Цифровой вихретоковый измеритель электропроводности

Цифровой вихретоковый измеритель электропроводности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЦИФРОВОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-фор.мирователь , первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь , подключенный к выходу Бихретокового преобразователя, и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю , а выход-к входу вычитания второго счетчика, третий элемент И, инверссные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей , а выход - к входам управления счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен регистро.м, подключенным к выходу второго счетчнка. элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, а второй предназначен для соединения с гнездом «Пуск, четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилителям-формирователям, а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса - к выходу четвертого элемента И, прямой выход соединен с третьими в.чодами третьего и четвертого элементов И, пятым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого тригё гера, а второй - с выходом первого усилителя-формирователя , вторым триггером, (Л вход установки которого подключен к выходу пятого элемента И, а вход сброса предназначен для подключения к гнезду «Пуск, и третьим триггером, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса подключен к выходу пятого элемента И, вход синхронизации - к выходу первого усилителя-формирователя , а прямой выход - к входу управ4 4 О ления генератора качающейся частоты и входам первого, второго и четвертого элементов И.

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зад G 01 N 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ, .:3

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

CD

4Р

СР (21) 3587762/25-28 (22) 27.04.83 (46) 23.07.84. Бюл. № 27 (72) А. Я. Тетерко и Б. М. Березюк (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро Физико-механического института им. Г. В. Карпенко (53) 620.179. 14 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 557311, кл. Ci 01 N 27/90, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3409966, кл. G 01 N 27/90, 1982 (прототнп). (54) (57) ЦИФРОВОЙ ВИХРЕТОКОВЬ1Й

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь, первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь, подключенный к выходу вихретокового преобразователя, и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю, а выход-к входу вычитания второго счетчика, третий элемент И, инверссные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход — к входам управления счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов И, отличающийся.„Я0„„1104407 A тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен регистром, подключенным к выходу второго счетчика, элементом

ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, а второй предназначен для соединения с гнездом «Пуск», четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилителям-формирователям, а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса — к выходу четвертого элемента И, прямой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, пятым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера. а второй — с выходом первого усилителя-формирователя, вторым триггером, вход установки которого подключен к выходу пятого элемента И, а вход сброса предназначен для подключения к гнезду «Пуск», и третьим триггером. вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса подключен к выходу пятого элемента И, вход синхронизации — к выходу первого усилителя-формирователя, а прямой выход — к входу управления генератора качающейся частоты и входам первого, второго и четвертого элементов И.

1104407

Поставленная цель достигается тем, что цифровой вихретоковый измеритель электропроводности, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь, первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь, подключенный к выходу вихретокового преобразователя,и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителюформирователю, а выход подключен к вхо50

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для измерения электропроводности неферромагHHTHblx материалов в машиностроении, аваации и других областях техники.

Известно устройство для измерения удельного электрического сопротивления немагнитных электропроводящих материалов, содержащее соединенные последовательно возбуждающий генератор синусоидального 1О напряжения, усилитель мощности, вихретоковый датчик, фазовый детектор, генератор импульсов, счетчик импульсов, блок управления частотой возбуждающего генератора, дешифратор, вход которого подсоединен к выходу счетчика импульсов и входу блока управления частотой возбуждающего генератора и цифровой индикатор, соединенный с выходом дешифратора (1).

Недостатком устройства является снижение точности измерения, обусловленное 20 наличием зоны нечувствительности и дрейфом порога срабатывания генератора импульсов, а также погрешностью блока управления частотой возбуждающего генератора.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является цифровой вихретоковый измеритель электропроводности, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь, первый элемент И и два счетчика, рр соединенные последовательно второй усилитель-формирователь, подключенный к выходу вихретокового преобразователя и второй элемент И, второй вход которого подключеH к первому усилителю-формирователю, а выход подключен к входу вычитания M второго счетчика, третий элемент И, инверсные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход -- к входам управления счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный 4О к входам первого и второго элементов И (2) .

