Вихретоковое измерительное устройство

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной техн ике. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. Схема устройства позволяет для каждого рабочего участка измерения толщины X неэлектропроводящего покрытия реализовать функцию и а, (1)ЛГ, где а.(i) -коэффициенты пропорциональности на i-M участке. Выходные напряжения U , Uj и 11, снимаемые с трех измерительных катушек вихретокового I преобразователя, расположенных на расстоянии л одна от другой, блоками устройства, реализующими математические операции, преобразуются так, что вьтолняется условие IL + 2U,j 0. В данном режиме выходной сигнал устройства определяется : выражением X d и, /( И) и не зависит от величины и стабильности коэффициента а (i), а точность формирования функции преобразования не зависит от величины отношения д/Х. I ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к автобусном свидкткльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4254769/25-28 (22) 02.06.87 (46) 30.11.88. Бюл. У 44 (71) Куйбьппевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72) А.P.Øèøêèí и .В.Н.Буров (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 945633, кл, С 01 В 7/06, 1982. Авторское свидетельство СССР

Ф 1161863, кл. G 01 N 27/90, 1985. (54) ВИХРЕТОКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТ

РОИСТВО (57) Изобретение относится к конт\ рольно-измерительной технике. Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений. Схема устройства позволяет для каждого ра(51) 4 С 01 В 7/06 G 01 N 27/90 бочего участка измерения толщины Х неэлектропроводящего покрытия реализовать функцию U = а (i) X, где а((1) -коэффициенты пропорциональности на i-м участке. Выходные напряжения U(Бг H .11 ° снимаемые с трех измерительных катушек вихретокового

;,преобразователя, расположенных на расстоянии а одна от другой, блоками устройства, реализующими математические операции, преобразуются так, что

-выполняется условие U + U — 2U = О, г г

В данном режиме выходной сигнал устройства -определяется выражением Х =

= 4 U) /(U U) ) H не зависит oT BOIH

Я 2 чины и стабильности коэффициента а (i), а точность формирования функцйи преобразования не зависит от величины отношения и /Х. 1 ил.

1441180

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемеще,ния металлических изделий, а также для измерения толщины диэлектрических покрытий на неферромагнитных материалах.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазо- lp на измерений за счет более точного формирования функции преобразования.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно генератор.1, вихретоковый преобразователь 2, состоящий из расположенных сорсно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 индуктивности и двух дополни- 2р тельных измерительных катушек 5 и 6 индуктивности, расположенных соответственно на. расстоянии 4 и 24 от основной измерительной катушки 4, коммутатор 7, усилитель 8 мощности, ам- 25 плитудный детектор 9 и второй коммутатор 10. Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов 7 и 10, три 3р блока 12 — 14 памяти, подключенные к выходам коммутатора 10, последовательно соединенные первый блок 15 возведения в квадрат, подключенный .к выходу первого блока 12 памяти, первый масштабный преобразователь 16 .и блок 17 деления, последовательно соединенные второй блок 18 возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока 13 памяти, и первый 40 блок 19 вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого бло ка 15 возведения в квадрат, а выход— к второму входу блоха 17 деления, Устройство содержит также после- 45 довательно соединенные третий блок

20 возведения в квадрат, подключенный к выходу третьего блока 14 памяти, сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу первого блока 50

15 возведения в квадрат, второй блок

22 вычитания, второй вход которого через масштабный преобразователь 23 с коэффициентом преобразования, равным двум, подключен к выходу второго блока 18 возведения в квадрат, четвертый блок 24 памяти, блок 25 управления и компенсатор 26, второй вход которого подключен к выходу re2 нератора 1, а выход — к входу усилителя 8. Преобразователь 2 размещается на поверхности контролируемого изде лия 27.

Устройство работает следующим образом.

Возбуждающая катушка 3 вихретокового преобразователя 2 эапитывается от генератора 1, частота которого выбирается из условия оптимального измерения толщины Х диэлектрического покрытия контролируемого изделия 27.

Измерительные катушки 5 и 6 расположены от основной измерительной катушки 4 на расстояниях соответственно 4 и 24. Измерительные катушки 4,5 и 6 по очереди с помощью коммутатора

7 подключаются к усилителю 8 и их сигналы векторно суммируются с некоторым выходным компенсирующим напряжением U„ компенсатора 26. При этом возникают суммарные результирующие напряжения 111 U и ПЗq которые при некотором оптимальном значении компенсирующего напряжения U< пг будут соответственно равны U< а (i}JX, U = à (i) x+d и U>= à (i)G бед, где Б,, U> и U> — суммарное результирующее напряжение при подключении катушек 4,5 и 6 соответственно, а

a„(i) — коэффициент пропорциональности на i-м участке. Если величина

Ug не равна U oa, то суммарное ре- зультирующее напряжение отличается от ожидаемого на некоторую величину а (i), независящую от измеряемого параметра, Для обеспечения высокой степени соответствия выражения. функции преобразования устройства заданному виду уравнения U = a (i) ГХ, измерения проводятся в три такта.

