Электромагнитный толщиномер покрытий

 

1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЬЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ, содержащий вихретоковьй преобразователь, соединенные последовательно генератор и блок обработки сигнала и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений , он снабжен коммутатором, выход которого подключен к блоку обработки сигнала, соединенными последовательно переключателем, подключенным к выходу блока обработки сигнала. и блоком памяти, соединенными последовательно компаратором, один вход которого подключен к блоку обработки сигнала, а другой - к блоку памяти, блоком управления, выход которого подключен к компаратору, счетчиком, блоком постоянной памяти, согласующим блоком, выходы которого соединены с входами индикатора, а вихретоковьй преобразователь выполнен в виде соосных катушек, подклю ченньпс к коммутатору, число которых выбрано из условия, чтобы расстояние между соседними катушками было меньше допустимой абсолютной погрешности , а расстояние между крайними катушками равно диапазону измерения . 2. Толщиномер по п.1, о т л и чающийся тем, что он снабжен блоком интерполяции, включенным между выходом компаратора и вторым входом согласующего блока, выполненного в виде сумматора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (I! ) 1743 А (51)4 G О) N 27 90.ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3716072/25-28 (22) 28.03.84 (46) 30.12.85. Бюл.й 48 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) С.Н.Шубаев (53). 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 560129, кл. 6- Ol. 7/06, 1965.

Прибор MT-40 НЦ, Паспорт ИЛ.

2.778.098 ПС. (54) (57) 1, ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ, содержащий вихретоковый преобразователь, соединенные последовательно генератор и блок обработки сигнала и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, он снабжен коммутатором, выход которого подключен к блоку обработки сигнала,. соединенными последовательно переключателем, подключенным к выходу блока обработки сигнала, и блоком памяти, соединенными последовательно компаратором, один вход которого подключен к блоку обработки сигнала, а другой — к блоку памяти, блоком управления, выход которого подключен к компаратору, счетчиком, блоком постоянной памяти, согласующим блоком, выходы которого соединены с входами индикатора, а вихретоковый преобразователь выполнен в виде соосных катушек, подключенных к коммутатору, число которых выбрано из условия, чтобы расстояние между соседними катушками было меньше допустимой абсолютной погрешности, а расстояние между крайними катушками равно диапазону измерения.

2. Толщиномер по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что он снабжен блоком интерполяции, включенным между выходом компаратора и вторым входом согласующего блока, выполненного в виде сумматора.

1 1201743 2

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины покрытий на металлических деталях методом вихревых токов.

Целью .изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.l представлена структурная схема толщиномера; на фиг.2 и

3 — положения преобразователя толщиномера для калибровки и измерения соответственно.

Толщиномер содержит вихретоковый. преобразователь 1, выполненный в виде набора соосно расположенных катушек индуктивности, число t4 которых в первом варианте выбрано-из условия, чтобы расстояние между соседними катушками было меньше допустимой абсолютной погрешности измерений. Расстояние между крайними катушками в обоих вариантах равно диапазону измерения.

Толщиномер . содержит также коммутатор 2, ко входам которого подключен вихретоковый преобразователь соединенные последовательно генератор 3, блок 4 обработки сигналов, ко входу которого подключен коммутатор 2, компаратор 5, блок 6 управления, к выходу которого подключен вход управления коммутатора 2, счетчик 7, блок 8 постоянной памяти, согласующий блок 9 (для йервого варианта) и индикатор 10. Ь„ = Н вЂ” Н„ устройство содержит также соединен- или иэ равенства ные последовательно переключатель

ll и блок 12 памяти, включенные между первым и вторым входами компа" ратора 5. Для управления преобразователя устройство содержит дополнительно блок 13 интерполяции, включенный между выходом компаратора 5 и вторым входом блока 9, выполненного в виде сумматора.

Ю

SS

Толщиномер работает следующим образом.

Перед началом измерений производится калибровка толщиномера, для чего вихретоковый преобразователь 1 устанавливается на образец основания 14 без покрытия 15 (фиг.2) . Блок 6 управления устанав ливает коммутатор 2 в положение, когда подключена верхняя катушка, с помощью переключателя ll блок 12 памяти подключается к выходу блока

4 обработки сигнала. Амплитуда и фаза сигнала, снимаемого с катушки, зависят от расстояния Н (фиг.2) до металла основания 14, В блоке 4 обработки сигнала сигнал выделяется,производится его обработка, например по амплитудно-фазовому способу, с целью обеспечения отстройки от влияния свойств металла основания 14 (электропроводность

1п и др.) . Выпрямленный сигнал в виде постоянного напряжения поступает через замкнутый контакт переключателя 11 на вход блока 12 памяти.

В блоке 12 памяти происходит запоминание уровня сигнала на верхней катушке при установке вихретокового преобразователя 1 на основание 14 без покрытия 15. После этого толщиномер готов к измерениям. При измерении вихретоковый преобразователь 1 устанавливается на основание

14 с покрытием 15 (фиг.3) . За счет наличия покрытия все катушки оказываются приподнятыми над поверхностью основания 14, и на том месте, где при калибровке находилась верхняя катушка, оказывается некоторая промежуточная катушка, сигнал от которой равен первоначальному сигналу на верхней катушке при калибровке.