Недостатком известного устройства является низкая надежность его работы в условиях помех.

Целью изобретения является повышение 45 надежности в работе. ду вычитания второго счетчика, третий элемент И, инверсные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход — к входам управления счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный ко входам первого и второго элементов

И, снабжен регистром, подключенным к выходу второго счетчика, элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, а второй предназначен для соединения с гнездом

«Пуск», четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилителям-формирователям, а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса— к выходу четвертого элемента И, прямой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, пятым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а второй — с выходом первого усилителя-формирователя, вторым триггером, вход установки которого подключен к выходу пятого элемента И, а вход сброса предназначен для подключения к гнезду «Пуск», и третьим триггером, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса подключен к выходу пятого элемента И, вход синхронизации к выходу первого усилителя-формирователя, а прямой выход — к входу управления генератора качающейся частоты и входам первого, второго и четвертого элементов И.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — эпюры напряжений в контрольных точках.

Цифровой вихретоковый измеритель электропроводности содержит соединенные последовательно генератор 1 качающейся частоты, вихретоковый преобразователь 2, усилитель-формирователь 3, первый элемент И

4 и два счетчика 5 и 6, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь 7, подключенный к выходу вихретокового преобразователя 2 и второй элемент

И 8, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю 3, а выход подключен к входу вычитания второго счетчика 6, третий элемент И 9, инверсные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей 3 и 7, а выход— к входам управления счетчиков 5 и 6, и генератор 10 опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов

И 4, 8.

Устройство содержит также регистр 11, подключенный к выходу второго счетчика

6, элемент 12 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика 6, а второй — с гнездом «Пуск», четвертый элемент И 13, первый и второй!

104407

5 !

О

25

55 входы которого подключены к усилителямформирователям 3 и 7, а выход соединен со входом установки регистра 11, первый триггер 14, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ 12, а вход сброса — к выходу четвертого элемента

И 13, прямой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов

И 9, 13, пятым элементом И 15, первы, вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 14, а второй — с выходом первого усилителя-формирователя

3, второй триггер 16, вход установки которого покдключен к выходу пятого элемента И 15, а вход сброса — к гнезду «Пуск», и третий триггер 17, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера 16, вход сброса подключен к выходу пятого элемента И 15, вход синхронизации — к выходу первого усилителяформирователя 3, а прямой выход — к входу управления генератора 1 качающейся частоты и входам первого 4, второго 8 и четвертого 13 элементов И.

Измеритель работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 2 размещают на поверхности контролируемого изделия (не показано) . Все элементы устроиства устанавливают в исходное состояние, при котором триггеры 14 и 7 находятся в нулевом, а триггер 16 — в единичном состоянии, генератор 1 генерирует синусоидальное напряжение частотой fm>< Сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход вихретокового преобразователя 2, опорный

И > и измерительный сигналы, на выходах которого при этом будет сдвинуты один относительно другого на интервал s,(рис. 2, а, б), зависящий от значения электропроводности 5 материала контролируемого изделия и частоты f >,. Усилители-формирователи

3 и 7 после усиления сигналов преобразуют положительные полупериоды в логические единицы, а отрицательные — в логические нули (рис. 2 в, г).

Сигнал «Пуск», поступивший на вход измерителя в момент времени t>, устанавливает триггер 16 в нулевое, а триггер 14 через элемент ИЛИ 12 — в единичное состояние (фиг. 2, е, д). Единичный потенциал с инверсного выхода триггера 16 поступает на информационный вход триггера

17, который переходит в единичное состояние по заднему фронту измеряемого сигнала, поступающего на его синхронизирующий вход с выхода усилителя-формирователя 3 (фиг. 2 ж). Единичный потенциал с его выхода поступает на входы элементов И

