Устройство для вихретокового контроля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСООИА ЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 19) (11)(51) 4 С 0 Б 27 9 Гни );.;, д ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ НБЛ)( ,длагае ьппение ыстро- именеост ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРГ)О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИХРЕТОКОВОГОКОНТРОЛЯ(57) Изобретение относится к областиконтрольно-измерительной техники имр)кет бьггь использовано для контролякачества электропроводных изделий,в частности контроля расстояния доэлектропроводящих поверхностей, контроля качества сплавов по их удельно электропроводности. Целью пр мого изобретения является по точности измерений, повышени действия, расширение области ния эа счет появления возмог определения магнитных характеристикматериалов. Принцип работы устройства для вихретокового контроля заключается в том, что сигнал с измерительной обмотки вихретокового преобразователя 3 суммируется с некоторымопорным сигналом. Сигнал, пропорциональный модулю вектора, вносимого впреобразователь напряжения, и сигналпропорциональный модулю векторнойсуммы, поочередно подаются на входаналого-цифрового преобразователя 7и вводятся в микропроцессор 8, гдеобрабатываются в соответствии с заданной программой контроля. 1 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для решения задач нераэрушающего контроля методом вихревыхтоков, в частности для измерения рас 5стояний до электропроводящих поверхностей и контроля физико-механическихсвойств электропроводящих иэделий,Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет снижения приборной погрешности, повышение быстродействия и расширение области применения за счет появлениявозможности определения магнитныххарактеристик материалов,На чертеже представлена блок-схема устройства для вихретокового контроля.Устройство для вихретокового контроля содержит управляемый по частотеи амплитуде генератор 1, трансформа.тор 2, последовательно соединенныевихретоковый преобразователь 3, первый буферный усилитель 4, первый амплитудный детектор 5, коммутатор б,аналого-цифровой преобразователь 7,микропроцессор 8 и индикатор 9, причем второй и третий выходы микропроцессора 8 подсоединены к управляющимвходам генератора 1 и коммутатора бсоответственно, а также последователь.но соединенные управляемый делитель10 напряжения, сумматор 11, второйвход которого соединен с выходом буферного усилителя 4, и второй амплитудный детектор 12, выход которогоподключен к второму входу коммутатора 6. Управлякюций делитель 10 состоитиэ последовательно соединенных второго буферного усилителя 13, вход кото 40рого, являющийся первым входом управляемого делителя 10, подключен к вторичной обмотке трансформатора 2, резистивного делителя 14, в одно иэплеч которого включен резисторный оптрон 15, третьего амплитудного детектора 16 и пропорционально-интегрирующего регулятора 17, управляющий входкоторого является управляющим входомуправляемого делителя 10 напряжения 50и подключен к выходу первого амплитудного детектора 5, а выход пропорционально-интегрирующего регулятора17 подключен к управляющему входуоптрона 15, Выходом управляемого делителя 10 является вход третьего амплитудного детектора 16. Первичнаяобмотка трансформатора 2 включенаАнализ сигналов накладного вихре- токового преобразователя, расположенного над проводящим полупространством, показывает, что вн у вн сов=.(Аьн ь Асов),(2) между выходом генератора 1 и входомпреобразователя 3.Устройство для вихретокового контроля работает следующим образом.Управляемый микропроцессором 8 почастоте и амплитуде выходного сигнала генератор 1,эапитывает вихретоковый преобразователь 3. Выбор частотыи амплитуды тока возбуждения определяется оператором в соответствии срешаемой задачей.Сигнал с измерительной обмоткивихретокового преобразователя 3 поступает на вход первого буферного усилителя 4, где усиливается и подаетсяна входы первого амплитудного детектора 5 и сумматора 11, где векторносуммируется с некоторым сигналом(А), поступающим с выхода управляемого делителя 10 напряжения, входнымсигналом для которого является напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2, Управляющим сигналом дляделителя 10 напряжения является выходное напряжение первого амплитудного детектора 5.Сигнал, пропорциональный модулювектора, вносимого в вихретоковыйпреобразователь 3 напряжения (А ),снимаемый с выхода первого амплитудного детектора 5, и сигнал, пропорциональный модулю векторной суммы(А ), формируемый на выходе второгоамплитудного детектора 12, поочередно с помощью управляемого микропроцессором 8 коммутатора 6 подаютсяна вход аналого-цифрового преобразователя 7, преобразуются в двоичныйкод и выводятся в микропроцессор 8,где обрабатываются в соответствии сзаданной программой контроля, Результат обработки выводится на индикатор 9,Рассмотрим работу устройства напримере двухпараметрового контроля -одночастотного измерения расстояниядо электропроводящей немагнитной поверхности (Ь) и измерения удельнойэлектрической проводимости (6).где (р - фаза вносимого напРяжения относительно вектора опорного напряжения, который ортогонален вектору тока возбуждения,Таким образом, зная А ц и А сов, по соотношениям (1) и (2) можно определить Ь и б . При этом величину А,сов получают следующим образом.Осуществляя съем информации с обоих детекторов 5,12, микропроцессор 8 сначала "опрашивает" первый амплитудный детектор 5, сигнал на выходе которого пропорционален А, .