Цифровой электромагнитный толщиномер

Союз Советских Социалистических Республиксоединением заявки Лев Государственный комит 3) иоритет СССР ло делам изобретений и открытий(088.8) та опубликования описания 30.03 145)(71) Заявител вовский ордена Ленина политехнический институт и Львовский лесотехнический институт 54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫ ТОЛЩИ НОМЕР2 Изобретение относится к средствам электромагнитной размерометрии и может быть использовано для контроля толщины материалов и изделий в машиностроении с преобразованием его результатов в цифровой код.Известен электромагнитный толщиномер, содержащий электроиндуктивцый экранный преобразователь и связанный с цим индикатор сигналов 1.10Однако точность контроля на некоторых участках недостаточная из-за нелинейности характеристики взаимодействия преобразователя с контролируемым образцом материала. 15Известен цифровой электромагнитный толщиномер, содержащий блок синхронно коммутируемых излучающих и приемных электроиндуктивных преобразователей и связанный с ними блок цифровой индикации сигналов 2.Однако точность и производительность контроля им недостаточные, так как синхронная коммутация производится посредством громоздкого и сложного электромеханического устройства, а блок цифровой индикации выполнен по компенсационной схеме с нуль-органом, нестабильность которой относительно велика.Цель 1 о изобретения является повышение производительности и точности контроля, для чего излучающие преобразователи составлены из нескольких пар катушек, выполненных и включенных между собой так, что в направлении по оси, проходящей через катушки, создана траектория перемещения нулевой напряженности магнитного поля, а блок цифровой индикации сигналов выполнен в виде последовательно связанных генератора тактовых сигналов, фазочувствптельного детектора, регистра и счетчиков импульсов.Рекомендуется с целью повышения надежности толщиномера каждую пару катушек выполнить в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном расстоянии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры.На чертеже представлена структурная схема толщиномера.Толщиномср содержит источник 1 тока, подключаемый с помощью коммутатора 2 к дисковым катушкам 3 излучающих преобразователей, жестко коаксиально укрепленным в корпусе 4 источника, наложенного ца поверхность 5 объекта 6 контроля. К управляющему входу коммутатора 2 черсз дешифратор 7 подключен выход счетчика 8. На другую сторону 9 объекта 7 наложен корпус 1 О приемника (соосно с корпусом 1), содсржащий дисковые элсктроццд)1 гивцыс прцсмныс црсооразоватсли 11, закрсцГ)сццыс В цсм жссткО кОакси 1 льцО. Рассг 051 цие мсжду соседними кагушка:1 и 3 (их голцица) равна, например, 1 мм, тот же ца 1)амстр д;я кагушск преооразоватслсй 11 равен, цацрцмср, 1,1 мм, что обссцсшвает дискретность отсчета, например, 0,1 мм. Катушки преобразователей 11 через коммутатор 12 подключены к фазочувствитсльному детектору 13. Управляющие входы коммутатора 12 через дешифратор 14 подкцочецы к выходам счетчика 15, Выход счетчика 8 подключен к входам регистра 1 б, выходы которого и выходы счетчика 15 подключены к старшим и младшим разрядам цифрового индикатора 17. Выход источника 1 тока соединен с Входом фазочувствите.(ьцого детсктора 13 и делителя 18 1 астыы, Выход которого соединен с входом схемы 19 управления. Выход детектора 13 подключен к схеме 19 управления с генератором тактовых импульсов, а выходыэтой схемы соединены с входами сброс и счет счетчиков 9 и 15 и с входом перенос регистра 1 б.Работает толщццомср следующим образом,Вца 11с импульс сорос с Выхода схсмы 19 управления устанавливает в О счетчик 15 и в состояние, соответствующее максимальной измеряемой толщине, счетчик 8, При этом, через коммутатор 2 к выходу источника 1 тока подключается первая (ближайшая к поверхности 5 объекта 7 контроля) дисковая катушка 3, а через коммутатор 12 к входу фазочувствительцого детектора 13 последняя наиболее удаленная от поверхности 9 объекта 7 контроля дисковая кату)цка индуктивного преобразователя 11. Благодаря тому, что дисковая катушка 3 состоит из внешней и вцутренней спиралей, включенных встречно и обтекаемых одним и тем же током, распределение поля по ее оси таково, что в определенной точке от ее поверхности поле равно нулю. Соотношением витков и радиусов спиралей расстояние от плоскости катушки 3 до точки нулевого поля выбрано таким, что эта точка располагается дальше от поверхности 9 объекта 7, чем включенная в начальный момент последняя катушка преобразоватсля 11. После этого генератор тактовых импульсов схемы 19 управления подает на вход счетчика 8 импульсы, каждый из которых уменьшает состояние счетчика на 1. Благодаря связи схемы 19 управления через делитель 18 частоты с входом источника 1 тока излучающие катушки 3 поочередно переключаются при переходе через нулевое значение намагничивающего тока, что исключает переходные процессы становления этого тока (с учетом большого выходного сопротивления источника 1 тока). При этом переключения проь 10 15 20 ) 30 35 40 45 50 55 60 65 исход 5 ГГ 1 срсз з 1 днное ко.1 цчсство цсриодов тока (равцос коэффициенту деления дсл)ГГсля 18), что исключает влияние переходных процессов в приемном тракте толщцномера. Г 1 оочередцое переключение катушек 3 приводит к тому, что точка нулеВого поля дискретно, с шагом, например, 1 мм перемещается в сторону обьекта 7.