4, 8 и 13 и управляющий вход генератора

1,, вследствие чего последний начинает плавно изменять частоту от fr >n до f, Нулевой потенциал с выхода усилителя-формирователя 3 откроет элемент И 9, так как на другой его инверсный вход поступает нулевой потенциал с выхода усилителя-формирователя 7 и единичный потенциал с прямого выхода трипера 14, и поступивший на управляющие входы счетчиков 5 и 6 единичный сигнал .(фиг. 2 з) записывает в них соответственно числа, например 7 (при и = 3) и 999 (при емкости счетчика в три двоично-десятичных разряда) . Появившийся на выходе усил ителя-форм ирователя 7 единичный уровень опорного сигнала в момент времени tq (фиг. 2в) открывает элемент И 8, и счетчик 6 начинает подсчитывать в обратном коде на протяжении временного интервала t< импульсы генератора 10 частотой f, поступающие íà его вычитающий вход. В момент появления на выходе усилителя-формирователя 3 единичного уровня измеряемого сигнала в счетчике 6 окажется зафиксированным в обратном коде число N, Единичный измеряемый сигнал на выходе усилителя-формирователя 3 в момент времени t, закрывает элемент И 8 и открывает элементы И 4 и 13. Единичный сигнал с выхода элемента И 13 поступает на управляющий вход регистра 11, записывая в нем число М, с выхода счетчика 6, и на сбросовый вход триггера 14. Последнийй устанавливается в нулевое состоян ие и закрывает элемент И 13. Через открытый элемент И 4 на вход счетчика 5 поступают импульсы частотой fo. Счетчик 5 обеспечивает деление частоты f> в и раз (выше мы положили п=З). Счетчик 6 начинает подсчитывать число Х1 импульсов частотой

fq! n, поступающих на его суммирующий вход с выхода переполнения счетчика 5, при этом он вычитает из зафиксированного ранее числа N, число N . Так как измерение начинается с наименьшей частоты

fbi гармонического с игнала, генерируемого генератором 1, на первых периодах фаза измеряемого сигнала будет меньше заданной величины 1 < (

3 нулевого потенциала в счетчике 6 оказывается зафиксированным число ЯМ = N, -N,.

1104407

Нулевой потенциал с выхода усилителя-формирователя 3 закрывает элемент И 4 и открывает элемент И 9, сигнал с выхода которого поступает на управляющие входы счетчика 5 и 6. Описанный процесс повторяется до тех пор, пока на 1-том периоде в момент t< число ЬЦ сравняется с числом N> . Для увеличения помехоустойчивости измерителя триггер 14 фиксирует выполнение условия N;(N1 . В этом случае в момент t< триггер 14 оказывается в нулевом состоянии, запрещающий потенциал с его прямого выхода поступает на входы элементов И 13, 9, а разрешающий потенциал с его инверсного выхода поступает на вход элемента И 15. Нулевой сигнал с выхода усилителя-формирователя 3 через элемент И 15 устанавливает в единичное состояние триггер 16 и в нулевое состояние триггер 17. Нулевой потенциал с прямого выхода триггера 17 поступает на управляющий вход генератора 1 и на входы элементов И 4, 8 и 13. В регистре 11 при этом оказывается зафиксирован ным число N l = N,, по величине которого определяется электропроводность.

Предлагаемый цифровой вихретоковый измеритель электропроводности обладает рядом существенных преимуществ. В данном измерителе равенство сдвига фаз между опорным и измерительным сигналами заданному значению фиксируют при выполнении условия N<< N,, что обеспечивает получение результата измерения в условиях случайных помех. Возможность подключения измерителя к ЭВМ и нахождение численного значения электропроводности позволяет проводить измерения при изменении электропроводности изделий в широких пределах. При наличии случайных помех использование микро-ЭВМ позволяет увеличить точность измерения путем усреднения результатов многократного измерения электропроводности. Возможность программной обработки позволяет также по результатам измерения электропроводности изделия определить и другие его параметры, связанные с электропроводностью, увеличить точность измерения за счет применения математических методов обработки информации, а также создавать архив данных контроля по каждому изделию.

ПИ!П!П

1104407

Редактор А. Шандор

Заказ 5025 30

Составитель Ю. Глазков

Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и о крытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

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