Вихретоковое устройство для измерения параметров изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 169684 6//6 01 й 27/90 Ь-"8 ЮФЦ САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ом 8.1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ВИХРЕТОКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения толщиныдиэлектрических покрытий на неферромагнитных проводящих изделиях или расстояния до них и толщины электропроводящихнеферромагнитных покрытий на диэлектрическом основании. Цель - повышение точности измерения за счет уменьшениявлияния временной и температурной нестабильности элементов измерительной схемы на контролируемый параметр. Генератор 1 питает синусоидальным током вихретоковый преобразователь 2,выходное напряже.ние которого при помощи коммутатора 4 поступает на амплитудный детектор 7 поочередно с напряжением источника 3 опорного напряжения. Выходное напряжение источника 3 выбирается так, чтобы приотсутствии иэделия оно равнялось напряжению на вихретоковом преобразователе, т,е.переменное напряжение на выходе детектора 7 равнялось нулю. При внесении изделия в поле преобразователя напряжение на нем изменяется и на выходе детектора 5 появляется напряжение, частота которого определяется генератором 9 тактовых импульсов, усиливается усилителем 6 низкой частоты, детектируется амплитудным детектором 5 и регистрируется индикатоС:1696848 5 10 30 40 Изобретение относится к неразрушающему конродю и може быть исоьзовано для измерения толщины диэлектрических покрытий на неферромагнитных проводящих иэделиях или расстояния до них и толщины электропроводя щих неферромагнитных покрытий на диэлектрическом основании,Известно вихретоковое устройство для бесконтактного измерения параметров электропроводящих изделий, содержащее генератор высокой частоты, питающий токовую катушку накладного преобразователя, два компенсатора, подсоединенные к измерител ьной катушке п реобразователя, два амплитудных детектора, каждый из которых подсоединен к одному из компенсаторов, индикатор, соединенные последовательно ключевой элемент и запоминающую схему, включенные между одним из детекторов и индикатором, источник, опорного напряжения и нуль-орган, входы которого пОдсоединены к д)угому из детекторов и источнику опорного напряжения, а выход соединен с управляющим входом ключевого элемента,Однако из-за неидентичности изменения характеристик детекто)ов при изменении температуры это, устройство имеет низкую точность измерения,Наиболее близкигм техническим решением к предложенному является электромагнитный толщиномер, содержащий генератор переменного тока, накладной вихретоковый преобразователь и последовательно соединенные детектор, йодключеннцй своим входом к катушке индуктивности преобразователя, и индикатор,Недостатком данного устройства является снижение точности измерения вследствие изменений характеристик детектора при изменении температуры,Целью изобретения является повышение точности измерений путем уменьшения влияния временной и темг,ературной нестабильности элементов измерительной схемы на контролируемый параметр.Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено источником опорного напряжения, коммутатором, сигнальные входы которого подключены к вихретоковому преобразователю и к источнику опорного напряжения, а выход - к амплитудному детектору, последовательно соединенными с выходом амплитудного детектора усилителем низкой частоты и вторым амплитудным детектором, выход которого соединен с индикатором, и генератором тактовых импульсов, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора.На чертеже представлена структурная схема вихретокового устройства для измерения параметров изделий,Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 и вихретоковый преобразователь 2, источник 3 опорного на- пряжения, коммутатор 4, сигнальные входы которото подключены к вихретоковому преобразователю и к источнику опорного напряжения, последовательно соединенные с . выходом коммутатора, амплитудный детектор 5, усилитель 6 низкой частоты, второй амплитудный детектор 7, индикатор 8 и генератор 9 тактовых импульсов, выходкоторого подключен к управляющему входу коммутатора.