Способ настройки электромагнитного преобразователя

Авторы патента:

Богачев Александр Сергеевич (RU)

Борисенко Вячеслав Владимирович (RU)

Гусев Игорь Павлович (RU)

G01B7/02 - для измерения длины, ширины или толщины (G01B 7/004, G01B 7/12 имеют преимущество)

Владельцы патента RU 2482444:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-внедренческое предприятие "Кропус" (ООО "НВП "Кропус") (RU)

Изобретение относится к области измерения линейных размеров устройствами, в которых использованы электрические и магнитные средства, и может быть использовано при неразрушающем контроле толщины покрытия из непроводящего материала на токопроводящей подложке. Сущность: способ настройки электромагнитного преобразователя включает амплитудно-фазовую балансировку путем последовательного вращения переменного резистора мостовой схемы (7) и перемещения короткозамкнутого токопроводящего неферромагнитного кольца (4) вдоль катушки (2) возбуждения до достижения экстремума показаний милливольтметра вне зоны воздействия любого токопроводящего материала. Затем устанавливают преобразователь на токопроводящую подложку (5) без нанесенного слоя непроводящего покрытия, толщина которого в дальнейшем будет измеряться. Фиксируют максимальное показание милливольтметра схемы 6 электронной обработки сигнала. Далее снимают преобразователь с подложки (5). Путем вращения переменного резистора разбалансируют мостовую схему (7) преобразователя на величину 0,75-2,5% от максимального показания милливольтметра схемы (6) электронной обработки сигнала. Получают рабочую точку для отсчета показаний толщины непроводящего покрытия. Технический результат: повышение точности преобразователя за счет исключения зоны нечувствительности вблизи экстремума при настройке. 4 ил.

В статье А.А.Астафьева «Выбор регулируемых параметров мостовой измерительной схемы вихретокового дефектоскопа», опубликованной в сборнике «Проблемы неразрушающего контроля», издательство «Штниица», 1973 год издания, описан преобразователь, применяемый для определения дефектов в токопроводящем материале (металле). Преобразователь имеет две измерительные обмотки, включенные согласно в плечи сравнения моста. Настройку преобразователя проводят путем амплитудно-фазовой балансировки мостовой схемы вдали от металла. Затем сбалансированный преобразователь подносят к металлу, происходит разбалансировка мостовой схемы. Фиксируют величину фазы в измерительной диагонали, причем величина выходного напряжения зависит от начальной фазы разбалансировки мостовой схемы и имеет экстремум. Изменение фазы разбалансировки мостовой схемы преобразователя позволяет определить наличие дефекта в металле.

Недостатком настройки известного преобразователя является зависимость его выходного напряжения от стабильности тока возбуждения, протекающего в катушках, на которую влияют колебания температуры окружающей среды.

Недостаток устранен в способе настройки электромагнитного преобразователя, описанном в изобретении «Устройство контроля газового зазора технологического канала уран-графитового ядерного реактора», патент РФ №2377672, G21C 17/06, опубликован 27.12.2009. Преобразователь выполнен в виде двух измерительных катушек, установленных на магнитопроводе, и отдельной катушки возбуждения, с расположенным над ней короткозамкнутым токопроводящим кольцом из неферромагнитного металла. Измерительные катушки преобразователя включены согласно и подключены к блоку электронной обработки сигнала через мостовую схему амплитудно-фазовой балансировки преобразователя. Катушка возбуждения подключена к блоку электронной обработки сигнала через стабилизатор тока возбуждения.

Наличие отдельной катушки возбуждения и питание ее от стабилизатора тока позволяет значительно снизить влияние температуры на параметры преобразователя, а применение короткозамкнутого кольца - снизить влияние дефектов металла.

Настройка преобразователя заключается в последовательной балансировке мостовой схемы по амплитуде с помощью резистора, а фазовая балансировка осуществляется перемещением короткозамкнутого кольца вдоль катушки возбуждения до получения на выходе электронной обработки экстремума (минимума) сигнала напряжения, который является точкой отсчета (рабочей точкой) для определения измеряемых параметров.

Недостатком настройки вышеуказанного преобразователя является его пониженная точность при измерении толщины покрытия из непроводящего материала на токопроводящей подложке, поскольку измерение производится вблизи экстремума.