В первом такте измерения генератор 11 тактовых импульсов приводит коммутаторы 7 и 10 в положение, при которых выходное напряжение с измерительной катушки 4 векторно суммируется с U„, усиливается усилителем

8, детектируется в амплитудном детекторе 9 и через коммутатор 10 поступает в блок 12 памяти.

Во втором и третьем тактах измерения производятся аналогичные операции соответственно с выходными напряжениями катушек 5 и 6 индуктивности, которые запоминаются соответственно в блоках 13 и l4 памяти. После проведения трех тактов измерения

41180

45 получим равенство

55 з 14 в блоке 12 памяти будет. храниться величина U = à (i))!Х + а,(i), в блоке

13 — величина U< a (i) Х +Д +

+ a (i), в блоке 12 — величина U = а (i) (Х + 2а + a, (i). Величина 2В сформированная с помощью блока 18 возведения в квадрат и масштабного преобразователя 23 с коэффициентом преобразования, равнь)м двум, поступает на второй вход блока 22 вычитания. Величина (U, + U ), сформирован2 г ная с помощью блоков 20,15 возведения в квадрат.и сумматора 21, поступает на первый вход блока 22 вычита" ния, Величина U = U + U — 2U с выЯ 2 2 .(. 1 . 3 хода блока 22 вычитания поступает в блок 24 памяти и запоминается в нем.

Блок 25 управления, представляющий собой, например, микродвигатель, соединенный с регулируемым элементом (например, резистором) изменяет амплитуду или фазу компенсирующего напряжения на величину, пропорциональную величине U . .Затем вновь проводят три такта йзмерения, но уже с вновь сформированным компенсирующим напряжением, поступающим с компенса-. тора 26. Величина компенсирующего напряжения меняется до тех пор, пока

U . не станет равным ну)во, т.е, не

2 2 2 выполнится равенство U, + U,- 2U,= О. . Если в это равенство подставить выражения 1!у = а, (з.) !/Х + а,р (i)

С = а,(() ГХ +Ь + а,(i), В

= а (() X+ 2а + аа(т) и упростить полученное выражение, то получим

2а, (i)a, (1) (dX + КХ + 2d- 2IIX +d)= 0.

et

Применив тождество Л+ = 1 + — — 212 8

Q2

2а (i)а (1))!х(- — 2) z О.

Величина 2а, ()а„(д)1Х вЂ” — равна

4 нулю только в том случае, если а (i)= — О, так как величины Х, а (1) и заведомо не равны нулю. Поэтому после коррекции выходного напряжения вихретокового преобразователя 2 функция преобразования толщиномера точно описывается выражением U = à (i)!/Х

1 и не зависит от отношения . Выходной г

Х сигнал U блока 15 возведения в квадрат поступает через масштабный преобразователь 16 на второй вход блока !7 деления в виде U 4 . Величина

2 (U поступает на первый вход блока 19 вычитания, на второй вход которого

2 поступает величина Ui. Таким образом, на входы блока 17 деления поступают. сигналы U — U,= à, (i) 4 и U, 4

2 2 2

=. а (i)X 4, . Выходной сигнал блока

17 деления Х = (4 U )/(U — П ) не

2 зависит от величины и стабильности а (i).

Таким образом, устройство формирует необходимый вид функции преобразования, что обеспечивает высокую точность измерения. Точность измерения не зависит от соотношения величин 4 и Х, что позволяет уменьшить требования к точности изготовления датчика (за счет увеличения величины Ь ). и расширить диапазон изменения измеряемых параметров без снижения точности измерения, так как точность формирования необходимого вида функции преобразования не зависит от от4 ношения формула изобретения

Вихретоковое измерительное уст" ройство, содержащее последовательно сбединенные генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор и второи коммутатор, три блока памяти, входы которых подключены к соответствующим, выходам второго коммутатора, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, последовательно соединенные первый блок возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, пер» вый масштабный преобразователь и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, последовательно соединенные второй блок возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу второго блока памяти, и первый блок вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого блока возведения в квадрат, а выход — к второму входу блока деления, а также последовательно соединенные второй блок вычитания, четвертый блок памяти, блок управления и компенсатор, второй вход которого подключен к генератору, а выход — к входу усилителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, Составитель 8. Крапивин

Техред M. Ходанич Корректор С. Черни

Редактор М. Келемеш

Заказ 6275/42

Тираж 680

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

5 1441 с целью повышения точности и расшире- ния диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными третьим блоком возведения в квадрат, 5 вход которого подключен к выходу третьего блока памяти, и сумматором, второй вход которого подключен к выходу первого блока возведения в

180 6 квадрат, а выход — к первому входу второго блока вычитания, и вторым масштабным преобразователем, с коэффициентом преобразования равным двум, вход которого подключен к выходу второго блока возведения в квадрат, а выход — к второму входу второго блока вычитания,