Коммутатор 4 обеспечивает поочередное подключение токовихревого преобразователя 2 и источника 3 опорного напряжения к амплитудному детектору 5, что позволяет ослабить влияние временной и температурной нестабильности детектора на измеряемый параметр; так как амплитуда переменного напряжения на выходе детектора 5 практически не зависит от температурных и временных изменений его характеристики, Усилитель 6 низкой частоты служит для усиления низкочастотного напряжения с выхода амплитудного детектора, что также уменьшает температурную и временную нестабильность схемы, поскольку позволяет ослабить влияние нестабильности характеристики второго амплитудного детектора на контролируемый параметр. Устройство работает следующим образом,Генератор 1 питает высокочастотным синусоидальным током вихретоковцй преобразователь 2, выходное напряжение которого при помощи коммутатора 4 поступает на детектор 5 поочередно с напряжением источника 3 опорного напряжения. Выход 45 ное напряжение источника опорного напряжения выбирается таким образом, чтобы при отсутствии контролируемого изделия оно равнялось напряжению на вихретоковом преобразователе, т,е. переменное напряжение на выходе детектора 5 равнялось нулю. При внесении контролируемого изделия в поле вихретокового преобразователя напряжение на нем изменяется и на выходе амплитудного детектора 5 появляется переменное напряжение, частота которого определяется генератором 9 тактовых импульсов, Переменное напряжение, имеющееся на выходе амплитудного детектора 5, усиливается усилителем 6 низкой частоты, детектируется вторцм амплитудным детек1696848 Составитель Л.КрюковаТехред М.Моргентал Корректор А,Осауленко;Ъ Редактор А.Мотыль Заказ 4295 Тираж, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 тором 7 и регистрируется индикатором 8.Управление работой коммутатора 4 осуществляется генератором 9 тактовых импульсов,Поскольку амплитуда переменногонапряжения на выходе детектора 5 практически не зависит от нестабильности характеристики детектора 5, а влияниенестабильности характеристики детектора7 значительно ослаблено из-за наличияусилителя низкой частоты, предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения контролируемого параметра.Дополнительно уменьшить влияние нестабильности характеристики детектора 5на выходной сигнал можно, использовав вкачестве источника опорного напряженияформирователь сигналов синусоидальнойили прямоугольной формы, причем в случаеиспользования формирователя сигналовпрямоугольной формы для достижения нужного эффекта достаточно, чтобы отношениепериода следования импульсов напряжения к их длительности примерносоответствовало такому же параметру измерительного сигнала на выходе токовихревого преобразователя 2. При этом частотапеременного напряжения синусоидальнойформы или частота следования мпульсовпрямоугольной формы могут значительно(более, чем на порядок) отличаться от частоты выходного напряжения генератора 1, что. позволяет без особых усложнений схемыобеспечить стабильность амплитуды выходного сигнала формирователя.Сравнительные испытания предлагаемого устройства и производились по следующей методике,Устройства регулировали таким образом, чтобы обеспечивалась одинаковая чувствительность их к контролируемомупараметру, Измеряли временную нестабильность показаний индикаторов (Ь О 1 -предлагаемого устройства и Ь О 2 - прототипа), Вычисляли отношение . В проЬйЬО 1цессе испытаний использовалитоковихревой преобразователь диаметром измерительной, катушки 10 мм, генератор синусоидального напряжениячастотой 1 мГц. Временная нестабильность показаний предлагаемого устройства не менее чем в 5 раз меньше временной неста-Лйбильности прототипа, т.е, - -5.ЬО 15 Таким образом, предлагаемое устройство позволяет существенно повысить точность измерения контролируемогопараметра за счет уменьшения влияниянестабильности элементов измерительной10 схемы на контролируемый параметр,Использование предложенного устройства в процессе изготовления цветных кинескопов для контроля расстояния маска -экран, позволит снизить процент брака по15 невыведению чистоты цвета. Только на одной поточной линии по производству цветных кинескопов при использованииустановки, содержащей девять устройствконтроля расстояния маска - экран, будет20 достигнуто сокращение запуска кинескоповна 0,1 за счет увеличения выхода годных,что в пересчете на одно устройство даетэкономию в сумме 3000 руб, С учетом.капитальных затрат в сумме 2600 руб, и затраты25 на обслуживание в сумме 310 руб, Годовойэкономический эффект от использованияодного устройства составитЭг = 3000 р - (310 р + 0,15 х 2600 р) == 2300 р.,30 где 0,15 - коэффициент, учитывающий срокслужбы нового устройства ( 7 лет),Формула изобретения Вихретоковое устройство для измере ния параметров изделий, содержащеегенератор, соединенный с ним накладной вихретоковый преобразователь и последовательно соединенные амплитудный детектор и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, 40 что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено источником опорного напряжения и последовательно соединенными генератором тактовых импульсов, коммутатором, вторым амплитудным детек тором.и усилителем низкой частоты, выходкоторого соединен с входом первого амплитудносо детектора; а выходы накладного вихретокового преобразователя и источни; ка опорного напряжения соединены соот ветственно с вторым и третьим входамикоммутатора.