Целью изобретения является повышение точности преобразователя путем выбора оптимальной рабочей точки для отсчета показаний при измерении толщины непроводящего покрытия на токопроводящей подложке.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе настройки электромагнитного преобразователя, содержащем амплитудно-фазовую балансировку напряжения путем последовательного вращения резистора мостовой схемы и перемещения короткозамкнутого неферромагнитного кольца вдоль катушки возбуждения, до достижения экстремума показаний милливольтметра, вдали от токопроводящего материала, рабочую точку для отсчета показаний толщины непроводящего покрытия получают путем разбалансировки мостовой схемы преобразователя на величину 0,75-2,5% от максимального показания милливольтметра при помещении преобразователя на металлическую подложку, не имеющую непроводящего покрытия.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, на которых изображены:

на фиг.1 - устройство преобразователя;

на фиг.2 - принципиальная схема;

на фиг.3, 4 - эпюры настроек.

Устройство (фиг.1, 2) содержит ферромагнитный сердечник 1, на котором помещают катушку 2 возбуждения и две измерительные катушки 3. Поверх катушки 2 возбуждения помещают короткозамкнутое токопроводящее неферромагнитное кольцо 4. Под ферромагнитным сердечником 1 расположена токопроводящая подложка 5.

Измерительные катушки 3 включены согласно и связаны со схемой 6 электронной обработки сигнала (фиг.2) через мостовую схему 7. Мостовая схема 7 содержит переменный резистор R1 и два постоянных резистора R2 и R3, которые совместно с измерительными катушками 3 образуют плечи мостовой схемы 7. Катушка 2 возбуждения питается от стабилизатора тока схемы 6 электронной обработки сигнала.

Настройка токовихревого преобразователя осуществляется следующим образом.

Преобразователь располагают вне зоны воздействия любого токопроводящего материала. На катушку 2 возбуждения (фиг.1, 2) подают питание. Амплитудную балансировку производят вращением переменного резистора R1 мостовой схемы 7 до получения минимума напряжения на выходе схемы 6 электронной обработки сигнала. Фазовую балансировку производят перемещением короткозамкнутого токопроводящего неферромагнитного кольца 4 и добиваются уменьшения показаний напряжения на выходе схемы 6 электронной обработки сигнала. Повторяют вращение резистора R1 и передвижение кольца 4 до получения минимального экстремума (фиг.3, 4). Закрепляют короткозамкнутое токопроводящее неферромагнитное кольцо 4.

Затем устанавливают преобразователь на токопроводящую подложку 5 (фиг.1), физические свойства которой соответствуют реальному токопроводящему материалу, на который настраивается преобразователь, без нанесенного слоя непроводящего покрытия, толщина которого в дальнейшем будет измеряться. Фиксируют максимальное показание милливольтметра схемы 6 электронной обработки сигнала (фиг.2).

Далее снимают преобразователь с подложки. Путем вращения резистора R1 разбалансируют мостовую схему преобразователя на величину 0,75-2,5% от максимального показания милливольтметра схемы 6 электронной обработки сигнала (фиг.3, 4). Получают рабочую точку для отсчета показаний толщины непроводящего покрытия.

Для проверки правильности разбалансировки мостовой схемы преобразователя его плавно подносят к подложке. При правильной разбалансировке показания милливольтметра схемы 6 электронной обработки сигнала увеличиваются от величины разбалансировки до максимальных и не переходят через экстремум. Если при поднесении преобразователя к подложке показания милливольтметра начинают уменьшаться, переходят через экстремум, а затем увеличиваются, снимают преобразователь с подложки, вращают резистор R1 в обратную сторону, чтобы достигнуть экстремума, и вновь разбалансируют мостовую схему преобразователя на 0,75-2,5% в другом квадранте (фиг.3, 4).

Величина разбалансировки мостовой схемы преобразователя в пределах 0,75-2,5% обеспечивает максимальную его чувствительность в зоне измерения толщины непроводящего покрытия, заданной техническими условиями на преобразователь, а квадрант расположения рабочей точки (фиг.3, 4) определяет физические свойства токопроводящей подложки (ферромагнит или неферромагнит). Математический аппарат схемы 6 электронной обработки сигнала позволяет получить результат измерений непосредственно в линейной величине.

