Вихретоковое измерительное устройство

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерений расстояний до поверхности электропроводящих неферромагнитных объектов и их виброперемещений. Повышение точности измерения достигается путем подавления влияния вариации температуры и удельной электрической проводимости за счет получения и обработки дополнительной измерительной информации. Дополнительная информация поступает с выходов второго и третьего измерительных каналов, подключенных к дополнительным измерительным катушкам 3 и 4 вихретокового преобразователя 1. Каждое из выходных напряжений аппроксимируется экспоненциальной зависимостью с коэффициентами, подлежащими определению и включающими измеряемое расстояние от торца вихретокового преобразователя 1 до поверхности изделия 30. Требуемые операции выполняются блоками 10,19,21,26 вычитания, блоками 11,13,20,27,28 деления, функциональными преобразователями 12,29 и масштабным преобразователем 14. Показания регистратора 15 практически не зависят от вариации температуры и удельной электрической проводимости изделия 30. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 (11) 1 51)5 С 01 М 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H Д ВТОРСЯОММ СВМДЕП!ЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4422589/25-28 (22) 06,05,88 (46) 23.04.90. Бюл. ¹ 15 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П,Королева (72) Н,Е,Конюхов, А.P.Øèøêèê и В,Н,Буров (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1161863, кл, С 01 Я 27/90, 1985 °

Авторское свидетельство СССР № 1467402, кл, С 01 Н 11/00, 29.02 ° 88, (54) ВИХРЕТОКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерений расстоянии до поверхности электропроводящих неферромагнитных объектов и их внброперемещений. Повышение точности измерения достигается путем подавления влияния вариации температуры и удельной электрической проводимости за счет полу2 чения и обработки дополнительной измерительной информации. Дополнительная информация поступает с выходов второго и третьего измерительных каналов, подключенных к дополнительным измерительным катушкам 3 и 4 вихретокового преобразователя 1, Каждое из выходных напряжений аппроксимируется экспоненциальной зависимостью с коэффициентами подлежащими определению и включающими измеряемое расстояние от торца вихретокового преобразователя 1 до поверхности изделия 30, Требуемые операции выполняются блоками 10, 19, 21, 26 вычитания,,блоками 11, 13, 20, 27, 28 деления, функциональными преобразователями 12, 29 и масштабным преобразователем 14, Показания регистратора 15 практически не зависят от вариации температуры и удельной электрической проводимости изделия 30.

2 ил.

1559278

Изобретение относится к неразрушающему контролю н может быть использовано для измерения расстояний до поверхности электропроводящих неферромагнитных объектов-и их вибропереS мещеннй, Цель изобретения " повышение точ- ности измерения - достигается путем подавления влияния вариации темпера» туры и удельной электрической проводимости за счет получения и обработки дополнительной информации.

На фиг.) представлена структурная схема вихретокового измерительного устройства; на фиг.2 - графики, поясняющие его работу.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь l, состоящий из основной измерительной катушки 2, двух дополнительных измерительных катушек

З.и 4, расположенных по обе стороны от основной,измерительной катушки 2 йа расстоянии от нее, и.возбуждающей катушки 5, генератор 6 ° подклю-, ченный к катушке 5, последовательно " соединенные первый линейный усилитель

7, подключенный к катушке 2, первый детектор 8, первый фильтр 9 нижних частот, четвертый блок 10 вычитания, третий блок 11 деления, первый функцибнальный преобразователь 12, четвертый блок 13 деления, масштабный преобразователь 14 и регистратор 15, . последовательно соединенные второй.

:линейный усилитель 16, подключенный к измерительной катушке 4, второй детектор 17, второй фильтр 18 нижних . частот, первый блок 19 вычитания, . первый блок 20 деления, второй блок

21 вычитания и интегратор 22, последовательно соединенные третий линейный усилитель 23, подключенный к измерительной катушке 3, третий детектор 24, третий фильтр 25 нижних частот, третий блок 26 вычитания и второй блок 27 деления, выход которого подключен к второму входу блока 21 .вычитания, последовательно соединенные пятый блок 28 деления, первый и второй входы которого подключены к выходам первого блока 19 вычитания и третьего блока 26 вычитания соответственно, и второй функциональный преобразователь 29> выход которого подключен к второму входу четвертого блока

13 деления, причем выход интегратора

22 соединен с вторыми входами первого блока 19 вычитания, третьего блока

26 вычитания, четвертого блока 10 вычитания и .третьего блока 11 деления, а выход четвертого блока IO вычитания также соединен с вторыми входами первого блока 20 деления и второго блока 27 деления. На фиг,l также показано контролируемое изделие 30.

Линейный усилитель 7, детектор 8 и фильтр 9 нижних частот, линейный усилитель 16, детектор 17 и фильтр 18 нижних частот, а также линейный усилитель.23, детектор 24 и фильтр 25 нижних частот образуют первый, второй и третий измерительный каналы соот-. ветственно.

Устройство работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 1 запитывают с помощью генератора 6 током с частотойЯ . В данном устройстве в качестве информативных сигналов используются снимаемые с измерительных катушек 3-5 амплитуды выходных напря» жений> зависящие от магнигного поля вихревых токов, наведенных катушкой

5 в изделии 30, Анализ известных за-; висимостей позволил аппроксимировать зависимости амплитуды выходного напряжения Uz» от величины расстояния Х выражением вида Ч ы„ =а ()-e ), справедливость которого подтверждают зависимости, изображенные на фиг,2, где ао ai — коэффициенты1 а 1 о амплитуда выходного напряжения вихревого преобразователя 1 при отсутствии контролируемого иэделия 30.

