Устройство для неразрушающего контроля металлических изделий

)5 6 01 й 27/90 Е ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА ВййЮ 4 ЬО ММ. ЕОЙ%ВН 1 ВИЫИФТЕАТВ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(71) Липецкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 696369, кл, 6 01 й 27/90, 1977,Авторское свидетельство СССРЙ 1188634, кл. 6 01 ) 27/90, 10,07.84.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля ферромагнитныхматериалов и может быть использовано вмашиностроении и черной металлургии,Цель изобретения - повышение точностипри контроле физико-механических свойствферромагнитных материалов - достигаетсяблагодаря тому, что устройство для неразрушающего контроля металлических иэделий,Изобретение. относится к области не- разрушающего контроля иэделий из ферромагнитных материалов и может быть использовано в машиностроении и черной металлургии.Целью изобретения является повышение точности при контроле физико-механических свойств ферромагнитных материалов.На Фиг. 1 показана блок-схема устройства для контроля физико-механических свойств ферромагнитных материалов; на фиг, 2 - графики, поясняющие работу устройства, на фиг. 3 - одна из возможных конструкций индуктивного преобразователя, используемого в устройстве Ы 1798676 А содержащее индуктивный преобразователь, емкостный преобразователь зазора, канал измерения зазора и регистратор, снабжен умножителем, включенным между индуктивным преобразователем и регистратором, а канал измерения зазора выполнен в виде последовательно соединенных управляемого по частоте генератора, в колебательный контур которого включен емкостный преобразователь зазора, делителя частоты, синхронного фильтра, выпрямителя, усилителя и функциональногоблока, выход которого подключен к второму входу умножителя, последовательно соединенных Фазового детектора и цифрового блока памяти, выход которого соединен с управляющим входом управляемого по час тоте генератора, а также генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к выходам синхронного фильтра и фазового детектора, и через ключ к второму входу блока памяти, 3 ил. Устройство содержит индуктивный преобразователь 1; жестко связанный с ним емкостный датчик зазора 2; регистрирующее устройство 3; умножитель 4, включенный между выходом индуктивного преобразователя 1 и входом регистрирующего устройства 3. Выход генератора 5, в колебательный контур которого включен емкоСтный датчик зазора 2, через делитель частоты 6 соединен с входом синхронного фильтра 7, Выход синхронного фильтра 7 через выпрямитель 8, усилитель 9 и функциональный блок 10 соединен со вторым входом умножителя 4. Выход фазового детектора 11, входы которого соединены с выкодом делителя частоты 6 и выходом генератора тактовых импульсов 12, через блок памяти 13 соединен с управляющим входом генератора 5, причем управляющий вход цифрового блока памяти 13 через ключ 14 соединен с выходом генератора тактовых импульсов 12,Опытным путем установлено, что выходной сигнал индуктивного преобразователя в функции от зазора наиболее точно аппроксимируется выражением:Опр = Оо пр (а д + Ь д+ 1), (1)где Оопр - сигнал преобразователя при зазоре, равном 0;д - величина зазора;а, Ь - константы, определяемые конструкцией датчика.Уравнение (1) получено обработкой опытных данных с использованием метода наименьших квадратов. Для преобразователя, применяемого авторами (см. фиг. 3), константы а и Ь равны соответственно 0,031 мм 2; 0,290 мм,Как следует из выражения (1), для отстройки от влияния зазора выходной сигнал индуктивного преобразователя необходимо умножить на корректирующий сигналЦкор = а д + Ь д + 1. (2)С этой целью при помощи емкостногодатчика 2 изменения зазора преобразуют визменения частоты генератора 5,Частоту генератора 5 выбирают высокой с тем, чтобы получить высокую чувствительность емкостного датчика к зазору.Однако обработку сигнала удобнее и точнеепроводить на низкой частоте. Поэтому с помощью делителя частоты 6 частоту генератора 5 делят на число й,В конкретном устройстве, испытанномавторами, частота генератора 5 выбранаравной 5 МГц, (при д = ео), коэффициентделения й = 100, Кроме того, делитель частоты 6 ограничивает и стабилизирует амплитуду импульсов, что необходимо дляполучения высокой точности преобразования,Устройство работает следующим образом;Частота генератора 5, определяемаяемкостью датчика зазора 2, а следовательно, величиной зазора д поступает на входделителя частоты 6. С выхода делителя частоты 6 последовательность импульсов поступает на вход синхронного фильтра 7 иодин из входов фазового детектора 11, рез Гген/Й,(3) 25 30 где 1 рез - частота резонанса синхронного фильтра;1 ген - частота