Импульсный вихретоковый металлоискатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сееоз Советааеа

СаЧнааистюиявюа

Расвубанк

@>855585

К АВТОРСИОМУ С (61) Дололимтельиое к авт. свмд-ау 9 748319 (Яма кл.з (22) Заявлено 051279 (21) 2847827/18-25 с лрисоединанмем заявкм HR (23) Приоритет 6 01 V 3/10

ГоеулвретвеиныА комнтет

СССР яо ямам нзобретениА н открытмА

Опубликовано 1М Ц81. тноллатеиь Йе 30

Дата опубликования олисамм» 15 0881 (S3) УДК 550.838 (088 ° 8) (72) Ав ор изобретения

В.А. Бакушев (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля электромагнитными методами, предназначенным для обнаружения предметов иэ различных металлов в непроводящих и слабо.проводящих средах.

По основному авт. св. 9 748319 известен импульсный вихретоковый металлоискатель, используемый для обнаружения металлических предметов в различных укрывающих средах, содержащий генератор импульсов, вихретоковый преобразователь, подключенный к генератору импульсов, блок инднкации,последовательно соединенные ограничитель, компаратор, формирователь и триггер с раздельным запуском, включенные между генератором импульсов и блоком индикации, источник опорного напряжения, подключенный к второму 20 входу компаратора и одновибратор,вход которого подключен к генератору импульсов и второму входу блока индикации, а выход — к второму входу триггера (1) .

В укаэанном устройстве сигнал на выходе триггера появляется прн попадании металла в зону контроля, т.е. при увеличении длительности переход ного процесса „ на катушке вихретокового преобразователя (ВП). При отсутствии металла в зоне контроля длительность переходного процесса на катушке ВП равна %>--(ä/ГЕ„и определяется собственныюат параметрами катушки: индуктивностью L и активным сопротивлением r . Попадание металлического предмета в зону контроля приводит к увеличению длительности переходного процесса на катушке

Тф - Вя+ Ь изн . Компенсация начальной длительности переходного процесса Ъ и, не несущей полезной информации, осуществляется путем подбора соответствующей длительности импульса одновибратора ьСЪ8п = ф, где 6 y — длительность импульса формирователя,и одновременной подачи указанных импульсов на входы триггера или любого другого устройства, выполняю.щего функцию схемы совпадения (схемы

И) .

В результате длительность сигнала на выходе триггера (схемы И) -трь х. определяется приращением длительности переходного процесса при попадании металла в зону контроля

-х - =Ъ + ь . 5><. 5п Ов вп cuw. (м нГН. (пРи @. = „,) 855585

Недостатком известного устройства является влияние температурной и временной нестабильности длительности импульса одновибратора и собственного переходного процесса катушки ВП что приводит к появлению ложного сигнала на выходе триггера (схемы И), а следовательно, и на выходе блока индикации. Устранить ложный сигнал, вызванный температурным или ,временным дрейфом устройства, можно ручной подстройкой длительности импульса одновибратора - ;, либо регулировкой величины опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора. Однако нсобходимость ручной подстройки устройства затрудняет автоматизацию контроля промышленной продукции и сырья в потоке.

Цель изобретения — повышение стабильности работы устройства и автоматизация процесса контроля. 20

Поставленная цель достигается тем, что импульсный вихретоковый металлоискатель, содержащий генератор импульсов, вихретоковый преобразователь, подключенный к генератору им- д пульсов, блок индикации, последовательно соединенные ограничитель,компаратор, формирователь и триггер с раздельным запуском, включенные между генератором импульсов и блоком индикации, источник опорного напряжения, подключенный к второму входу компаратора и одновибратор, вход которого подключен к генератору импульсов а выход — к второму входу триг35 гера, снабжен двумя инверторами, схемой совпадения, блоком заряда и интегрирующим усилителем, причем входы инверторов,подключены соответственно к выходам формирователя и одновибратора, их выходы подключены к 40 входу схемы совпадения, триггер с раздельным запуском, схема совпадения и генератор импульсов подключены через блок заряда с блоком индикации и интегрирующим усилителем, 4э выход которого подключен к второму входу компаратора.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого импульсного вихретокового металлоискателя; на фиг. 2 электрическая схема блока эарядауна фиг. 3 -. 14 — зпюры напряжений на элементах блок-схемы в отсутствие металлического предмета, на фиг. 15—

26 - то же, при наличии металлического предмета.

Устройство (фиг. 1) содержит генератор 1 импульсов, вихретоковый пре образователь 2, ограничитель 3, компаратор 4, формирователь 5, одновибратор 6, инверторы 7 и 8, триггер

9 с раздельным запуском, схему 10 совпадения, блок 11 заря а, интегрирующий усилитель 12 и блок 13 индикации, схема блока заряда с транзисторами (фиг. 2) имеет ключи 14 и зарядный конденсатор 17.

Устройство работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь (ВП) 2 питается мощными эондирукщими импульсами тока, формируемыми выходным каскадом генератора 1. Форма импульсов напряжения и- на ка--бп тушке ВП приведена на фиг. 4. Периодичность работы устройства, а также длительность зондирующих импульсов U, определяется задающим каскадом генератора 1 (фиг. 3); Импульсы напряжения U>< с катушки ВП 2 подаются на ограничитель 3, ограничиваются по максимуму (фиг. 5) и поступают на вход компаратора 4. На второй вход компаратора 4 подается опорное напряжение ОО„ от стабилизированного источника. В результате на выходе компаратора 4 вырабатывается импульс. напряжения 0 омя(фиг.6),длительность которого определяется моментами равенства напряжений на входах компаратора. Поскольку сигнал с ВП представляет собой медленно изменяющуюся величину (закон затухания, близкий к экспоненциальному), при малых уровнях опорного напряжения U> задний фронт импульса компаратора 4 получается затянутым (фиг. 6). Для формирования крутых фронтов этого импульса к выходу компаратора 4 подключен формирователь 5, с выхода которого сформированный импульс t y (фиг. 7) поступает на один йз входов триггера с раздельным запуском 9 и на инвертор 8. На второй вход триггера с раздельным запуском 9 подается импульс одновибратора 6 (фиг. 8),запускаемого задним фронтом импульса генератора 1. Кроме того, импульс одновибратора 6 поступает на вход инвертора 7 и инвертируется (фиг. 11).

Длительность импульса одновибратора б выбирается равной или немного мень/ шей длительности импульса 3@ на выходе формирователя 5 при отсутствии металла в зоне контроля (фиг.7).

Таким образом, при отсутствии металлических предметов в зоне контроля на выходе триггера с раздельным запуском 9 импульс напряжения U>> < или отсутствует (при равенстве длительностей импульсов одновибратора

СО8 и формирователя Яф ), либо имеет минимальную длительность, равную (фиг. 9). В том случае, если длительность импульса одновибратора в результате температурного или временного дрейфа оказывается больше длительности импульса формирователя выходной импульс + q ц, появляется на выходе схемы 10 совпадения (фиг. 12), на входы которой подаются проинвертированные импульсы с формирователя 5 и одновибратора 6 (фиг. 10 и 11) °

855585

Сигнал определенной длительности или ь ï, появляющийся на выходе триггера 9 с раздельным- запуском или схемы 10 совпадения подается на блок 11 заряда и открывает соответствующий ключ 14 или 16 (фиг. 3).

Величина напряжения заряда 0><,+ () конденсатора 17 пропорциональна длительности импульса сигнала b чф или i+< .и благодаря большой постоянной времени разряда запоминается до следующего такта измерения (фиг. 13 и 14). Полярность напряжения на конденсаторе 17 положительна— при подаче на ключ 14 импульса

„ ц с выхода триггера с раэдель и. о, 15 ным запуском 9 нли отрицательна - прн подаче на ключ 16 импульса @,Я со схемы 10 совпадения.

В результате на вход интегрирующего усилителя 12 и блока 13 индикации подается практически постоянное напряжение U (r.), пропорциональное длительности импульса сигнала.

Во избежание шунтирования конденсатора заряда блок индикации и ин- р тегрирующий усилитель должны иметь высокие входные сопротивления. Перед началом очередного такта измерения ,конденсатор 17,разряжается путем подачи импульса Ц,„,-в, с выхода задаю- З щего каскада генератора 1 на транзисторный ключ 15, шунтирующий конденсатор 17. С выхода интегрирующего усилителя 12, имеющего большую постоянную времени (несколько секунд), сигнал постуйает на второй вход компаратора 4, где суммируется с опор" . ным напряжением ООП . Таким образом, при появлении на выходе блока 11 заряда напряжения той или иной полярности, вызванного температурным или 40 временным дрейфом длительности импульса одновибратора, или собственной постоянной времени катушки ВП, появляется сигнал на выходе интегрирующего усилителя, который вызывает изменение уровня опорного напряжения на входе компаратора, а следовательно, и изменение длительности импульса ф формирователя 5. В резуль. тате происходит самобалансировка тракта и сигнал на выходе блока заряда равен нулю.

При появлении металлического предмета в зоне контроля. длительность импульса Х переходного процесса на катушке ВП увеличивается (фиг. 16), что вызывает появление сигнала положительной полярности.на выходе блока заряда. Учитывая то, что время на". хождения металлического предмета в поле ВП при контролЕ в технологическом потоке либо при сканировании ВП над поверхностью объекта меньше постоянной времени интегрирующего усилителя, полезный сигнал не компенсируется и регистрируется блоком индикации (фиг. 15-26).

Таким образом, импульсный вихретоковый металлоискатель позволяет автоматизировать процесс контроля, что увеличивает производительность труда.

Формула изобретения

Импульсный вихретоковый металлоискатель по авт. св.. Р 748319, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности работы

-н автоматизации процесса контроля,он дополнительно снабжен двумя инверторами, схемой совпадения, блоком заряда и интегрирующим усилителем, причем входы инверторов подключены соответственно к выходам формирователя и одновибратора, их выходы подключены к входу

=хемы совпадения, триггер с раздельным запуском, схема совпадения и генератор импульсов соединены через блок заряда с блоком индикации и интегрирукщим усилителем, выход которого подключен к второму входу компаратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 748319, кл. G 01 Ч 3/10, 1978..

ИзИгег, цвл6

Ilnp.

Фиг 1 дайй.

Фж6 дав Оюна

ЖаМ

ИиИ

Фи. И

Июх ъ"Я

®uz 6 е

AeQ ймр

Ща 14

Составитель B. МаЯоршин

Редактор Л. Повхан Техред Ж. Кастелев щ Корректор В. Синицкая

Заказ 6901/65 Тираж 732 . Подписное .ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ДПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4