Электромагнитное устройство для из-мерения расстояния до электропрово-дящей поверхности

Электромагнитное устройство для из-мерения расстояния до электропрово-дящей поверхности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ИТВЛЬСТВУ

Союз Советским

Социалистическим

Республик

<в847002 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 151079 (21) 2832243/25-28 (51)М. Кл.з

G 01 В 7/06

С 01 и 27/90 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР во делам нзобретеннй н открытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15Р 7.81..Бюллетень 89 26 (53) УДК 620.179. .142.5.6 (088.8) Дата опубликования описания 150781 (72) Авторы изобретения

A. С. Бакунов, Е. Г. Беликов, С.

В. В. Клюев, Д. С. Костров и Ю.

Герасимов, (71) Заявитель (54) электРОМАГнитнОе устРОИстВО ДлЯ иЭмеРениЯ

РАССТОЯНИЯ ДО ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества и геометрических параметров изделий и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства, где требуется измерение расстояний до электропроводящей поверхности, в частности измерение толщинй диэлектрических покрытий.

1О

Известны толщиномеры диэлектрических покрытий, содержащие автогенератор, соединенный с НаМ вихретоковый преобразователь с компенсатором, усилитель, фазовращатель, фазовый детектор и индикатор (11

" Недостатком известных толщиномеров является необходимость при замене материала. основы установки нуля прибора, калибровки его по прилапаемым образцам толщины и подбора спе 20 циального фактора, обеспечивающего нечувствительность толщиномера к изменениям электрофизических свойств материала основы в узких пределах, а также частой установки нуля тол- . ?5 щиномера вследствие температурного дрейфа индуктивных катушек преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элект30 ромагнитное устройство для измерейия расстояния до электропроводящей поверхности, содержащее автогенератор, соединенный с ним вихретоковый преоб-. разователь с компенсатором, подключенные к преобразователю два фаэочувствительных детектора, один из которых настроен синфазно с активной, а другой - сннфазно с реактивной составляющиии вносимого в преобразователь напряжения, сумматор и индикатор Г2).

Это устрбйство позволяет отстроиться от влияния изменений удельной электрической проводимости в широких пределах. Однако погрешность измерений его резко возрастает при контроле толщины диэлектрических покрытий,, нанесенных на ферромагнитную основу из-за отсутствия отстройки от влияния изменений магнитной проницаемости основы

Цель изобретения — повышение надежности н точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено двумя блоками.возведения в квадрат, включенными между выходами фазочувствительных детекторов и входами сумматора, и последовательно соединенными блоком иэ847002 влечения квадратного корня и вторым сумматором, блок извлечения квадратного корня подключен к выходу первого сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом фазочувствительного детектора, настроен, ного синфазно с активной составляющей вносимого напряжения, а его выход подключен к индикатору. А также тем, что устройство снабжено двумя цепями из последовательно соединенных ключа, запоминающего блока и блока вычитания, вход ключа каждой из цепей соединен с выходом соответствующего фазочувствительного детектора, прямые входы блоков вычитания цепей подключены к выходам соответствующих фазочувствительных детекторов, а выходы— к входам соответствующих блоков возведения в квадрат.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 — то же, вариант; на /иг. 3 — годографы вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения s зависимости от расстояния Н от преобразователя до поверхности изделия,. и,от удельной электрической проводимости Ь, и относительной магнитной проницаемости р этого изделия, характеризуемых обобщенным параметром ф / 1р = и 2Е/ц b/ó, где я - средний радиус преобразователя, f — частота тока возбуждения ВТП, p> — магнитная постоянная, h и h — средние значения от обмоток ВТГ по поверхности изделия;

Устройство содержит автогенератор

1, вихретоковый преобразователь 2 с компенсатором, два фазочувствительных детектора 3 и 4, два блока 5 и б возведения в квадрат, два сумматора 7 и 8, блок 9 извлечения квадратного корня и индикатор 10.

Устройство (на фиг. 2) содержит также две цепи иэ последовательно соединенных ключей 11 и 12, запоминающих блоков 13 и 14, и блоков

15 и 16 вычитания.

Устройство работает следующим образом.

Автогенератор 1 питает синусоидальным током вихретоковый преобразователь 2 (ВТП) с компенсатором.

Компенсатор позволяет минимизировать выходное напряжение преобразователя при отсутствии изделия в зоне контроля ВТЛ. Выходное напряжение ВТП с компенсатором поступает на входы двух фазочувствительных детекторов

3 и 4, а опорные напряжения на них подаются от автогенератора 1. При этом на фазочувствительный детектор

3 подается опорное напряжение, синфазное с током возбуждения ВТП, а на фазочувствительный детектор 4 — ортогональное с током возбуждения ВТП.