генератора 5 при бесконечно большом зазоре;й - коэффициент деления делителя частоты 6,Этого достигают периодической подстройкой частоты генератора 5 с помощью напряжения, подаваемого на управляющий 35 вход генератора 5 с выхода цифрового блокапамяти 13. Подстройку генератора 5 осуществляют замыканием ключа 14 при отсутствии контролируемого материала. При этом на управляющий вход цифрового блока па мяти 13 начинает поступать последовательность тактовых импульсов. При частоте генератора 5 1 ген = 1 рее й сигнал на выходе фазового детектора 11 отсутствует, а на вцходе цифрового блока памяти 13 уста навливается значение управляющего напряжения, необходимое для выполнения равенства (5), В случае отклонения частоты генератора 5 в большую или меньшую сторону на выходе фазового детектора 11 50 появляется сигнал рассогласования соответствующий полярности, поступающий на запоминающий вход цифрового блока памяти 13. На выходе цифрового блока памяти 13 формируется управляющее напряжение, 55 увеличение или уменьшение которого соответственно увеличивает или уменьшает частоту генератора 5. В результате подстройки равенство (3) восстанавливается. Длительность процесса не превышает 0,5 с., после чего размцканием ключа 14 прекращают Частота резонанса синхронного фильтра 7 равна тактовой частоте, поступающей с выхода генератора тактовых импульсов 12.Синхронный фильтр 7 необходим для пол учения сигнала, прямо пропорциональноговеличине зазора д, Процесс преобразования с помощью фильтра показан на фиг, 2, на которой представлены зависимость относительного изменения частоты генерато ра 5 от зазора (кривая 1), зависимостьотносительного изменения коэффициента передачи синхронного фильтра 7 от относительного изменения частоты генератора 5 (кривая 2), зависимость относительного иэ менения коэффициента передачи синхронного фильтра 7 от зазора (кривая 3), Как видно из фиг. 2 нелинейность кривой 1 компенсируют нелинейностью кривой 2, В результате на выходе синхронного фильтра 20 получают сигнал, линейно зависящий от зазора. Линейный характер зависимости обеспечивают соблюдением равенствацикл подстройки частоты генератора 5, При этом тактовые импульсы на управляющий вход цифрового блока памяти 13 не поступают, цифровой блок памяти 13 запоминает сформированное управляющее напряжение в виде двоичного цифрового кода, Тем самым обеспечивают долговременное хранение управляющего напряжения на управляющем входе генератора 5,Выходной переменный сигнал синхронного фильтра, прямо пропорциональный зазору д, выпрямляется, усиливается и поступает на вход функционального блока 10, Функциональный блок 10 формирует корректирующий сигнал, определяемый выражением (2). Результат перемножения корректирующего сигнала и выходного сигнала индуктивного преобразователя 1, не зависящий от нестабильности рабочего зазора, поступает на регистрирующее устройство 3.Таким образом, устройство обеспечивает повышение чувствительности корректирующего сигнала к зазору с ростом зазора, что исключает недокомпенсацию при зазорах, больше номинального значения, и перекомпенсацию при зазорах, меньше номинального значения. Долговременное хранение управляющего напряжения на управляющем входе генератора 5, в контур которого включен емкостной датчик зазора, с его периодической подстройкой уменьшает разбаланс устройства. В результате точность контроля физико-механическихсвойств ферромагнитных материалов повышается. 5 Формула изобретенияУстройство для неразрушающего контроля металлических изделий, содержащееиндуктивный преобразователь, жесткоскрепленный с ним емкостной преобраэова 10 тель зазора, канал измерения зазора и регистратор, отл и ча ю щеес я тем,что, сцелью повышения точности при контролефизико-механических свойств ферромагнитных материалов, оно снабжено умножи 15 телем, включенным между выходоминдуктивного преобразователя и регистратором, а канал измерения зазора выполненв виде последовательно соединенных управляемого по частоте генератора, в коле 20 бательный контур которого включенемкостной преобразователь зазора, делителя частоты, синхронного фильтра, выпрямителя, усилителя и функционального блоха,выход которого подключен к второму входу25 умножителя, последовательно соединенных фазового детектора и цифрового блокапамяти, выход которого соединен с управляющим входом управляемого по частоте генератора, а также генератора тактовых30 импульсов, выход которого подключен квходам синхронного фильтра и фазового детектора, и через ключ - к второму входуцифрового блока памяти,1798676 актор П каз 767 ВНИИПИ оставитель А. Черепановехред М.Моргентал Корректор Л, Филь Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина