Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления

(57) Изобретенрольно-измерит с,п ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ,Л., Никитин А.И., кционная толщинометгия, 1978, с.71. РЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯе относится к контльной технике и може быть использовано для измерения электроизических свойств метаЛлов и толщины покры;й, Цель изобретения - повышение точности контроля. Способзаключается в том, что вихретоковыйпреобразователь 5 питают токами нес"кольких синхронизированных частотпоочередно, синхронно с поочереднымвключением частот переключают ключи7 и 8 схемы 6 настройки преобразователя и синхронным детектированиемсигнала схемы 6 настройки выделяютсигнал, пропорциональный контролируемому параметру. 2 . ф"лы, 4 ил,Изобретение относится к контрольно"измерительной технике и может быть использовано для измерения электро- Физических свойств металлов и толщи"5 ны пок 1 ытии дЦель изобретения - повышение точности контроля за счет снижения нестабильности частоты генераторов и устранения погрешности, вызванной перекрестными сигналами низкочастотного и высокочастотного каналов.На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - схема устройства с примером выполнения схемы настройки преобразователя; на фиг.З - диаграммы напряжений, поясняющие способ и работу устройства; на Фиг.4 - графики зависимости выходного напряжения схемы настройки преобразователя от толщины и удельного электросопротивления на высокой и низкой частоте и разностного напряжения.Устройство содержит генератор 1 вы сокой частоты, генератор 2 низкой частоты;делитель 3 частоты, включенный между генераторами 1 и 2, коммутатор 4, включенный на выходе генераторов 1 и 2, вихретоковый преобразо" З 0 " ватель 5, включенный в схему 6 наст-ройки преобразователя, ключи.7 и 8 переключения элементов настройки индуктивной и активной составляющих вы - ходного сигнала преобразователя 5,.35 синхронный детектор 9, включенный на выходе схемы настройки преобразователя, и генератор 10 коммутирующих импульсов, подключенный к коммутато- ру 4, ключам 7 и 8 и синхронному детектору 9.Способ осуществляется следующим образом,Высокочастотное напряжение генератора 1 высокой частоты поступает с 5 на генератор 2 низкой частоты через делитель 3 частоты.Коммутатор 4 переключения частот подключает поочередно генераторы к схеме 6 настройки преобразователя 5. Одновременно и синхронно с переключением частот переключают ключи 7 и 8 (индуктивную и активную составляющие). Ключом 8 управляет генератор 10 коммутирующих импульсов, На. выходе схемы б настройки формируется переменное напряжение прямоугольной формы, амплитуда которого пропорциональна разности выходных напряжений схемы 6 настройки при работе на низкой и высокой частотах. Чувствительность на высокой и низкой частотахустанавливают изменением амплитуды генераторов 1 и 2.Синхронным детектированием сигнала схемы б настройки выделяют напряжение, пропорциональное контролируемому параметру. Настраивают преобразователь 5 при установке генератора 10 коммутирующих импульсов в стационарное положение последовательно на высокой и низкой частотах. При этом определяют чувствительность к измеряемому и мешаюшему параметрам на высокой частоте, а затем на низкой. Устанавливают амплитуды генераторов1 и 2 такими, чтобы напряжение навыходе синхронного детектора 9 равное разности выходных напряжений схемы 6 настройки, не зависело отизменения мешающего параметра, Такаянастройка позволяет более точно выделить контролируемый параметр,Синхронизация работы генераторов1 и 2 позволяет повысить точностьконтроля при изменении частоты.Синхронное переключение элементов настройки преобразователя улучшает температурную стабильность контроля, так как при изменении температуры преобразователя 5 изменяется его индуктивность и активное сопротивление, что при идентичной настройке преобразователя 5, например, на восходящей ветви резонансной кривой 1,на высокой и низкой частотах) не приводит к изменению чувствительности и уходу нуля.Конкретный пример выполнения устройства для контроля толшины стекла на титановой подложке указан на Фиг 2.1Синусоидальное напряжение частотой 4 МГц вырабатывается генератором 1, делится делителем 3 на 40 и из него выделяется первая гармоника частоты 100 кГц резонансным усилителем генератора 2, Коммутатор 4, управляемый генератором 10 коммутирующих импульсов, подключает к схеме б настройки поочередно генератор 1, нли 2. Схема 6 настройки состоит из диодов Ч 1 и Чг, резисторов Ы и В.г настройки датчика на высокой частотерезисторов ЕЗ и М настройки датчика на низкой частоте, конденсатора С 1 настройии датчика на высокой частоте и конденсатора С 2 настройки датчика на низ 1420511кой.частоте. Ключи 7 и 8 работают синхронно с коммутатором 4 и упрагляются генератором 10.Диоды Ч 1, и Ч 2 включены встречно5 и каждый из них пропускает только один полупериод тока, Последовательно с диодом Ч 1 включена катушка преобразователя 5, настраиваемая конденсатором С 1 на высокой частоте и конденсатором С 2 на низкой частоте. Нулевое значение выходчого нагряжения схемы настройки устанавливается резисторами К 2 и Кч соответственно на своих частотах. При работе на низкой частоте измеряется преимущественно электропроводность основы, а на высокой - толщина покрытия, на выходе синхронного детектора 9 выделяется переменное напряжение, пропорциональное только толщине покрытия, В качестве ключей 7 и 8 использованы герконы 1(ЭМ-З, катушка преобразователя 5 намотана в половине броневого. ферритового сердечника. Прибор обес" печивает измерения толщины непроводящих покрытий на проводящей подложке в диапазоне 50-350 мкм с погрешностью +37. при изменении электропроводности подложки в диапазоне от 2 бх 10до 120 х 10 Ом м.Формула изобретения1, Способ вихретокового контроля,заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь возбуждают токами не менее чем двух синхронизированных частот, о т л и ч а ю щ и й, с я тем, что, с целью повышения точности контроля, возбуждения преобразователятоками разных частот осуществляют поочередно в равные промежутки времени выделяют огибающую выходного сигнала преобразователя и по ее амплитуде определяют величину контролируемого параметра.2. Устройство для вихретокового контроля, содержащее вихретоковый преобразователь, подключенную к нему схему настройки преобразователя и генераторы высокой и низкой частот, с т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено коммутаторОм входы которого подключены к соответствующим выходам генераторов а выходы - к второму входу схемы настройки, синхронным детектором, подключенным к выходу схемы настройки преобразователя, двумя ключами, делителем частоты, включенными между вторым выходом генератора высокой. частоты и управляющим входом генератора высокой частоты, генератором коммутирующих импульсов, выходы которого подключены соответственно к третьему входу коммутатора, второму входу синхронного детектора и через ключи к третьему и четвертому входам схемы настройки преобразователей.14205 1 вчем) нное Ьоставит нова едактор Л.Пчоли Те рректор И,Муска равчу Подписно Прои венно-полиграфичес дприятие Заказ 4324/49 Тираж 847 ВНИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Москва, Б, Рауш