Отношение коэффициентов передачи фазочувствительного детектора 3 и фазочувствительногo детектора 4 равd0

65 где А, В и С - постоянные коэффициенты. Цля того, чтобы при изменении удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости материала во всем диапазоне годографы вносимого но 1,12:1. Напряжеиия с выходов фазочувствительных детекторов 3 и 4, пропорциональные активной и реактивной составляющим вносимого напряжения соответственно поступают на входы блоков 5 и 6 возведения в квадрат, имеющих отношение коэффициентов передачи 1,67:1 соответственно.

Выходные напряжения блоков 5 и б, пропорциональные квадратам входных напряжений, складываются на сумматоре 7 и с его выхода подаются через блок 9 извлечения квадратного корня на один из входов второго сумматора

8. На другой вход сумматора 8 поступает напряжение с выхода фазочувстви15 тельного детектора 3. К выходу сумматора 8 подключен индикатор 10. Ког да в устройство включены два ключа 11 и 12, два запоминающих блока 13 и 14 и два блока вычитания 15 и 16, и рабо2р тают эти блоки .следующим образом. При отсутствии изделия в зоне контроля

ВТП ключи 11 и 12 подключают к выхо- дам фазочувствительных детекторов 3 и 4 запоминающие блоки 13 и 14,,где

25 происходит 38IIOMHHBHHe HX BbIXOQHbIX напряжений. Затем ключи 11 и 12 размыкаются, и при проведении измерений выходные сигналы фазочувствительных детекторов 3 и 4 поступают на прямые входы блоков 15 и 16. вычитания, на инверсные входы которых подаются запомненные значения напряжений с выходов запоминающих блоков 13 и 14.

На блоках 15 и 16 вычитания происходит вычитание из выходных сигналов, фазочувствительных детекторов 3 и 4 напряжений недокомпенсации, и раэностные напряжения с выходов этих блоков подаются на входы блоков 5 и б возведения в квадрат. Применение

4р этих блоков позволяет значительно снизить погрешность измерения, связанную с дрейфом характеристик ВТП.

Из анализа годографов (на фиг.3) видно, что линии изменения обобщенно4 го параметра ф,/Q близки к дугам окружностей с центрами, лежащими на оси % U+ и все они подходят к оси

3 U „ под одним углом. При этом радиус этих окружностей зависит только от величины H и не зависит от изме О нений параметра P /(р, т.е. от изменений удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости материала так, что, если известны значения к И н и д И,, то величина

55 радиуса окружности определяется по формуле

847002 в ВПТ напряжения имели вид дуг окружностей, частота тока возбуждения

ВТП"выбирается для р С 1000 иэ усло- . вия

1, 25 10 /R 6„;„p,о

Если же значение ; 1000, то выбор частоты тока возбуждения не зависит от удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости материала и определяется лишь удобством создания прибора. При этом погрешность измерения расстояния Н не превыаает 2,5% от измеряемой ве личины во всем диапазоне изменения обобщенного параметра / р от Одоа

Устройство для измерения расстояний до электропроводящей поверхности позволяет измерять расстояния и связанные с ними величины (например, толщину диэлектрических покрытий) как до немагнитной, так и до магнитной электропроводящей поверхности изделия независимо от электромагнитных свойств материала изделия и изменений

его структуры, измерять расстояния до иэделий из ферритов, повышает точность и надежность измерений, заменяет подавляющее большинство выпускаемых в настоящее время толЩиномеров диэлектрических покрытий.

В устройстве может быть использован накладной как трансформаторный, .так и параметрический вихретоксЬый преобразователь.

Формула изобретения

1. Электромагнитное устройство для измерения расстояния до электропроводящей поверхности, содержащее автогенератор, соединенный с ним вихретоковый преобразователь с компенсатором, подключенные к преобразователю два фаэочувствительных де.тектора, один из которых настроен синфазно с активной, а другой — синфазно с реактивной составляющими вносимого в преобразователь напряжения, сумматор и индикатор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, оно снабжено двумя блоками возведения в квадрат, включенными о между выходами фазочувствительных детекторов и входами сумматора, и последовательно соединенными блоком извлечения квадратного корня и вторым сумматором, блок извлечения квадратного корня подключен к выходу $ первого сумматора, второй вход второго сумматора соединен с выходом фазочувствительного детектора,, на-. строенного синфазно с активной со- ставляющей вносимого напряжения, а

20 его выход подключен к индикатору.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что оно снабжено двумя цепями из последовательно соединенных ключа, запоминающего блока и д блока вычитания, вход ключа каждой из цепей соединен с выходом соответствующего фаэочувствительного детектора, прямые входы блоков вычитания цепей подключены -к выходам соответствующих фазочувствительных детекторов, а выходы — к входам соответствующих блоков возведения в квадрат.

Источники информации,,принятые во внимание при экспертизе

1. Под ред. В. В, Клюева, Приборы для неразрушающего контроля материалов изделий, кн.2. М., "Машиностроение", 1976, с.143-145.

2. Лвторское свидетельство СССР

4О М 257114, кл. G 01 N 27/86, 1969 (прототип),