Цифровой электромагнитный толщиномер
Патент 1020755
Авторы
Классы МПК
Цифровой электромагнитный толщиномер
Иллюстрации
Реферат
1. ИИФРОБОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР, содержащий последовательно соединенные источ гак возбуждения, преобразователь, пиковый детектор, блок опорныхнапряжений с N+2 выходами, блоки выделения верхнего и нижнего .уровней рабочего диапазона, подключенные параллельно соответотву шими входами к соответствующим выходам , ока опорных напряжений, nqpon вый 6nok, первый вход которого соединен с йикоиым детектором, второй - с в ыходом блока вьщелений нижнего уровкя рабочего диапазона, и второй блоки вычитания, первые входы которых Обязаны с выходом блока выделения верхнего уровня рабочего диапазона, вторые их 1вкоды связаны со1утетственно с выходами пикового детектора и блока вьщепейия нижнего уровня рабочего диапазона , сумматор, регистратор, один из входов которого соединен с выходом сумматора , отличающийся тем,, что, с целью повышения точности измеренвй , он снабжен задающим генератором , растредерателем импульсов, блоком .запоминания напряжения рабочего диапазона , блоком запоминания чувствительности рабочего диапазона, блоком запоминания исходного уровня : рабочего диапазона, логическим блоком , включакяцим N +2 элемента И, элементом НЕ, усилителем с управляемым коэффициентом усиления, ключом зашиты от помех, ключом установки нуля , двумя каскадами управления, задаю ший генератор подключен к распределите лю импульсов, распределитель импульсов имеет N+1 выход, каждый из которых соединен с соответствующ1гми ему управ. ляюошми входами блоков выделения веркне го и нижнего уровней рабочего диапаэо в tf& на и первыми входами элементов И логического блока, первые входы N +1-го и N+2-го элементов И логического блока объединв ны, выход порогового блока через ключ защиты от помех подключен к управля1Ощим Екодам блоков запоминания напря- Жёния рабочего диапазона, запоминания чувствительности рабочего диапазона, запоминания исходного уровня рабочего диапазона, BTOpbiM входам N+1 элемвн тов И логического блока, через элемент НЕ к второму Ежоду N +2-го элемента И логического блока, выходы N+1 элементов И логического блока связаны с соответствующими им управлякшими входами усилителя с управляемьп коэффициентом усиления, выход N+2 элемента И логического блока через последовательно соединенные первый каскад управления и ключ установки нуля соединен с выходом сумматора, второй вход установки нуля заземлен, выход блока выделения нижнего уровня рабочего диапазона через второй каскад управления подключен к управлякш(ему входу
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (1% (11) Зов (-01 a /
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. (21) 3370619/18-28 (22) 23.12.81 (46) 30.05,83. Бюп. ¹ 20 (72) Н. Н. За епнин, В. Ф. Склюк и
И, И. Малько (71) Институт прикладной физики
AH Белорусской CCP и Белорусский политехнический институт (53) 621.317т531.717 (088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР
¹ 364834, кл. 4 01 B 7/06, 1971.
