Магнитный толщиномер покрытий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании. Повыщение точности измерения и упрощение толщиномера достигается путем автоматической компенсации нелинейности характеристики и исключения цифрового линеаризатора. При изменении толщины покрытия сигнал первичного магниточувствительного преобразователя 2 меняется по гиперболическому закону. В результате преобразования с помощью замкнутой системы управления , включающей управляемые усилители 5 и 9 и блок 10 автоматического регулирования усиления, зависимость сигнала на выходе управляемого усилителя 5 от толщины покрытия линеаризуется и обеспечивается высокая точность измерения. Благодаря этому исключается необходимость в применении цифрового линеаризатора, что упрощает толщиномер. 1 ил. € (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 G 01 В 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4138278/25-28 (22) 24.10.86 (46) 30.03.88. Бюл. № 12 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) С. Н., Шубаев, И. Н. Назаров и Ю. К. Федосенко (53) 620.179.14 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В. В. Клюева, кн. 2, М.: Машиностроение, 1986, с. 60.

Толщиномер магнитный МТ-40НЦ. Паспорт Иа2.778.098.ПС, М., 1982. (54) МАГНИТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины немагнитных покры„„Я0„„1384929 А 1 тий на ферромагнитном основании. Повышение точности измерения и упрощение толщиномера достигается путем автоматической компенсации нелинейности характеристики и исключения цифрового линеаризатора. При изменении толщины покрытия сигнал первичного магниточувствительного преобразователя 2 меняется по гиперболическому закону. В результате преобразования с помощью замкнутой системы управления, включающей управляемые усилители 5 и 9 и блок 10 автоматического регулирования усиления, зависимость сигнала на выходе управляемого усилителя 5 от толщины покрытия линеаризуется и обеспечивается высокая точность измерения. Благодаря этому исключается необходимость в применении цифрового линеаризатора, что упрощает толщиномер. 1 ил.

1384929

К„,= — =-(Х+Х ).

B B

U А (4) = — ° Х.

Хо (5) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании.

Цель изобретения — повышение точности измерений и упрощение достигается путем автоматической компенсации нелинейности характеристики первичного магниточувствительного преобразователя и исключения цифрового линеаризатора.

На чертеже представлена структурная схема магнитного толщиномера покрытий.

Магнитный тол щиномер содержит последовательно соединенные источник 1 питания первичного преобразования, первичный магниточувствительный преобразователь 2, блок 3 предварительной обработки сигнала, блок 4 установки нуля, регулируемый усилитель 5, масштабный усилитель 6, аналогоцифровой преобразователь 7 и индикатор 8, регулируемый усилитель 9 и блок 10 автоматической регулировки усиления. Вход усилителя 9 соединен с выходом блока 3 обработки сигнала, выход усилителя 9 — с входом блока 10 автоматической регулировки усиления, выход блока 10 соединен с управляющими входами регулируемых усилителей 5 и 9.

Первичный магниточувствительный преобразователь 2 может быть выполнен, например, на основе постоянного магнита с чувствительным элементом в виде магниторезистора, датчика Холла и т. п., или же быть магнито-индукционного типа с ферромагнитным сердечником с обмотками, запитываемым переменным током. В соответствии с этим источник 1 питания будет источником постоянного тока или генератором переменного тока. Блок 3 предварительной обработки сигнала содержит усилитель и при питании первичного магниточувствитель ного преобразователя 2 переменным током детектор.

Регулируемые усилители 5 и 9 могут представлять собой обычные усилители, на входах которых включены управляемые делители, состоящие, например, из постоянного резистора в верхнем плече и полевого транзистора в нижнем. В этом случае управляющее напряжение подается на затвор транзистора. Блок 10 автоматической регулировки управления представляет собой цепь, содержащую усилительную схему, резистивный делитель и фильтр (например, RC-типа) препятствующий возникновению паразитных колебаний.

Толщиномер работает следующим образом.

Источник 1 запитывает чувствительный элемент первичного магниточувствительного преобразователя 2 постоянным или переменным током, сигнал с преобразователя 2 усиливается в блоке 3 предварительной обработки сигнала и, если надо, детектируется.

На выходе этого блока зависимость сигнала

5 10

Ui от измеряемой толщины Х покрытия име- ет вид:

U<=—

А

X+Xo (1) где А и Хо — некоторые константы.

При Х=О величина Ui имеет максимальА ное значение, равное — . хо

В блоке 4 установки нуля из сигнала U> вычитается некоторое напряжение Uo такое, чтобы сигнал 1/г, имеющийся на выходе блока 4, был равен нулю при Х=О. Очевидно, А это произойдет при Uo—

Установка величины Uo осуществляется при настройке толщиномера перед измерением путем размещения первичного магниточувствительного преобразователя 2 на образце основания без покрытия и вращением ручки, управляющей величиной Uo, до получения нулевых показаний. После этого зависимость сигнала Уг на выходе блока 4 установки нуля будет иметь вид:

А„

1. г= (2)

Хо(Х+ Хо)

В этой формуле знак не учитывается.

Напряжение U подается на вход регулируемого усилителя 9, охваченного системой автоматического регулирования. Поэтому на выходе регулируемого усилителя 9 получается некоторое напряжение (lз, остающееся приблизительно постоянным во всем диапазоне измерения Ui. т. е.:

U =K Уi= 5=const, (3) где К„„— коэффициент усиления регулируемого усилителя 9, изменяемый электрически по входу управления.

С учетом (1) получаем из (3) Рассмотрим случай, когда регулируемые усилители 5 и 9 одинаковы. Поскольку их управляющие входы объединены, то коэффициент усиления регулируемого усилителя 5 будет определяться тем же выражением (4). Однако на вход усилителя 5 подается напряжение, описываемое выражением (2).

В силу этого напряжение U4 на выходе регулируемого усилителя 5 будет выражаться следующим образом

Ах В 14 — 1г Кд — Х (Х+Х ) ° «А(Х+Хо)=

Отсюда видно, что полученное на выходе усилителя 5 напряжение уже линейно зависит от измеряемой толщины Х покрытия, 1384929

Формула изобретения

Составитель П. Шкатов

Редактор О. Спесивых Техред И. Верес Корректор М. Максимишинец

Заказ 1119/36 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К вЂ” 35, Раугрская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 что и требовалось осуществить. Далее Ui подается на масштабный усилитель 6, в котором осуществляется установка масштаба напряжения таким образом, чтобы в итоге на индикаторе получить показания в единицах толщины (мм или мкм).

Калибровка выполняется с помощью меры толщины, соответствующей верхней границе диапазона измерений. После усилителя 6 сигнал подается на аналого-цифровой преобразователь 7, а с него на индикатор 8, который показывает результат измерений.

Магнитный толщиномер покрытий, содержащий последовательно соединенные источник питания, первичный магниточувствительный преобразователь, блок предварительной обработки сигнала и блок установки нуля, последовательно соединенные масштабный усилитель, аналого-цифровой

5 преобразователь и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения и упрощения, он снабжен двумя регулируемыми усилителями и блоком автоматической регулировки усиления, подключенным входом к выходу второго регулируемого усилителя и выходом — к управляющим входам первого и второго управляемых усилителей, первый управляемый усилитель включен между выходом блока установки нуля и входом масштабного усилителя, а

15 второй управляемый усилитель входом соединен с выходом блока предварительной обработки сигнала.