Выходные напряжения с измерительных катушек 2-4 соответственно независимо усиливаются линейными усилителями 7, 16 и 23 и выпрямляются детекторами 8, 1.7 и 24, С помощью фильтров 9, 18 и 25 нижних частот выделяют-. ся постоянные составляющие V<, Vg u

V> усиленных и выпрямленных сигналов с катушек 2-4 соответственно. Частоты среза Q фильтров 9, 18 и 25 должны удовлетворять условию Я сЯ, àG), где Я - максимально возможная частота вибрации контролируемого изделия

30. Таким образом, на выходе фильтров 9, 18 и 25 формируются сигналы

U,, Ч и U соответственна, которые равны

U, K(l å );

V К()-е 1» „ )д

V K(l-е - ), 5 155927 где Х=ХО+Х вЂ” величина расстояния между катушкой 2 и изделием 30;

K=mа о ° где m — коэффициент передачи последовательно соединенного линейного усилителя, детектора и фильтра;

Х вЂ” амплитуда виброперемещения установочный зазор между катушкой 2 и изделием 30, На вторые входы блоков 10 19 и

26 вычитания с выхода интегратора 22 поступает некоторый сигнал V поэтому на выходах блоков 10, 19 и 26 появятся сигBBJIb3 V< -Ч„<„, V «V T E

V -V „„соответственно. Поэтому на вторйх входах блоков 20 и 27 деле- 20 ния появится сигнал V V„„, а на выходе блоков 20 и 27 деления — сигналы

Ча-Чи«т V< -V««T

Р = — — и P = — „— соответствен-.

Ч<<нт V> V и«т но, Сигналы P и Р поступают через второй блок 21 вычитания на вход интегратора 22, Сигнал Ч„„ на выходе интегратора 22 изменяется до тех пор, пока на его входе не будет нулевой сигнал. Следовательно, в установившемся режиМе соблюдается равенство

P.<-P =0, которое соблюдается, если

Чи«т) (Ч2 Чм«т) (Чз Чи«т ) =О. (2) Обозначив А=К-Ч„„т и упростив выражение (2), получим os<

Числа К, е, e +е -2 заведомо не равны нулю, поэтому в установившемся режиме A=0, т.е.

Ч1,„ =K а на выходе блоков 10, 19 и 26 сформируются сигналы V, V< и V соответственно, которые равны

< -а,х

Ч: -Ке

< Ф

Ul к (М (3)

9

< -a, (x-6)

К .

На выходе блоков 11 и 28 деления при этом возникают сигналы е и е соответственно. Эти сигналы поступают на входы функциональных логарифмическйх преобразователей 12 и

29, с выходов которых сигналы а, Х и

2 6а, поступают на соответствующие входы блока 13 деления. С выхода бло30

8 6 аХ Х ка 13 деления сигнал- по2 d.а< 26 ступает на масштабный преобразователь

14 с коэффициентом преобразования, численно равннм величине 2<<, Выходной сигнал Х масштабного преобразователя 14 поступает на регистратор 15.

Результат изме1 ения не зависит от стабильности коэффициентов а и а,, поэтому устройство не требует калибровки и пригодно для контроля иэделий, у которых в процессе контроля значительно изменяется температура, приводящая к нестабильности ао и а,.

Устройство можно испольэовать для контроля толщины диэлектрического покрытия hg на проводящих изделиях, при этом следует учесть, что,при установке вихретокового преобразователя 1 на изделие 30 регистратор 15 показывает величину h>+H где Н - расстояние между катушкой 2 и плоскостью установочного торца вихретокового преобразователя 1.

Фо рмул а и з о 6 р е те н и я

Вихретоковое измерительное устрой" ство, содержащее генератор, вихретоковый преобразователь, состоящий из возбуждающей катушки, основной измерительной катушки, размещенной в одной плоскости с возбуждающей, и двух дополнительных измерительных катушек, расположенных по обе стороны от основной измерительной катушки на одинаковом расстоянии от нее, три измерительных канала, каждый из которых состоит из последовательно соединенных линейного. усилителя, детектора и фильтра нижних частот, последовательно соединенные первый блок вычитания, подключенный к выходу второго измерительного канала, первый блок деления и второй блок вычитания, третий блок вычитания, подключенный к выходу третьего измерительного канала, второй блок деления, включенный между выходом третьего блока вычитания и вторым входом второго блока вычитания, интегратор и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повьш<ения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными четвертым блоком вычитания, третьим блоком деления, первым функциональным преобразователем, четвер- . тым блоком деления и масштабным пре7 1559278 в

10 ае О

Фиа2

Сос тав итель П. Шк атов

Редактор В.Данко Техред А.Кравчук Корректор Т,Малец

Заказ 835 Тираж 508 Подписное

ВЯИКПИ.Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

««

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 образователем подключенным выходом к регистратору, последовательно соединенными пятым блоком деления и вторым функциональным преобразователем, подключенным выходом к второму входу четвертого блока деления, возбуждающая катушка вихретокового преобразователя подключена к выходу генератора, основная измерительная катушка и две дополнительные измерительные катушки вихретокового преобразователя подключены к входам первого, второго и третьего измерительных каналов соответственно, вторые входы третьего блока деления, первого, тре тьего и четвертого блоков вычитания

5, объединены и через интегратор под ключены к выходу второго блока вычитания, второй вход первого блока деления подключен к выходу четвертого блока вычитания, соединенного с вторым входом второго блока деления, а пятый блок деления подключен первым и вторым входами с выходами первого и третьего блоков вычитания соответственно.