2. Авторское свидетельсгво C СР № 892199, кл. G, Ol В 7/06, 1981 (прототип) . (54): (57) 1, ШАРОВОЙ ЭЛЕКТРОМАГЙИТНЫЙ ТОЛКИНОМЕР, содержащий
Последовательно соединенные источник возбуждения, преобразователь, пиковый детектор, блок опорных напряжений с (ч +2 выходами, блоки вьщеления верхнего и нижнего .уровней рабочего диапазона, подключенные чараллельно соответствую и(ими входами к соответствующим выходам. блока ойорных напряж ний, пороговый блом, первый вход которого соединен с пиковым детектором, второй - с выходом блока вьщеления нижнего уровня. рабочего диапазона, первый и второй блоки вычитания, первые входы которых связаны с выходом блока выделения верхнего уровня рабочего диапазона, вторые их коды связаны соответственно с выходами пикового детектора и блока
Ыщеления нижнего уровня рабочего диаriasosa, сумматор, регистратор, один из
1акоДоВ КотороГо соеДИнен с выходом сумматора, отлич аюши йся тем,. что, с целью повышения точности измерейий, он саайкен задающим генератором, рмпреде пстелем импульсов, блоком. запоминания напряжения рабочего диапазона, блоком запоминания чувствительности рабочего диапазона, бло- ком запоминания исходного уровня рабочего диапазона, логическим блоком, включающим М +2 элемента Ц, элементом НЕ, усилителем с управляемым коэффициентом усиления, ключом зашиты от помех, ключом установки нуля, двумя каскадами управления, зада(о ший генератор подключен к распределите лю импульсов, распределитель импульсов имеет @+1 выход, каждый из которых соединен с соответствующими ему управ лякицими входами блоков вьщеления верхнего и нижнего уровней рабочего диапаэо на и первыми входами элементов И логичен кого блока, первые входы N +1-го и И+2-го элементов И логического блока объедине ны, выход порогового блока через ипоч зашиты m помех подключен к управляю-,; щим входам бпоков запоминания напряжения рабочего диапазона, запоминания чувствительности рабочего диапазона, запоминания исходного уровня рабочего диапазона, вторым входам Я+1 элементов И логического блока, через элемент
НЕ" к второму входу М+2-го элемента И логического блока, выходы М+1 © элементов И логического блока связаны с соответствукициаи им управляющими входами усилителя с управляемым коэффициентом усиления, выход 8+2 элемента И логического блока через последовательно соединенные первый каскад управ-,ф3э ления и ключ установки нуля соединен с выходом сумматора, второй вход илк ча установки нуля заземлен, выход блока вьщеления нижнего уровня рабочего диапазона через второй каскад управления подключен к управляющему axogly . 1020755 запоминания чувствительности рабочего диапазона - к второму щсоду регистратораэ
2:, устройство по п.о1, о т л и ч а» ю щ е е с я тем, что, с целью повьццеж ния быстродействия, в качестве регистратора используется цифровой вольтметр время-импульсного преобразования, первый вход его соедиаен с одним из входов порогового блока вольтметра, второй - с его интегратором, ключа защиты or помех, .высод первого блока вычитания через блок зюоминания напряжения рабочего диапазона css- эаи с первым иссодом сумматора, выход усилителя с управляемым коэффициентом усиления через блок запоминания исходного уровня рабо чего диапаэо и подюпочен к второму входу сумматора, вьФод второго блока вычитания подклю-. чен к входу усилителя с управляемым коэффициентом усиления и через блок
Изобретение относится к. Измеритель-:, линэйнэстях.выходного капря кения пре.. ной тэх."якэ.и может быть использовано, обраэователя дпя достижения требуемой например, для измерения толи ины 003phI точности измерения необходимое количес тий или. других физических:величин. во диапазонов, на которое разбивается .
Известно устройство для контроля тол- g характеристика преобразователя, должно щииы покрытий, содержащее последовэ-,, быть нэдопус"тимо,: большим,.npgeMneMoe тельно соединенные генератор, электро- количество диапазонов аедет:к.низким. магнитный ди чик, усилитель, пиковый значениям точности измерений,. Помимо детектор, операционный усилитель, циф- .. этого, в извеатном толщиномэрэ в.качест--.. . ровой ийдикатор и компенсатор Г13.. 10 ве "регистратора используется. преобразова-:
Однако устройство характеризуется тель отношение напряжений - времщщсй необходимостью его юстировки при измене- . интервал, что ведет к.потере быстродейнии пределов измерений и нэдостаточ-. ствия и снижению точности. кэмерэиий, . ной точностью.. .. Uem изобретения .- повйшэние точно
