импульсов через ключ 3 на счетчик 2 и тем самыми зафиксирует в счетчике 2 код, соответствующий конечной частоте. Этот код поступает в ПЗУ 6, где записаны таблицы соответствия отношения конечной и начальной частот и измеряемой температуры поверхности изделия. Выходной код ПЗУ 6, соответствуяиций измеренному значению температуры., по сигналу схемы 12 совпадения запоминается в регистре 14 и поступает на выход 15 устройства.

1185122

Составитель Н.Иакаров

Редактор Н.йвыдкая Техред 8.Палий Корректор О.Луговая

Заказ 6352/34 Тираж 896 - Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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