Вихретоковое измерительное устройство

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (11) 6 С 0 1 Н 27 / 9 ГОСУД АРСПО ДЕЛ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ПИ АВТ ВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Куйбьппевский авиационный институт им. акад. С,П.Королева (72) А.Р.Шишкин и .В,Н,Буров (53) 620.179,14(088.8)(56) Авторское свидетельство СССР В 945633, кл, С 01 В 7/06, 1982.Авторское свидетельство СССР Яф 161863, кл. С 01 Н 27/90, 1985.(54) ВИХРЕТОКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цельизобретения - повышение точности ирасширение диапазона измерений. Схемустройства позволяет для каждого рабочего участка измерения толщины Х неэлектропроводящего покрытия реализовать функцию П = а (1) Х, где а 1 -коэффициенты пропорциональности на д-м участке. Выходные напряжения 11, 11 и Н , снимаемые с трех измерительных катушек вихретокового преобразователя, расположенных на расстоянии а одна от другой, блоками устройства, реализующими математические операции, преобразуются так, что выполняется условие 11 + 1) - 211 = О.г г В данном режиме выходной сигнал устройства определяется выражением Х = = 6 О, /(1)г - Ц ) и не зависит от вели 3 гчины и стабильности коэффициента а (1), а точность формирования фун цйи преобразования не зависит от величины отношения и /Х. 1 ил.1441180 Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерений перемеще,ния металлических изделий, а также для измерения толщины диэлектрических покрытий на неферромагнитных материалах.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазо" 10 на измерений за счет более точного формирования функции преобразования.На чертеже представлена структурная схема устройства.Устройство содержит соединенные 15 последовательно генератор.1, вихре- токовый преобразователь 2, состоящий из расположенных сорсно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 индуктивности и двух дополни тельных измерительных катушек 5 и 6 индуктивности, расположенных соответственно на. расстоянии д и 24 от основной измерительной катушки 4, коммутатор 7, усилитель 8 мощности, ам плитудный детектор 9 и второй коммутатор 10. Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов 7 и 10, три 30 блока 12 - 14 памяти, подключенные к выходам коммутатора 10, последовательно соединенные первый блок 15 возведения в квадрат, подключенный .к выходу первого блока 12 памяти, первый масштабный преобразователь 16 .и блок 17 деления, последовательно соединенные второй блок 18 возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока 13 памяти, и первый 40 блок 19 вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого блока 15 возведения в квадрат, а выход - к второму входу блоха 17 деления,Устройство содержит также последовательно соединенные третий блок 20 возведения в квадрат, подключенный к выходу третьего блока 14 памяти, сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу первого блока 50 15 возведения в квадрат, второй блок 22 вычитания, второй вход которого через масштабный преобразователь 23 с коэффициентом преобразования, равным двум, подключен к выходу второго блока 18 возведения в квадрат, четвертый блок 24 памяти, блок 25 управления и компенсатор 26, второй вход которого подключен к выходу ге" 2нератора 1, а выход - к входу усилителя 8. Преобразователь 2 размещаетсяна поверхности контролируемого изделия 27,Устройство работает следующим образом.Возбуждающая катушка 3 вихретокового преобразователя 2 эапитывается отгенератора 1, частота которого выбирается из условия оптимального измерения толщины Х диэлектрическогопокрытия контролируемого изделия 27.Измерительные катушки 5 и 6 расположены от основной измерительной катушки 4 на расстояниях соответственно 4 и 24. Измерительные катушки 4,5и 6 по очереди с помощью коммутатора7 подключаются к усилителю 8 и ихсигналы векторно суммируются с некоторым выходным компенсирующим напряжением Б компенсатора 26. При этомвозникают суммарные результирующиенапряжения П , Б и Пз, которые принекотором оптимальном значении компенсирующего напряжения Б)опг будут соответственно равны Б 1= а(1)Х,С - а, (1)Хи Ц = а, И)ЛГ+гЬгде Б 1, 11 и 11 - суммарное результирующее напряжение при подключениикатушек 4,5 и 6 соответственно, аа(1) - коэФФициент пропорциональности на 1-м участке. Если величина0 не равна Б и , то суммарное ре-зультирующее напряжение отличаетсяот ожидаемого на некоторую величинуа, независящую от измеряемогопараметра,Для обеспечения высокой степенисоответствия выражения. функции преобразования устройства заданному виду уравнения Б = а(д) Х 1 измеренияпроводятся в три такта,В первом такте измерения генератор 11 тактовых импульсов приводиткоммутаторы 7 и 10 в положение, прикоторых выходное напряжение с измерительной катушки 4 векторно суммируется с Б, усиливается усилителем8, детектируется в амплитудном детекторе 9 и через коммутатор 10 поступает в блок 12 памяти.