Наиболее близким техиическим реше- !5 .сти и быстродействия измерений, . нием к предлагаемому является цифро- . Поставйеннаяя цепь достигается тем, вой электромагнитяый толщиномер, со.- что толщиномер снабжен задающим:генера. держащий последовательно соединенные .. тором, распределителем импульсов, блоком .Источник возбуждении, преобразователь, эапоминанйя напряжения рабочегэ Диапа» пиковый детектор," блок опорных напряжэ- 20 эона, 6поком запоминания чувствительном, иий с N+2 выходами, б.о1си выделения сти рабочего .диапазона, блоком запоминавэрхнего.и нижнего уровней рабочего див- .. ния исходного уровня рабочет-о диапаэопаэона, подюйоченные параллельно coo - as, логическим бпоком, вилючакюцим ветствукщими вкодами к ооответствую- И+2 элемейта:И, элементом НЕ, усилнтв.щим вькодам блока опорных напряжений,: 25 лем: с управляемым коэффициентом уси пороговый. 6пок,.парный вход которого... пения;. ключом. защиты or. помех, ключом. соединен .с пиковым детектором„второй - установки нуля, двумя каскадами управс выходом блока выделения нижнего уров- пения, эадаквций генератор подключен к
Ия рабочего диапазона, первый и Второй, pacIIpeltenHremo импульсоь, распределиблоки вычитания, первые входы которых. з0 тель импульсов имеет М+1 выход, каж ювяэаиы с вьводвм бпока выделения, верзус- дый из которых. соединен с соответстнего уровня рабочего диайаэона, вторыв вующими ему управля1сщими входами их входы связаны соответственно с вых - блоков въщеления веркино и нижнего дами пикового детектора и блока магд » - уровней рабочего диапазона и первыми ления нижнего уровня "работаь диайазо- 35;входами элементов И логического блока, . иа, сумматор, регистратор, один из пхо- . первые вкоды И+1-го и й+2-го элемендов которого соединен с выходом сумма- тов И логического блока обьединены, Ф)ра (2 g . . выход порогового блока через ключ эаОсновным недостатком тсациномера щиты от помех подключен к управляюявлявтся "йо, что при эиачитэльньк иэ- <0 щим.входам блоков запоминания напря1 з 1020755 . 4 жения рабочего диапазона,. запоминания цодкпюченный к выходУ поРогового блока, чувствительности рабочего диапазона, 4, элемент HE 13, первый каскад 14 запоминания исходного уровня рабоче- управления, связанный с выходом бпоI го диапазона, вторым входам М +1 ка 6 и Управпяющим входом кпюча 12, ; элементов И логического блока, через 5 второй блок 15 вычитания, блоки 16элемент HE к второму входу N+ 2-го 18 запоминания соответственно напряжения элемента И логического бпока, выходы рабочего диапазона, чувствительности
8 +1- элементов И логического бпока свя- рабочего диапазона, исходного уровня рабсвзаны с соответствуюй ими им управляю- чего диапазона, управпяккпими входами под входами Усилителя с управляемым 10 кпюченные к ключу 12 защиты от помех, коэффицииентом усиления,.выход (Ч+ 2. сумматор 19, входами соединенный с бпоэлемента И логического блока через йоспе- ками 16 и 18, регистратор 20, усипидоватепьно соединенные первый каскад тель 21 с управляемым коэффициентом управления и кпюч установки нупя сое- усиления, управляющими модами подкшодинен с выходом сумматора, второй вход is ченный к выходам логического блока 11, ключа Установки нуля заземпен, выход . - входом - к второму бпоку 15 вычитания, бпока выделения нижнего Уровня рабоче- второй каскад 22 управления через ключ го диапазона через второй каскад управ g 23-установки нуля, связанный с выходом ленин подкпючен..к управлякяцему входу сумматора 19. Регистратор 20 предстввключа зашиты от помех, выход первого 2О пявт собой цифровой. вольтметр, основныблока вычитания через блок запоминания ми узлами которого являются интегратор .. напряжения рабочего диапазона связан 24, пороговый блок. 25, отсчетный блок
: первым входом сумматора, выход усипи- 26. тепя с упрввпяемым коэффициентом уси- Бифровой электромагнитный толшиноления через блок заноминания исходного 25 мер работает следующим образом. рабо его диапазона подключен ко второ- При установке преобразователя 2 на му моду сумматора, выход второго бпла- контролируемый образец напряжение иска вычитания цодкпючен к входу усилите- точника 1 возбуждения йостуцавт нв преJIB c óïðàâëÿåìûì коэффициентом усипе- образоввтель 2, сигнап которого, Нес ния и через бпок запоминания чувствнтепь-щ щий информацию о контролируемом па
Йети рабочего диапазона - к второму вхо- раметре, детектируется пиковым йетекду регистратора. тором 3 и поступает на асод.порогового . Кроме тоРЬ, в качестве регистратора блока 4 и бпока 5 вычитания (фиг. 1).
