Устройство для вихретокового контроля

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК щ) С 01 г» 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И AOTOPCNOMY ВВИВВТВВЬВВВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 61 i 033947 (21) 4 707769/28 (22) 19. 06.89 (46) 30.04.91 Нюл. h> 16 (72) F,.Â.Òðîøêîâ (53) 620. 179, 14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1033947, кл. Г 01 h! 2277//9900, 1983.

» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ RHXPFTOKOHOI 0

КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю параметров материалов электромагнитными методами.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет линеаризации характеристики преобразователя. Для этого устройство содержит генератор, соединенные с ним трехобмоточный вихретоковый преобразователь, фазовращатель и индикатор, последовательно соединенные первый, второй и третий дифференциальные усилителиограничители, схему 2 ИЛИ, формирователь импульсов стабильной амплит>ды и RC-öåïü, включенные между выходом вихретокового преобразоваИзобретение относится к неразрушающемуся контролю параметров материалов электромагнитными методами и является дополнительным к авт.св. !! 1033947.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет линеаризации характеристики преобразова геля.

„„QU„, 1645888 А 2 теля и входом индикатора, и четвертый дифференциальный усилитель-ограничительВ включенный между выходом фаэовращателя и вторым входом схеВ мы 2ИЛИ, а также включенные между

RC-цепью и индикатором аналого-цифровой преобразователь, вь»полненный в виде последовательно соединенных усилителя с регулятором нижнего предела измерений, компаратора, схемы пропускания и счетчика импульсов, последовательно соединенных регистра сдвига, коммутатора, резисторной матрицы, делителя и интегратора, выход которого соединен с вторым входом компаратора, конденсатора и ключа сброса, подключенных параллельно интеграторР генератора счетных импульсов, выполненного с регулятором верхI него предела измерений, второй вход схемы пропускания соединен с выходом генератора счетных импульсов, а второй выход счетчика импульсов — с

I входом регистра сдвига. Индикатор выполнен цифровым, а счетчик импульсовс запоминанием результата измерений.

2 ил.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 — временные диаграммы сигналов его работы.

Устройство содержит генератор синусоидальных колебаний, выполненный, например, на микросхеме в виде двухтактного » С-генератора.

1645888

О,: ин кыход генератора 1 через последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 2, усилители-ограничители 3-5 подключен к

20 первому входу логического элемента

6, выполняющего функцию элемента

2ИЛИ. Выход элемента 6 через формирователь 7 импульсов стабильной амплитуды подключен к RC-цепи 8.

Второй выход генератора 1 через последовательно соединенные фаэовращатель 9 и усилитель-ограничитель

10 подключен к второму входу логического элемента Ь, между RC-цепью 8 15 и индикатором 11 включен аналогоцифровой преобразователь 12, выполненный в виде последовательно соединенных усилителя 13 с регулятором 14 нижнего предела измерений, компаратора 15> схемы 16 пропускания и счетчика 17 импульсов, последовательно соединенных регистра 18 сдвига, коммутатора 19, резисторной матрицы 20, делителя ?1 и интегра- 25 тора 22, выход которого соединен с вторым входом компаратора 15, ко иденсатора 23 и ключа 24 сброса, подключенных параллельно интегратору 22 генератора 25 счетных импульсов, вы- 3р полненного с регулятором 26 верхнего предела измерений, второй вход схемы 16 пропускания соединен с выходом генератора 25 счетных импульсов, а второй выход счетчика 17 импульсов соединен с входом регистра 18 сдвига.

Устройство работает следующим образом.

Вихретоковый преобразоваТель 2 40 устанавливают на поверхносTb контролируемого изделия и включают питание. С генератора 1 напряжение поступает на возбуждающую обмотку вихретокового преобразователя 2 и на 45 фазовращатель 9. Выходное напряжение вихретокового преобразователя 2, несущее информацию об удельной электрической проводимости иэделия и снимаемое с последовательно включенных измерительной и компенсационной

1 обмоток (не показаны), усиливается и преобразуется в прямоугольную форму в усилителях-ограничителях 3-5 и поступает на первый вход логического элемента 2ИЛИ 6. Напряжение вихретокогого преобрязователя 2, прошедшее фазоврашатель 9, усиливается и преобразуется в усилителе-ограничителе 10 и поступает на второй вход логическ 1го элемента 6. Фазовращатель 9 обеспечивает устойчивую работу устройства в диапазоне измерения с неизменным знаком фазового угла, Логический элемент 2ИЛИ

6 выделяет на своем выходе импульсный сигнал, постоянная составляющая которого выделяется с помощью формирователя 7 импульсов стабильной амплитуды с RC-цепью 8 на выходе. Конструктивно логический элемент 6 можно совместить с формирователем 7импульсов, например, путем введения в

ЭСЛ - элемент 2ИЛИ генератора стабильного тока, выполненного в виде токового зеркала. При этом конденсатор RC-цепи 8 будет соединен с нагрузочным резистором элемента 6.

Исходное состояние блоков, входящих в АЦП 12, с момента включения питания до процесса преобразования следующее. Счетчик 17 импульсов и регистр 18 сдвига обнулены, ключ сброса 24 замкнут и шунтирует конденсатор 23 интегратора 22, напряжение на выходе интегратора 22 равно опорному (Un<) и превышает по величине выходное напряжение усилителя 13. В результате на выходе компаратора 15 поддерживается высокий уровень напряжения и схема 16 пропускания открыта для прохождения импульсов счета с генератора 25 счетных импульсов на счетчик 17 импульсов. Однако поскольку на входы обнуления счетчика 17 импульсов на данном отрезке времени поступает сигнал установки в нулевое состояние, счета импульсов не происходит. Временная задержка между моментом включения устройства и началом счета импульсов необходима для установления переходных процессов в блоках устройства.