Величина разбалансировки мостовой схемы преобразователя в пределах 0,75-2,5% оптимальна. В зоне менее 0,75% скорость нарастания амплитуды выходного сигнала, при удалении преобразователя от подложки, снижается и в точке экстремума равна нулю. При этом снижается чувствительность преобразователя при контроле толщины покрытия, и, как следствие, пониженная точность. Разбалансировка мостовой схемы преобразователя выше 2,5% нецелесообразна, поскольку скорость нарастания амплитуды выходного сигнала, при приближении преобразователя к подложке, становится квазипостоянной. Разбалансировка мостовой схемы преобразователя выше 2,5% сужает динамический диапазон измерений толщины покрытия, который определяется как логарифм отношений максимальной толщины покрытия, заданной техническими условиями на преобразователь, к минимальной толщине, обусловленной погрешностью преобразователя.

Выбор квадранта начальной фазы разбалансировки мостовой схемы определяет назначение преобразователя для применения его на подложках, выполненных из ферромагнитного или неферромагнитного материала, что обеспечивает его максимальную чувствительность.

Изготовление универсального преобразователя, пригодного для работы с любым токопроводящим материалом (ферромагнитным и неферромагнитным), связано с потерей его чувствительности при измерении толщины покрытия. Поскольку рабочая точка близка к экстремуму и приращение выходного напряжения мостовой схемы стремится к нулю, зона нечувствительности преобразователя расширяется за счет неизбежного прохождения выходного напряжения мостовой схемы через экстремум.

Измерение толщины покрытия производят преобразователем, настроенным вышеуказанным способом. Преобразователь помещают на поверхность изделия из токопроводящего материала с нанесенным слоем непроводящего покрытия. Выходное напряжение схемы 6 электронной обработки сигнала соответствует измеряемой толщине непроводящего покрытия и может быть преобразовано в линейную физическую величину математическим приложением схемы 6.

В период с апреля по июль 2011 года проводилась техническая проверка заявляемого способа настройки электромагнитного преобразователя, входящего в многофункциональный вихретоковый прибор (МВП), выпускаемый ООО «НВП «Кропус».

Настройка проводилась на образцах из стали 20 ГОСТ 1050-88 и сплава алюминиевого Д16Т ГОСТ 21631-76. В качестве покрытия применялись аттестованные меры толщины из пластика, в качестве измерительного устройства - лабораторный МВП. Все преобразователи, настроенные заявленным способом, прошли контроль службой ОТК и признаны годными к применению.

Способ настройки электромагнитного преобразователя, содержащий амплитудно-фазовую балансировку путем последовательного вращения переменного резистора мостовой схемы и перемещения короткозамкнутого токопроводящего неферромагнитного кольца вдоль катушки возбуждения до достижения экстремума показаний милливольтметра вне зоны воздействия токопроводящего материала, отличающийся тем, что рабочую точку для отсчета показаний толщины непроводящего покрытия получают путем разбалансировки мостовой схемы преобразователя на величину 0,75-2,5% от максимального показания милливольтметра при помещении преобразователя на металлическую подложку.

Сигнальная лента, система для определения состояния движения движущегося тела, устройство для ограничения скорости и его применение // 2370429

Изобретение относится к транспортным средствам в области автоматизации, например к технике подачи или к подъемникам. .

Устройство контроля высоты // 2359218

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля высоты деталей. .

Способ измерения длины движущихся легкодеформируемых материалов сетчатой структуры // 2358237

Изобретение относится к измерению длины материалов сетчатой, например полотняной, структуры и может быть использовано в текстильном и швейном производствах. .

Скважинный магнитно-имульсный дефектоскоп-толщинометр // 2333461

Изобретение относится к геофизике и может быть использовано при дефектоскопии металлических труб, например, расположенных в скважине, в частности стальных бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб, а также одновременного вычисления толщины стенок каждой из труб в многоколонных скважинах.

Измерительная головка // 2326344

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для координатных измерений на многооперационных станках. .