: используется цифровой вольтметр время- Наряду с этим импульсы задающего генЫимпульсного преобразования, первый мод З ратора 10 поступают на распредепитень его соединен с одним,из входов по рого- 9 импульсов, на выходе которого . вого блока волвтметра, второй - с его распределяются в следующие llpjT интегратором. эа другом пачки импушсоВ и по И+1
На фиг 1 цредставпена блок-схема каналам поступают паралпепьно на упраатопщиномера; ив фиг. 2 - схема форми- пяющие входы бпока 7 выделения вескиего рования линейной щкалы топщиномера. Уровня рабочего диапазона, блока 6 выТопщиномер содержит (фиг, 1) источ- дел-ния нижнего уровня рйбочего дивпвник 1 Возбуждения, связанный с преоб- зона и на входы N+2 элементов И поги раэоввтелэм 2, выход которого подклю- . ческого блока 11. чен к пиковомУ детектору 3, пороговый 4 ,блок 4, первый бпок 5 вычитания под- В блоке 8 опорных напряжений эапи кпвченные одними из своих входов к пи- сана характеристика преобразователя Ив, ковому детектору, бпоки 6 выделения ниж- в точках разбиения на диапазоны, т.в.
- неГо УРовнЯ Рвбочвго диапазона, блок 7 иапРЯжениЯ Но И„. H> -, I4>+< (фиг 2) выдепения верхнего .Уровня рабочего диапв- Эти нвпряженйя поступают нв жоды бпс зона, бпок 8 опорных напряжений с й+2 ков 6 и 7 выделения соответственно ииж«
50 вВкодами, связанный с блоками 6 и 7, него и вессснего уровней рабочего диапвэорасзюределитель 9 импульсов, подключен- на. Эти блоки представпяют собой много ный к управляющим входам бпоков 6 и Т, канальные управляемые электронные япюэадвюпий генератор 10, соединенный с чи. Пачки импульсов распределктеаю 9 распредепитепем 9 иьшупьс:ов, выходы иьятульсов по соответстщлсщим входам
55 которого подипочены к логическому бцо- открывают каналы эпекгронньк ключей, ку 11, вюпочакицему М+2 элемента И бпокпв 6 и 7, на высоде которых появ(И - щ, )э ключ 12 эвп иты от помм,пяются ищхрщжения; на люжоде бпока
5 1020755 б
U .. Q на Выходе блока цифрового регистратора 20 время-им1(2 р". t )4+1
7 р (ц . о (фиг 2), С д,вроде пульсного преобразования поступает на
О(«k(" Н
6noira бвыделения нижнего уровня рабоче-. вход порогового блока 25. Блок 17 го диапазона пачки напряжений 0 0 - -ншоминания чувствительности рабочего
1р 2р". ..., 0„ +., поступают иа второй 5 диатазона имеет постоянный коэффициент вход порогового блока 4>,на вход каске1 передачи, равный 8+1. Таким образом, да 14 управления и на один из Входов . с Вькода блока 17 нацряжение (И+1 а02
Второго блока 15 вычитания. Пороговый (фиг. 2) через второй вход цифрового .блок 4 последовательно Во .времени срав- волвтметра. 20 поступает на Вход иниивает напряжение преобразователя 10 тегратора 24, При постоянной времени Г U. < c напряжениями 01,02,...,U +. и опре- интегратора 24 на его выходе через неаавт еначенна рабочего дав весна. Ф((оооо t появится напряяение
Наф- 2пр аВе 2слуm:V ; работа во втором дуайазоне В интФрйале ВЫх +1) 402 k ,толщин НО- 2 Но,.4. работа в М+-р . диа- 15
Назоне в интервал толщнн ЙН -(8+<)+ где К - постоянный коэффициент.
0 йри 4Ьачении V.=. во Время.действия, 1ак как на второй вход порогового
Второго импульаа распределителя 9 им- блока 25 подается напряжение интеграпульсов с помощью порогового блока 4 а, то s момент времени 1и напряже.СваВИНВаЮУСЯ НаПРЯжюиия Ug И ЩО >U } О НИЕ ИитЕГРаТОРа СтаНОВНтоя раВНЫМ и .На его выхоае появаяатся 3О Ь уб U2+ 6 U . т..е.
Я -2 фительное ненряжение, которое через и отщщтыв с помоопао каскааа 14 тиров- 04+Ча0вк и снта0рта,, леал. ключ 12 защиты от помес поступаег на акоды елемен"гов И логического 25 (К 402+ВО } откуда блока 1» и управлякхцие входы блоков (= (ц „ц
18 18; Фновоременно напряжение 6no . " О
/ кв 7 ввоаапевна .веранего трован рабоче- .. о а +. и го дирпаэона (фиг. 1) поступает на Вто- . (> (Й+1Ж40 .
