Устройство для измерения толщины стенок изделий из немагнитных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

reit 750263 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.01.78 (21} 2570433/25-28 (51)М. Кл. с присоединеннеаз заявки РЙ

G 01 В 7/06

Воударстеениый комитет

СССР (23) Приоритет

an делам изобретений н открытии

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень J% 27

Дата опубликования описания 23.07.80 (53) УДК 531.717. . 1 1.6 2 1.3 17. .3 9(088.8) В. Я. Мастяев, Г. П. Лавыгин, Л. Н. Цирульников и Ф. М. Шубин (72) Авторы изобретения. (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СТЕНОК

ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Известно устройство для измерения толщины стенок иэделий, из немагнитньтх материалов, содержащее. неуравновешенный мост переменного тока, выполненный в ви- де вторичной обмотки со средней точкой трансформатора питания, измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей с незамкнутыми магнитными цепями и измерительного блока, включен- 2О ного между средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединения обмоток преобразователей, и ферромагнитное тело flJ.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения толщины стенок изделий из немагнитных материалов.

Оно может быть в частности, приме3

5 нено для контроля толщины стенок труб, а также различных технических изделий, например, стеклянных оболочек электровакуумных приборов, различной стеклянной тары, изделий из керамики и т,д, Ферромагнитное тело выполнено в виде шара, имеющего возможность свободного перемещения. Измерительную мостовую схему питают синусоидальным переменным током. О величине измеряемой толщины судят по показаниям стрелочного индикаторного прибора, включенного в измерительную диагональ моста.

В известном устройстве сигнал в измерительной диагонали, моста, несущий информацию об измеряемой толщине немагнитного материала, находится в нелинейной функциональной зависимости от толщины, при которой максимальная относительная погрешность имеет место в конце диапазона измеряемых значений толщины, в то. время как измерительный индикатор обычно имеет максимальную относительную погрешность на начальном участке шкалы. В результате сложения относительных погрешностей моста и индикаторного прибора известное устройство имеет высокую погрешность измерения на всех участках диапазона измеряемой величины.

3 7502

Кроме того, в известном устройстве измерительный преобразователь, питаемый переменным током, выполняет также роль электромагнита, который удерживает ферромагнитный шар в притянутом состоянии.

Так как шар имеет вес в несколько грамМоВ а немагнитный зазор между ним и магнитопроводом индуктивного преобразователя может достигать 5 мм, то для .удержания шара в притянутом состоянии необходима значительная мощность электромагнита.

Недостатком известного устройства является то, что по технологическим соображениям, а также в соответствии с условием свободного перемещения ферромагнитного шара во всех направлениях, магнитопровод индуктивного преобразователя имеет округлую форму и выполняется из цельного материала. Поэтому в магнитопроводе индуктивного преобразователя выделяется значительная мощность, обусловленная потерями на вихревые токи. Эти потери вызывают нагрев магнитопровода, что приводит к,изменению электрофизических харак- 25 теристик магнитопровода и является причиной значительной дополнительной погрешности устройства, Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения, ЗО

Это достигается тем, что устройство снабжено двумя электромагнитами постоянного тока, катушки которых расположены на магнитопроводах измерительного и . 3s ю компенсационного индуктивных преобразо вателей, а измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, детектора, усилителя постоянного тока, аналогового преобразователя и индика- ео тора.

На чертеже представлена структурная схема устройства.

Устройство содержит неуравновешенный „ мост 1 переменного тока, ферромагнитное тело 2 и электромагниты 3 и 4 постоянного тока.

Мост 1 выполнен в виде секций 5 и 6 вторичной обмотки трансформатора 7 питания, измерительного индукционного преобразователя 8 с незамкнутым сердечником 9, компенсационного индукционного преобразователя 10 с незамкнутым сердечником 11, и измерительного блока 12 в виде последовательно соединенных входного усилителя 13, детектора 14, усилителей постоянного тока 15, 16, аналогового преобразователя 17 и индикатора 18.

63 4

Ферромагнитное тело 2 располагают по одну сторону изделия 19, а преобразователь 8 — по другую, Катушку электромагнита 3 помещают на магнитопровод с=-р-дечника 9, а катушку электромагнита 4 помещают à магнитопровод 11.