Управляемый делитель 10 напряжения вырабатывает опорный сигнал, амплитуда которого равна амплитуде выходного напряжения первого буферного усилителя 4. На вход управляемого делителя 10 подается сигнал с вторичной обмотки трансформатора 2, который усиливается вторым усилителем 13 и подается на реэистивный делитель 14. На выходе третьего амплитудного детектора 16 формируется напряжение, 25 величина которого равна амплитуде сигнала на выходе делителя 14, Оно подается на второй вход пропорционально-интегрирующего регулятора 17, на другой вход которого подается выходной сигнал с первого амплитудного детектора 5, На выходе регулятора 17 появляется сигнал управления оптроном 15, изменяющим сопротивления одного иэ плеч делителя 14 до тех пор, пока входные напряжения регулятора 17 не сравняются, При этом амплитуда сигнала на входе амплитудного детектора 16 равна амплитуде сигнала на входе амплитудного детектора 5.Выбирая коэффициенты передач обоих плеч векторного сумматора 11 одина" ковыми, получаем на его выходе векторную сумму двух одинаковых по модулю напряжений, т.е. АА =А;(3).Выходной сигнал сумматора 11 детекти 45 руется вторым амплитудным детектором 12 и также вводится в микропроцессор 8. Введенные величины (А и А ) подвергаются обработке в соответствии с нижеследующим алторитмом. С учетом (3) и теоремы косинусов можно записать А =2 А -2 Асовно Асовси является искомой величиной, СледовательногАсову = А (4)(5) Ь = й,(А, Асов(ср+дср б й (А, Асов(ср+дср,(6) где дч -угол между векторам А, и вектором, строго ортогональным вектору тока возбуждения. Для использования (5) и (6) необходимо знать Ьс, Находят д с помощью микропроцессора 8 решением системы уравнений, например, для Ь, задавая некоторые калибровочные величины зазоров Ь, Ф Ьг Ь, Г, (А А,сов(сР, +МЬ Г (А , А сов(с, +дЧ,что разрешимо относительно ЬПредлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием данной схемы, так как вектор опорного напряжения в любой момент по модулю равен вектору вносимого напряжения и нет необходимости в участии микропроцессора 8 в работе управляемого делителя 10 напряжения, что значительно сокращает время, необходимое для одного измерения, и позволяет вести контроль при быстро изменяющихся параметрах объекта контроля (например, контроль в потоке).Кроме того, благодаря введению в схему трансформатора 2 появляется воэможность определения знака угла фазы вносимого напряжения относительно вектора тока возбуждения, т.е, можно определять магнитные свойства материала. оПри стремлении у к 0 , что имеет место на практике, А . уменьшается. Это приводит к тому, что при преобразовании напряжения, пропорционального А , в цифровой код допускают значительные ошибки в ойределении б , так как для расчета (У можно воспользоваться приближенной формулой Таким образом, обработав совместно вводимую информацию в соответствии с (1), (2) и (4), можно определить искомые величины Ь и б . Так как предлагаемое устройство не гарантирует ортогональность вектора А вектору тока возбуждения, то в более общем случае необходимо рассматривать уравнения1379715 5 б =1 сщ (90 -сГ), с 8(90 -с)- -,Составитель В,КрапивинТехред М.Дидык Корректор М.Пожо Редактор И.Шулла Тираж 847 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб ., д, 4/5 Заказ 976/47 Производственно-полиграфическое предприятие, г,Ужгород, ул.Проектная,4. где 1 - некоторая функция зазора,Значение сц(90 -) прн малых ( на 5ходят приближенно из формулы 1 ОНапример, аналого-цифровой преобразователь работает с погрешностьюф 3 единицы. Если А=1000, а А 1 = 100 и2 ЭА 2 в15мы получаем относительную погрешность,достигающую И, что недопустимо. Ноблагодаря тому, что вектор опорногосигнала А ортогонален вектору токаовозбуждения и Ао =А , имеется воэможность за счет увеличения коэффициентов передачи амплитудных детекторов5, 12 или коэффициента передачи сумматора 11 "растянуть" А . на всюшкалу аналого-цифрового преобразователя 257. При этом относительная погрешностьуменьшается до 1,2 Х, Таким образом,предлагаемое устройство для вихретокового контроля позволяет повыситьточность и стабильность измерений, 30уменьшить время измерения и расширитьобласть применения,формула и э о б р е т е н и я 35Устройство для вихретоковбго контроля, содержащее управляемый по частоте и амплитуде генератор, последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, буферный Усилитель, 40 первый амплитудный детектор, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу генератора и второму входу коммутатора, и индикатор,и последовательно соединенные управляемый делитель напряжения, сумматор,второй вход которого соединен с выходом буферного усилителя, и второйамплитудный детектор, выход которогоподключен к третьему входу коммутатора, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения точности измерений, быстродействия и расширенияобласти применения, оно снабженотрансформатором, первичная обмоткакоторого включена между выходом управляемого генератора и входом вихретокового преобразователя, а его вторичная обмотка подключена к первомувходу управляемого делителя напряжения, который выполнен в виде последовательно соединенных второго буферного усилителя, вход которого является первым входом управляемого делителя напряжения, реэистивного делителя, в одно иэ плеч которого включенреэистивный оптрон, а выход реэистивного делителя является выходом управляемого делителя напряжения, третьего амплитудного детектора, и пропорционально - интегрирующего регулятора, второй вход которого подключенк выходу первого амплитудного детектора и является вторым входом управляемого делителя напряжения, а еговыход подключен к управляющему входуоптрона.