1 алые щоды первого блока 3 вычнтания y0 - - д и Второго блока 15 5 a На - - СОК +Со у (1)
4 ай этйх блокоз пОЯвлиются соотВетстйен9! 1 де, но нан(оокеанпафи(-и н и,-ц,=аиб: Со. ао ч1к
6emauasnesr и зало ® ЗЬк как эначей е" К изме явтся диск, J 35 ретно от 0 при випочении диапазона
Элеж И жчо 6 ока 11 до И.пр„в„„юче и+1 дн,„о,, М (1) следует, что значение времени цнеита: усиления усилнтеля. 21 с управля-
M5rM коРфФициент и усиле вя,. В ь омент симо от значения Вс.твительн а40 пазона NU и при измерении толщин
ННЯ,иа .Вцходе поРОг вого. блока 4 ВтоРой изменяется дискретно, процорциона;,ьно знанению рабочего диапазона К . Для Вто рого диапаэчойа К 1, т.е. В масштабе . сов постгуд@ет на Вхо ч Второго злеме времени значении С сооветствует т тй М.и иа ег О ад%оде поЯвлиетсЯ нап- 45 „Н (Ф 2) П „,н, „К о . ъ
:: Рии е е :ИОт,". Рое Устаноавли а т О. ". 0 до N аквивалентное значение толщины э ga gggp 0до +go. Т gay .диюазон разбива(.тся на боль аое коли
ВФЦседа Жарово блока 15 вычитания, 4 " Р с о.. е и 5О,нелинейности,зависиомости 0 .от Н зназапойииаетсЯ зчапомчинащаем блоком 18 ени(. аР(:и 0 в кажд м рабочем
У исх9Фиог© уРО® Рабочего дим азонар (диапазоне связаны у соб и иней ф 2 .
С,. ОД@ О а его бцоий 16 напря», и з и, . (у
ЩЕНВа ЙфПОСФттЗвНВЕ На KRDA 0 BW...Наотоа P "Но ВЦ .KKK DP KKmm
ya;19>,:Nà stepof.mei которого с Выхоpj s @апомима1сщего 6аока 1.8 поступает зона, то значение A-.изменяется йезр
Мййряжеиие ищ Ф„. На Выходе сумма"мРа.19 hmaeurami" ИЧЮе 0Д + - м syscmseevasoera 402 мж ,ФУ к р аееРсе чВРез Один as Выходов эона m 0 до 1,. т.е. ВтОРое слагаемое мера для последнего диапазона со шка лой для второго, видно, что несмотря на различную чувствительность в каждом диапазоне((Ф +1)йU +,,<(й .ф10 ), каисаое измерение осуществйяется при постоянной . чувствительности рабочего диапазона и шкала прибора остается линейной.
Предлагаемое функциональное построеиие устройства делает возможным реализацию толшиномеров высокой точности, надежности и позволяет обеспечиъь mol решность измерения менее 3% в соче» танин с автоматическим выбором и переключени м диапазонов измерения и поаЬо.ляет уменьшить время измерения до 0,2 с.
7 1020755 (1) изменяется от 0 до С то еквн валентно изменению толщины от 0 до К .ь
Значение Ф.„индицируется в цифровом виде на отсчетном блоке 26 и эта вели a пропорциональна контролируемой волщине. Таким образом, для включенйого второго диапазона в:я шкала толщиномера будет линейной (на фиг. 2 эта шкала представлена гипотенузой прямоугольного треугольника со значениями катетов (И+1) и и (Й+ д Ц2 ).
При ра*те на другом диапазоне (иа фиг. 2 показаны все соответствут щие жачвния для N+1 диапазона) работа узлов толшиномера осуществляется аналогично. Сравнивая шкалу толшино1020788
СЬстюитеиь. IO. Петраковсзвй
Радаитор К. Г заааноэа .%кред Е.баритончик корректор В.Бужга
Зеив 3889/38: . .::;.Ъщай 692. ..Подиасное
ВЯИИЩ4 Тосрщаратненного комймта -СССР но деаам изобрвтений m: откраатий
113038, Ямка Ж-.35, Рйуысищ нао.,— д. 4/8
Фваий EIH ПатенФ, г. Хкгород, уи. Проентнм, 4