Вывод секции 5 соединяют с концом обмотки преобразователя 8, другой конец которой соединен с обмоткой преобразователя 10, другой конец этой обмотки соединен с выводом секции 6. Между средним выводом обмоток 5, 6 и общей точкой соединения обмоток преобразователей

8 и 10 включают блок 12.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение питания поступает на обмотки 5 и 6 трансформатора 7, а с них— на преобразователи 8 и 10. B случае равенства величины сигналов в плечах 5, 6, 8 и 10 установленной величине разбаланса в измерительной диагонали моста 1 между средней точкой обмотки 5, 6 и общей точкой соединения обмоток преобразователей 8 и 10 будет определенное значение напряжения. Это напряжение поступает на блок 12, где усиливается усилителем 13, детектируется детектором 14, усиливается в усилителях 15, 16 по постоянному току, поступает на аналоговый преобразователь 17 и с него — на индикатор 18, который покажет это значение. для удержания ферромагнитного тела

2 в притянутом состоянии к измеряемому материалу 19 предназначен электромагнит 3, имеющий общий магнитопровод сердечника 9 с преобразователем 8. Электромагнит 4 является компенсационным и служит для создания одинаковых динамических характеристик компенсационного преобразователя" 1 0 в сравнении с преобразователем 8. Обмотки электромагнитов 3 и

4 питаются постоянным током.

В исходном состоянии ферромагнитное тело 2 соприкасается с наконечником магнитопровода сердечника 9 и удерживается на нем с помощью электромагнита 3.

В этом состоянии устанавливается электрический нуль моста 1 путем перемещения магнитопровода 11 относительно его обмотки. При внесении между наконечником магнитопровода сердечника 9 и ферромагнитным телом 2 измеряемого материала 19 величина индуктивности преобразователя 8 изменяется, что вызывает разбаланс моста 1,фиксируемый индикатором 18 блока 12, проградуированным в единицах толщины.

5 7502

Однако зависимость между измеряемой толщиной и отклонением стрелки прибора индикатора 18 имеет нелинейный характер, вследствие изменения с расстоянием напряженности магнитного поля преобразователя 8 обратно пропорционально степенной функции от измеряемой тожцины и влияния краевого эффекта. Это приводит к возрастанию относительной погрешности измерения по мере приближения к верхнему пределу диапазона измеряемых значений толщины, где стрелочный индикатор 18 блока

12 имеет наименьшую относительную погрешность. В результате сложения относительных погрешностей мостовой измерительной схемы и индикаторного блока, содержащего преобразователь 17, суммарная относительная погрешность имеет значительную величину во всем диапазоне измерений. го

Использование нелинейного аналогового преобразователя 17 позволяет скомпенсировать нелинейность индуктивного преобразователя и значительно снизить относи,тельную погрешность измерения, особен- 25 но около верхней границы диапазона измеряемых значений толщины.

Применение электромагнитов Э и 4 и сосредоточение в преобразователе 8 только функции измерения позволило более чем на порядок уменьшить мощность его питания и дополнительно снизи ь погрешность

I измерения, 63 6

Испытания опытного образца предложенного устройства показали, что относительная погрешность измерения не превышает

2, 2%.

Формула изобре тения

Устройство для измерения толщины стенок изделий иэ немагнитных материалов, содержащее неуравновешенный мост переменного тока, выполненный в виде вторичной обмотки со средней точкой трансформатора питания, измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей с незамкнутыми магнитными цепями и измерительного блока, включенного между средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединения обмоток преобразователей, и ферромагнитное тело, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено двумя электромагнитами постоянного тока, катушки которых расположены на магнитопроводах измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей, и измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, детектора, усилителя постоянного тока, аналогового преобразователя и индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 ° Авторское свидетельство СССР № 115704, кл, С 01 В 7/06, 1957 (прототил).

750263

Составитель А. Матвеев

Редактор B. Голышкина Техред А, Куликовская Корректор В. Синицкая

Заказ 4618/31 Тираж 801 Подписное

0НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЗОЗ5, Москва, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4