Универсальный виброконтактный преобразователь размеров // 2310814

Изобретение относится к измерительной технике на основе виброконтактного преобразователя размеров. .

Электроконтактный измеритель высоты жидкого тела с ионной проводимостью относительно исходного уровня // 2278353

Изобретение относится к области линейных измерений и может быть использовано для измерения высоты жидких тел, имеющих ионную проводимость, в частности, в птицеводстве при оценке инкубационных качеств куриных яиц.

Измеритель ширины движущихся длинномерных легкодеформируемых материалов // 2278352

Устройство для измерения линейных размеров // 2267084

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения линейных размеров и контроля деталей по геометрическим параметрам. .

Индуктивный датчик линейного перемещения // 2485439

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, в гидравлических системах летательных аппаратов, где требуется информация о перемещениях исполнительных гидроцилиндров

Способ контроля целостности токопроводящего покрытия на диэлектрическом материале // 2504730

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для обнаружения замкнутых микротрещин на токопроводящем покрытии, нанесенном на диэлектрик. Способ контроля целостности токопроводящего покрытия на диэлектрическом материале, включающий операции размещения с зазором плоского электрода, измерения электрической емкости между плоским электродом и поверхностью токопроводящего покрытия, перемещения электрода, операцию сравнения электрических емкостей, при этом плоский электрод устанавливают на подвижном электроприводе, соединенном с регистратором. Плоский электрод возвратно-поступательно перемещают эквидистантно поверхности токопроводящего покрытия, а токопроводящее покрытие перемещают перпендикулярно относительно движения плоского электрода. Полученное значение электрической емкости, поступающее в регистратор, сравнивают с эталонной емкостью, при нарушении равенства электрических емкостей отмечают наличие дефекта на токопроводящем покрытии. Технический результат - расширение эксплуатационных возможностей, обеспечение возможности контролировать токопроводящее покрытие большой площади, сокращение трудоемкости. 2 ил.

Измерительный стержень // 2529930

Стержень предназначен для определения положения поршня гидроцилиндра. Стержень содержит несколько установленных вдоль оси измерительного стержня и электрически соединенных между собой детекторных элемента, которые реагируют на магнитное поле магнита. Детекторные элементы образованы датчиками Холла. Предусмотрено калибрующее устройство, в котором записаны линеаризации соответствующих детекторных элементов, причем детекторные элементы линеаризованы по отдельности. Технический результат - повышение надежности определения положения поршня гидроцилиндра. 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство для определения высоты полого древесного цилиндрического изделия // 2531035

Предлагаемое техническое решение относится к измерительной технике. Техническим результатом заявляемого устройства является повышение стабильности измерения контролируемого параметра. Технический результат достигается тем, что в устройство для определения высоты полого древесного цилиндрического изделия, содержащее генератор электромагнитных колебаний, первый детектор и индикатор, введены элемент ввода электромагнитных колебаний, первый и второй элементы вывода электромагнитных колебаний, второй детектор и коррелятор, причем выход генератора электромагнитных колебаний соединен с элементом ввода электромагнитных колебаний, выход первого элемента вывода электромагнитных колебаний подключен к входу первого детектора, выход второго элемента вывода электромагнитных колебаний соединен с входом второго детектора, выход первого детектора подключен к первому входу коррелятора, выход второго детектора соединен с вторым входом коррелятора, выход которого подключен к индикатору. 1 ил.

Емкостная измерительная система // 2573447

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к емкостному датчику для измерения расстояния до мишени в литографическом устройстве. Сущность: емкостная измерительная система содержит датчик (30), имеющий тонкопленочную структуру, имеющую первый изолирующий слой (34) и первую проводящую пленку, содержащую измерительный электрод (31), сформированный на первой поверхности первого изолирующего слоя (34), и вторую проводящую пленку, содержащую задний охранный электрод (35). Задний охранный электрод сформирован в одной плоскости, содержит периферийную часть в той же самой плоскости и расположен на второй поверхности первого изолирующего слоя (34) и первой поверхности второго изолирующего слоя (43) или защитного слоя (38). Периферийная часть заднего охранного электрода выступает за пределы измерительного электрода (31), образуя боковой охранный электрод, который по существу или полностью окружает измерительный электрод. Технический результат: упрощение изготовления и обеспечение точности. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил.