Найдя по величине этого сигнала катушку соответствующую,,можно определить измеряемую толщину покрытия ks равенства

1„= Н„ (1) где Н„ — расстояние между найденной катушкой индуктивности и рабочим торцом вихретокового преобразователя 1 (фиг.3); Н» — расстояние между найденной соответствующей катушкой и верхней катушкой.

Н, Н, Нц, будучи конструктив- ными параметрами вихретокового преобразователя 1, известны. Для упрощения был рассмотрен случай, когда толщина покрытия оказалась в точносI ти равной расстоянию Н„

Поиск соответствующей катушки осуществляется следующим образом.

Блок 6 управления выдает команды (импульсы), по которым коммутатор 2 поочередно подключает к генера« тору 3 и блоку 4 .обработки сигнала катушки вихретокового преобразователя 1, начиная, например, с нижней, 201743 4

15

55

3 1

На каждую катушку при этом подается ток от генератора З,сигнал, снятый с катушки, обрабатывается в блоке 4 обработки сигнала, и подается на вход компаратора 5, в котором происходит сравнение напряжения сигнала с уров- нем, заполненным в блоке 12 памяти.

До тех пор, пока между этими напряжениями имеется отличие и их разность сохраняет знак, блок 6 управления продолжает. последовательно переключать катушки. Как,только указанные напряжения сравняются (что будет свидетельствовать о том, что к схеме оказалась подключенной катушка, расположенная на расстоянии от поверхности основания 14) или их разность изменит знак, на выходе компаратора 5 появится сигнал, который остановит выдачу команд блоком 6 управления..Счетчик 7, производящий счет команд (импульсов), поступающих с выхода блока 6 управления, перестанет их считать и в нем будет зафиксировано число, соответствующее номеру найденной катушки.

Это число, например, в параллельном коде с выходов счетчика 7 поступает на адресные входы блока 8 постоянной памяти. В нем хранятся значения измеряемой толщины h„, соответствующие номеру каждой катушки.

Таким образом, при подаче на адресные входы блока 8 постоянной памяти номера найденной соответствующей катушки на его выходе (выходах) появится в цифровом коде значение, соответствующее толщине покрытия, которое, пройдя через согласующий блок 9, поступит на индикатор IO для высвечивания результата измерения на цифровом табло.

Таким образом осуществляется измерение при выполнении толщиномерапо первому варианту.

Расстояния между катушками 14К в простейшем случае одинаковы, хотя они могут быть и различны.

Число N катушек не менее 3, так как иначе невозможно измерить никакое значение толщины, кроме самого значения Н . Выше был рас- смотрен случай, когда толщина покрытия оказалась кратной расстоянию между катушками. Когда это не так (уровень Н оказался между какимито катушками), необходимая точность измерения в первом варианте обеспечивается выбором числа катушек

1 1 из условия, чтобы расстояние между ними было меньше допустимой погрешности измерения. В этом случае при толщине Ь», значение которой лежит между Н„ и Н + высвечивание на табло индикатора 10

I 1 значения Н„ или Н„+„ приведет к ошибке, не превьппающей допустимую погрешность. При дополнении толщиномера блоком 13 интерполяции число катушек N не подчиняется условию, чтобы расстояние между ними быпо меньше погрешности, так как оно может оказаться большим и вихретоковый преобразователь 1 получится сложным технологически и конструктивно. Для упрощения преобразователя число катушек выбирается сравнительно небольшим, так что расстояние между ними превышает допустимую погрешность.В этом случае в схеме толщиномера используется блок 13 интерполяции. При втором варианте работа толщиномера протекает так же, как описано вьппе

I в случае, если Ь» = Н . При

1 толщине покрытия, значение которой

1 лежит между Н„и Нк+, с выхода компаратора 5 снимается напряжение являющееся разностью между тем уровнем, который хранится в блоке 12 памяти, и фактическим уровнем сигнала, снимаемого с блока 4 обработки сигнала.

В блоке 13 интерполяции вьгчисляется дополнительное значение дух толщины, на которое отличается ре.! альная величина 6» от Н (или от

Н„ 1 . Это вычисление может осуществляться по формуле

4Ь

6U (2)

Ф

Бо где величина S - крутизна наклона характеристики преобразователя в точке 1 » = Н . Величина So вводится в блок 13 интерполяции как один иэ параметров его схемы и может устанавливаться при первоначальной настройке толщиномера. Формула (2 записана для случая линейной интерполяции,.хотя возможно применение интерполятора более высокого порядка.

На выходе блока 13 интерполяции вычисленное добавочное значение hbq представляется в цифровом виде и подается на дополнительный вход сумматора 9. В сумматоре 9 произвоГНОфцуцр 4

РсноРауир у .

Аея юг.2

Составитель Ю.Глазков

Редактор Н.Горват ТехредТ.Дубинчак Корректор C.черни

Заказ 7998/45 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

- дится суммирование чисел, поступающих с блоков 8 и 13 и выражающих соответственно значения толщины (l) и поправки (2 ). На выходе суммато1201743 4 ра 9 появляется их сумма, выражающая точное значение измеряемой толщины, которое и высвечивается на индикаторе 10.