Таким образом, по оси, проходящей через катушки 3 и катушки преобразователей 11, создается траектория перемещения нулевой напряженности магнитного поля.11 ри пересечении этой точкой плоскостинаиболее удаленной катушки преобразователя 11 фаза его выходного сигнала меняется на 180, что вызывает изменение полярности сигнала фазочувствительного детектора 13. Это приводит к тому, что схема 19 управления подает в регистр 16 импульс перенос и состояние счетчика 8 переносится в регистр, где запоминается значение старших разрядов толщины объекта 7. Затем импульсы счета поступают на входы счетчиков 8 и 15 одновременно. При этом точка нулевого поля продолжает дискретно перемещаться в сторону объекта, как и ранее, с шагом, например, 1 мм, а коммутатор 12 переключает преобразователь 11 также в сторону обьекта 7 контроля с дагом, например, 1,1 мм. Так какрасстояние между катушками преобразователя 11 на 0,1 мм больше, чем между катушками 3, то вновь включенная коммутатором 12 катушка преобразователя 11 оказывается на 0,1 мм ближе к точке нулевого поля, чем предыдущая, т, е. переключаемые катушки преобразователя 11 как бы догоняют точку нулевого поля с дискретностью О,1 мм. Когда в результате очередного переключения катушек 3 и катушек преобразователя 11 очередная подключенная коммутатором 12 к в.(оду фазочувствительцого детектора 13 катушка преобразователя 11 окажется ближе к объекту 7 контроля, чем точка нулевого поля, полярность на выходе фазочувствительного детектора 13 опять изменится на 180, что вызовет прекращение подачи счетных импульсов со схемы 19 управления. При этом в счетчике 15 находятся младшие разряды значения толщины объекта 7.Цифровой индикатор 17 будет отображать результат измерения толщины объекта 7 контроля, старшие разряды которого записаны в регистре 1 б, а младшие - в счетчике 15,При контроле толщины непроводящихобъектов допустимо использование частоты цамагничивающего тока источника 1 порядка 104 - 10 Гц, при коэффицифициенте деления делителя 18 частоты порядка 2- - 2, что достаточно для исключения влияния переходных процессов в приемном тракте толщицомера, и при количестве дисковых катушек порядка 10"-, что до 654850статочно для контроля значительных толщин, максимальное время измерения составит порядка 4 - 80 м/сек, что минимум на два порядка меньше быстродействия известных толшиномеров. Функциональные уз лы схемы 112 - 18 и 7,8) могут быть выполнены на интегральных схемах,Катушки 3 и катушки преобразователя 11 выполнены в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном рас стоянии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры. Последние могут быть выполнены методами печатного монтажа или другими методами основанными на нанесении электропроводящих ма териалов на диэлектрик. Формула изобретения1. Цифровой электромагнитный толщино мер, содержащий блок синхронно-коммутируемых излучающих и приемных электро- индуктивных преобразователей и связанный с ними блок цифровой индикации сигналов, отл ича ющийся тем, что, с це лью повышения производительности и точности контроля, излучаюьцис преобразователи составлены из нескольких Гар кату шек, выполненных и включенных между собой так, что в направлении по оси, проходящей через катушки, создана траектория перемещения нулевой напряженности магнитного поля, а блок цифровой индикации сигналов выполпсн в виде последовательно связанных генератора тактовых сигналов, фазочувствитсльного детектора, регистра и счетчиков импульсов.2. Толщиномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, каждая пара катушек выполнена в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном расстоянии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидстельство СССР358607, кл, б 01 В 7(06, 1970.2. Авторское свидетельство СССР491022, кл. 6 01 В 7(06, 1973.654850 Составитель А. Духаннн Техред Л, Камышникова Редактор Т. Морозова Корректор Е. Хмелева Типографии, пр, Сапунова, 2 Заказ 150/5 11 з ь Ъз 2 о 8 Тираж 876 Подписное 1 ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д, 4/5