Электромагнитный преобразователь // 2577083

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой электромагнитный преобразователь и может быть использовано при неразрушающем контроле толщины покрытия из непроводящего материала на токопроводящей подложке. Преобразователь содержит ферромагнитный сердечник, на который помещены катушка возбуждения и две измерительные катушки, соединенные с измерительной схемой. Поверх катушки возбуждения расположен короткозамкнутый виток. На рабочую поверхность сердечника нанесен слой карбонитрида титана TiCN толщиной 2,5÷5,0 мкм. Техническим результатом является повышение стабильности показаний толщиномера путем уменьшения абсолютного отклонения выходного напряжения электромагнитного преобразователя при измерении малых толщин непроводящего покрытия на токопроводящей основе. Также повышается износостойкость рабочей поверхности сердечника. 3 ил.

Способ контроля отклонений ширины проводников печатной платы от номинальных значений // 2634494

Использование: для контроля технологических процессов изготовления печатных плат. Сущность изобретения заключается в том, что способ контроля отклонений ширины проводников от номинальных значений при изготовлении печатной платы содержит расчет волнового сопротивления проводника в виде микрополосковой линии на двусторонней печатной плате при заданных значениях диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации и ширины тестируемого проводника; на тестовой плате с заданными значениями диэлектрической проницаемости и толщины основания платы, толщины слоя металлизации с помощью применяемой производителем технологии изготавливают тестовый образец с тестируемым проводником заданной ширины; с помощью динамического рефлектометра измеряют волновое сопротивление тестируемого проводника; находят разность между значениями расчетного волнового сопротивления тестируемого проводника и измеренного волнового сопротивления проводника на тестовом образце печатной платы; рассчитывают коэффициент влияния относительной погрешности ширины тестируемого проводника на погрешность волнового сопротивления; относительную погрешность волнового сопротивления проводника тестового образца делят на рассчитанный коэффициент влияния, найденное результирующее значение показывает относительную производственную погрешность ширины проводника в тестируемом фотолитографическом процессе формирования проводников печатной платы; умножая относительную производственную погрешность на номинальное значение ширины тестируемого проводника, находят абсолютную производственную погрешность ширины проводников печатной платы. Технический результат: обеспечение возможности повышения оперативности и снижения трудоемкости контроля за соблюдением допусков на ширину проводников. 2 ил.

Электромагнитный скважинный дефектоскоп (варианты) // 2639270

Область применения: изобретение относится к геофизическим исследованиям технического состояния нефтегазовых скважин и может быть использовано для обнаружения различных дефектов в нескольких колоннах скважин. Электромагнитный скважинный дефектоскоп содержит генераторную катушку индуктивности, измерительные катушки индуктивности и дополнительные измерительные катушки индуктивности, отнесенные на расстояние от генераторной катушки, блок электроники, при этом дополнительные измерительные катушки индуктивности удалены от генераторной катушки индуктивности на расстояние, обеспечивающее оптимальную рабочую зону влияния на них генераторной катушки индуктивности, которое выбирается из условия от 0,01 до 2L, и разнесены между собой по оси прибора на расстояние, выбираемое из условия от 0,01 до 2L, где L - длина основного зонда. Кроме того, каждая дополнительная измерительная катушка индуктивности в количестве одной или более штук установлена на отдельном магнитном сердечнике. Технический результат заявленного решения заключается в улучшении разрешающей способности дефектоскопа, повышении чувствительности к дефектам малого размера и точности определения их расположения за счет подбора оптимального расстояния расположения измерительной катушки от генераторной катушки для обеспечения рабочей зоны влияния генераторной катушки на измерительную. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Устройства для индикации износа и связанные с ним сборки и способы // 2645497

Группа изобретений относится к области машиностроения. Устройство для индикации износа содержит внешний корпус, имеющий отверстие, проходящее частично через него, и датчик внутри отверстия. Датчик содержит зонд и электронное устройство, функционально связанное с по меньшей мере одним зондом. Достигается повышение эффективности обнаружения и представления данных об износе, обнаруживаемом у износостойких конструкций, во время работы устройства. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.