АЦП 12 работает в двух циклах предварительной записи и преобразования.

Пр едварит ель ная за пи с ь импульсов в счетчик 17 импульсов начинается одновременно со снятием сигнала обнуления, но при условии, что удельная электро-. проводимость изделия не меньше нижней границы диапазона измерения устройства (устройство предварительно откалибровано с помощью регуляторов нижнего 14 и верхнего 26 пределов измерения). Если удельная электропроводкость меньше нижней границы диапазона измерения, величина выходного на164 пряжения усилителя 13 можеT оказаться больше величины выходного напряжения интегратора 22, на выходе компаратора 15 нижний уровень напряжения, схема 16 пропускания закрыта и запись импульсов в счетчик 17 импульсон не производится. В этом случае на цифровом индикаторе 11 отображаются нули.

По мере записи импульсов н счетчик 17 на х-м выходе счетчика

17 формируются импульсы, частота которых ниже частотhl счетных им пульсов н соответствии с коээфициентом деления на i-м выходе. Эти импульсы поступают на входы синхронизации регистра 1Я сдвига (вход F), вызывая процесс сдвига логической

tt tt

1 на е г о ныл од ах . При появлении л огич е с к ой " 1 " на К-ных оде регистра

1 8 сдвига размыкается ключ 2 4 с брос а интегратора 2 2 и с э т о го момента времени начинается цикл п рео бр а зов а ния АЦП 1 2 . Номера выходов счетчика 1 7 импул ьсо в и К -выходов р егис тр а 1 8 сдвига выбирают та к, ч т обы к моменту появления логической

11 11

i на выходе К р е ги с т р а 1 8 сдвига количество импульсов, записанное в счетчик 1 7 импульсов, был о меньше или равно численному з н а ч е нию нижн е и границы диапазона измерения устройства .

При ра змыка нии ключа 2 4 сброса интегратор 2 2 формирует линейно уменьшающееся напряжение, крути э на которого в о всем диапазоне и змер ени я устройства способна изменяться

N + 2 раза . Ко эффи ци е нт деления счетных импульсов (вьж од i счетчика 1 7 импульсов), количество р а з р ядо н регистра 1 8 сдвига, номера выходов регистра 1 8, к которым подключен коммутатор 1 9, величина с опротивл ени и, входящих в ре зи с тор ную ма тр ицу 2 0, выбираются таким образом, чтобы функция выходного напряжения интегратора 2 2 являлась н о зможно более точной моделью характеристики ви хр е т о к ов о го преобразователя 2 .

При э том .условии в устройстве ос уще с твл яе т с я лин е а ри з аци я хар ак те рис ти ки преобразования .

Ци кл и р еобраз ов ани я за ка нчивается в момент сравнения выходного напряжения интегратора 2 2 с выходным напряжением усилителя 1 3 . При этом н а выходе к омпа р а тор а 1 5 устанавливается напряжение низкого уровня, схема 16 пропускания закрывается и поступление счетных импульсов в счетчик 17 прекращается.

На индикаторе 11 отображается и запоминается число, записанное н счетчике 17 импульсов, которое соответствует удельной электропроводимости изделия, Сброс показаний индикатора 11 происходит при выключении питания устройства.

Регуляторы нижнего 14 и верхнего пределов измерения в простейшем случае выполнены в виде переменных резисторов. С помощью регулятора 14 производят настройку устройстна на нижний предел измерения. В процессе настройки вихретокового преобразователя 2 устанавливают на эталонный образец, соответствующий нижнему пределу измерения, включают питание и, регулируя сопротивление

R регулятора 14, приводят н соответствие показания индикатора 11 значению проводимости образца. Аналогично производят настройку устройства с помощью регулятора 26 верхнего предела измерения по эталонному образцу, соответствующему верхнему пределу измерения.

Формула и з о б р е т е н и я

Устройство для вихретокового контроля по авт.св. 11- 1033947, о т л и — . ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля за счет

4 линеаризации характеристики преобразователя, оно снабжено включенным между RC-цепью и индикатором аналогоцифровым преобразователем, выполненным в виде последовательно соединенных

4 усилителя с регулятором нижнего предела измерений, компаратора, схемы пропускания и счетчика импульсов, последовательно соединенных регистра сдвига, коммутатора, резисторной

gp матрицы, делителя и интегратора, выход которого соединен с вторым входом компаратора, конденсатора и ключа сброса, подключенных параллельно интегратору, генератора счетных им-. пульсов, выполненного с регулятором верхнего предела измерений, второй вход схемы пропускания соединен с выходом генератора счетных импульсов, а второй выход счетчика импульсов

1645888 соединен с входом регистра сдвига, индикатор выполнен цифровым, а счетия иiо иь г аиия и, Составитель Д.Малявина

Техред Ц.дидык Корректор Л.Патай

Редактор М.Келемеш

Заказ 1347 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 иб (бг) и ь игг

Ute и» и, игб и!5 чик импульсов выполнен с запоминанием результата измерений. би миеернюаиии

7 г ь