Во втором и третьем тактах измерения производятся аналогичные операции соответственно с выходными напряжениями катушек 5 и 6 индуктивности, которые запоминаются соответственно в блоках 13 и 14 памяти. После проведения трех тактов измерения41180 5 10 15 20 25 30 35 40 45 получим рав енств о 50 з 14 в блоке 12 памяти будет, храниться величина П = а (11 Х + а,(1), в блоке 13 - величина 117 а (д)1 ГХ +Ь + + а(1), в блоке 12 - величина П =а ) (Х + 2 а + а, (ь) . Величина 2 В сформированная с помощью блока 18 возведения в квадрат и масштабного преобразователя 23 с коэффициентом преобразования, равным двум, поступает на второй вход блока 22 вычитания. Величина (П, + И ), сформированг гная с помощью блоков 20,15 возведения в квадрат.и сумматора 21, поступает на первый вход блока 22 вычита" ния, Величина 11 = 11 + П - 211 с выЯ 7 2.зхода блока 22 вычитания поступает в блок 24 памяти и запоминается в нем. Блок 25 управления, представляющий собой, например, микродвигатель, соединенный с регулируемым элементом (например, резистором) изменяет амплитуду или фазу компенсирующего напряжения на величину, пропорциональную величине 11 . Затем вновь проводят три такта йзмерения, но уже с вновь сформированным компенсирующим напряжением, поступающим с компенса-. тора 26. Величина компенсирующего напряжения меняется до тех пор, пока У . не станет равным ну)во, т.е, нег Р 7 7 выполнится равенство 11, + 11,- 211,= О. Если в это равенство подставить выражения И 1 = а, (з.)Х + а,р (з.) В С = а,) ГХ +Ь + а,(ь), Ва (1)Х + 2 а + аа(т) и УпРостить полученное выражение, то получим 2 а,(ь)а,(ь)(4 Х + КХ + 2 Ь Хеа)= О, Применив тождество Л+ = 1 + -- 2 8 В д 22 а (д) а (1 ГХ(- - -)О. 2Величина 2 а, а(д)1 Х -- равнабнулю только в том случае, если а(д)= - О, так как величины Х, а (1) и б заведомо не равны нулю. Поэтому после коррекции выходного напряжения вихретокового преобразователя 2 функция преобразования толщиномера точно описывается выражением 11 = а (1)/Х1и не зависит от отношения . Выходной7Хсигнал 111 блока 15 возведения в квадрат поступает через масштабный преобразователь 16 на второй вход блока 17 деления в виде 11 ех . Величина77Б поступает на первый вход блока 19 вычитания, на второй вход которого7поступает величина П, Таким образом, на входы блока 17 деления поступают, сигналы 13 - П, = а, (1) 4 и 11, а7 7 2=. а Х 6 . Выходной сигнал блока 17 деления Х = (2) 13 )/(ц - П ) не2 1 зависит от величины и стабильности а (1).Таким образом, устройство формирует необходимый вид функции преобразования, что обеспечивает высокую точность измерения. Точность измерения не зависит от соотношения величин х 1 и Х, что позволяет уменьшить требования к точности изготовления датчика (за счет увеличения величины Ь), и расширить диапазон изменения измеряемых параметров без снижения точности измерения, так как точность формирования необходимого вида функции преобразования не зависит от от 4ношения Формула изобретения Вихретоковое измерительное уст" ройство, содержащее последовательно сбединенные генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор и второи коммутатор, три блока памяти, входы которых подключены к соответствующим, выходам второго коммутатора, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, последовательно соединенные первый блок возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу первого блока памяти, пер вый масштабный преобразователь и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, последовательно соединенные второй блок возведения в квадрат, вход которого подключен к выходу второго блока памяти, и первый блок вычитания, второй вход которого подключен к выходу первого блока возведения вквадрат, а выход - к второму входублока деления, а также последовательно соединенные второй блок вычитания, четвертый блок памяти, блок управления и компенсатор, второй вход которого подключен к генератору, а выход - к входу усилителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,оставитель В, Крапивинехред М.Ходанич Коррект С. Черни дактор М. Келемеш Заказ 6275 Тираж б 80 исн ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб д4 изводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул,ек 5 1441 с целью повышения точности и расшире- ния диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными третьим блоком возведения в квадрат,5 вход которого подключен к выходу третьего блока памяти, и сумматором, второй вход которого подключен к выходу первого блока возведения в 180 6квадрат, а выход - к первому входу второго блока вычитания, и вторым масштабным преобразователем, с коэффициентом преобразования равным двум, вход которого подключен к выходу второго блока возведения в квадрат, а выход - к второму входу второго блока вычитания,