Электромагнитный многочастотный структуроскоп

,а 01 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ВМЫ: ЬСТВУ К АВТОРСКОМУ СВИД ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Курский политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 501347, кл. 6 01 й 27/90, 1972,; 2. Авторское свидетельство СССРР 1000376, кл. Я 01. Н 27/90, 1982 (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МНОГОЧАС ТОТ НЫЙ СТРУКТУРОСКОП,содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемый делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидапьного напряжения, усилитель мощности и вихре- токовый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, достоверности и производительности контроляон снабжен коммутатором, два входакоторого подключены соответственнок выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третийвход - к выходу микропроцессора, авыход - к входу буферного усилителя, последовательно соединеннымицифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователемнапряжения во временной интервал,вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, входцифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детекторак выходу буферного усилителя, авыход преобразователя напряжения вовременной интервал подключен к входумикропроцессора,50 Кроме того, недостатком известного структуроскопа является низкая производительность контроля что определяется инерционностью сгла-живающих фильтров. 65 Изобретение относится к нераэрушающему контролю физико-механических свойств материалов, и можетбыть использовано для измеренияамплитудно-частотных характеристики фазочастотных.характеристик четырех полюсников.Известно устройство неразрушающего контроля структуры, содержащееблок генераторов синусондальныхколебаний, датчики, возбуждающие 10обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходу бло-,ка генераторов, блок синхронныхдетекторов, опорными входами подключенных к соответствующим генераторам, а сигнапьным - к измерительным обмоткам датчиков, вычислительное устройство, состоящее из трехсчетно-решающих устройств, функциональных преобразователей и блокаанализа годности, подключенное квыходам синхронных детекторов 11.Недостатками данного устройстваявляются низкая точность измерений,малое быстродействие и невысокая 25сложность его,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяэлектромагнитный многочастотныйструктуроскоп, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемыйделитель частоты, счетчик, формирователь синусоидального напряжения,усилитель мощности и вихретоковыйпреобразователь (ВТП), буферный усилитель, последовательно соединенныемикропроцессор и устройство отображения, а выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного 40усилителя 12.3.Недостатком известного структуроскопа является невысокая точностьизмерения вектора выходного напряжения ВТП. Связано это с невысокой 45точностью Формирования прямоугольного напряжения из синусоидальногов преобразователе фаза-напряжение.При этом возникают погрешности,зависящие от амплитуды входногонапряжения формирователя, обусловленные начальным смещением нулевогоуровня формирователей и его дрейфом,и,частотные, определяемяе задержкой,вызванной ограниченной скоростью,нарастания выходного напряжения ичастотной зависимостью коэффициентаусиления Формирователя, что в со-.вокупности снижает достоверностьконтроля,60 Цель изобретения - повыаение то ности измерений, достоверности и производительности контроля.Указанная цель достигается тем, что электромагнитный многочастотный структуроскоп, содержащчй последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемяй делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, усилитель мощности и внхретоковый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, снабжен коммутатором, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретоковогопреобразователя, третий вход - к выходу микропроцессора, а выходк входу буферного усилителя, последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователем напряжения во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, вход цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронногодетектора " к выходу буферного усилителя, а выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к входу микропроцессора.На чертеже представлена блок-схема электромагнитного многочастотного структуроскопа.Структуроскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 прямоугольных импульсов (ГПИ), регулируеьий делитель 2 частоты (РДЧ), счетчик З,формирователь 4 синусоидальногонапряжения (ФСН), усилитель 5 мощности (УМ), вихретоковый преобразователь б (ВТП), буферный усилитель 7 (БУ), последовательно соединенные микропроцессор 8 и.устройство 9 отображения, выход микропроцессора 8 подключен к вторым входам делителя 2 и усилителя 7, коммутатор 10, два входа которого подключены соответственно к выходам усили- теля 5 мощности и преобразователя б, третий вход - к выходу микропроцессора 8, а выход - к входу буФерного усилителя 7, последовательно соединенные цифровой фаэорасщепитель 11 ЦФ), синхронный детектор 12 СД) и преобразователь 13 напряжения во временной интервал (ПНВИ), вторые входы цифрового Фазорасщепителя 11 и преобразователя 13 подключены к выходу микропроцессора 8,1100558 вход цифрового фазорасщепителя 11 подключен к второму выходу счетчика 3, второй вход синхронного детектора 12 - к выходу буферного усилителя 7, а выход преобразователя 13 подключен к входу микро процессора 8.Структуроскоп работает следующим образом.Частота прямоугольных импульсов с ГЛИ 1 делится РДЧ 2 в число раз, 10 заданное микропроцессором 8. Счетчик 3 формирует параллельный код для ФСН 4 и с дополнительного выхода обеспечивает частоту, в четыре раза превышающую частоту синусо идального сигнала для цифрового фаэорасщепителя 11. Синусоидальное напряжение с ФСН 4 через усилитель 5 м 6 щности поступает на возбуждающую обмотку ВТП 6. Аналоговый коммутатор 10 пропускает на вход буферного усили.еля 7 напряжение либо с входа, либо с выхода ВТП 6. На сигнальный вход синхронного детектора 12 поступает выходное на 25. пряжение буферного усилителя 7, а на опорный вход в . выходное напряжение цифрового фазорасщепителя 11. Фаза этого напряжения (О или 90 ) определяется управляющим словом .микропроцессора 8. Пульсирующее напряжение с выхода синхронного . детектора 12 преобразуется во временной интервал ПНВИ 13, причем время первого такта кратно периоду пульсаций (задается микропроцессором 81. Длительность второго такта пропорциональна среднему значению входного напряжения преобразователя 13. Преобразование временного интервала в код реализуется в микро процессоре 8. На устройство 9.отображения выдаются результаты измерения квадратурных составляющих или значения параметров контроля, рассчитанных микропроцессором 8 по задан иой модели контроля. Составитель В.АрбузовРедактор П,Макаревич Техред М.Надь Корректор О. Билак Заказ 4575/35 Тираж 823 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул. Проектная, 4 Предлагаемый электромагнитныйеогочастотный структуроскоп позволяет повысить точность измерений, дбс= товерность и производительностьконтроля.Более высокая точность измерения вектора напряжения, поступающего с выхода датчика, обусловлена применением синхронного детектора и точного цифрового фазорасщепителя . работающего на частоте, в 4 раза превышающей частоту измеряемого сигнала. Использование обычного аналогового фазорасщепителя в рабочем диапазоне частот 20 - 200 кГц не предоставляется возможным из-забольшой погрешности поддержания фазо-,вого сдвига, равного 90" (погрешность выше 5-10 ).Кроме того, более высокая точность. измерения достигается более точным нормированием вектора напряжения измерительной обмотки датчика по отношению к вектору напряжения воэбуждакхцей обмотки. Это осуществляется путем поочередного измерения векторов напряжений и последующих вычислений. Нормирование по фазе осуществляется благодаря тому, что опорным напряжением служит вектор напряжения на возбуждающей обмотке преобразователя. Поэтому здесь имеют место все погрешности, свойственные двухканальным фазометрам (амплитуд-но-фазовые и частотно-фазовые).Таким образом, в предлагаемом структуроскопе, благодаря ноочередному измерению векторов напряжений на возбуждающей и измерительной обмотках преобразователя и последующей обработке результатов измерений, полностью исключаются погрешности, вызываемые дополнительными фазовыми сдвигами напряжения на возбуждающей обмотке датчика относительно опорных напряжений синхронного детектора, внрсимые формирователем синусоидального напряжения, усилителем мощности и преобразователем.Большое быстродействие, достигается применением аналого-цифрового преобразователя с двухтактным интегрированием.