Преобразователь для электромагнитного дефектоскопа

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3(59 С 01 Н 27 90 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬ ЗОБРЕТЕНИЯ ПИСА"2 Авторское свидетельство СССРВ 879282, кл. 0 01 В 7/18, 1980.(54)(57) 1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПА)дерзкий последовательно соедине сонные К АВТОРСКОМУ СВИД 801049,7 генератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер, о тл и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью повышения точности контроля, он снабжен,Р ),1 звеньями последовательно соединенных широкополосного усилителя и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и Формирователем амплитуды, включенными между выходом ре-, Я зонансвого чувствительного элемента и вхсдом частотомера.2, Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что я выбрано из условияф 0,2 Д53 Ыив лЕХр р ) шгде Д - коэффициент усиления-гозвена;О, - среднеквадратичное значениеамплитуды шума приведенногок входу широкополосного усилителя, соединенного с резонансным чувствительнымэлементом; коэффициент передачи междувыходом звеньев и входомширокополосного усилителя,на резонансной частоте чувствительного элемента;среднеквадратичное значениеамплитуды стохастическогоэлектрического сигнала генератора;полоса диапазона частот усиления звеньев;полоса диапазона частотпропускания резонансногочувствительного элемента.1Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в дефектоскопахпри контроле изделий электромагнитным методом. 5Известен преобразователь для электромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные генератор, резонансный чувствительный элемент и частотомер Г 1 .1 ЬНедостатком этого устройства является высокая погрешность преобразования из-за непрерывной перестрой. ки частоты высокочастотного генератора и флюктуацийее среднего значения,15 обусловленных нестабильностью и ограниченным .динамическим диапазоном аналоговых узлов управления частотой высокочастотного генератора. .Наиболее бпизким к изобретению 20 является преобразователь для электромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные ге.нератор стохастнческого электрического сигнала, резонансный чувстви тельный элемент и частотомер, Прохождение стохастического электрическОго сигнала через резонансный чувствительный элемент приводит к подавлению его спектральных составляющих вне диапазона пропускания резонанс" ного чувствительного элемента. Поэтому при регистрации прошедшего электрического сигнала частотомером порог дискриминации последнего превышают главным образом спектральные составляющие электрического сигнала, находящиеся в пределах диапазона пропускания резонанснрго чувствительного элемента. Изменение резонансной частоты чувствительного элемента приво дит к соответствующему изменению частоты спектральных составляющих электрического сигнала, превышающих порог дискриминации, следовательно,3к изменению зарегистрированного сигнала, по которому определяют результат контроля 2,Недостатком известного преобразователя для электромагнитного дефектоскопа является погрешность преобразования из-за нестабильности значения порога дискриминации и превышения этого порога шумом. В связи стем, что увеличение амплитудыстохас.тическо 1 о электрического сигнала генератора ограничено возможностямидинамически устойчивого широкополосного усиления стохастического электрического сигнала от первичного источника, ослабление, вносимое резонансным чувствительным элементом икабелем, соединяющим его с электронными блоками, приводит к необходимости снижения порога дискриминации.Снижение порога дискриминации сопровождается увеличением его нестабильности, обусловленным Физическимипроцессами в реальном пороговом эле- .менте;Цель изобретения - повышение точности контроля.Указанная цель достигается тем,что преобразователь снабжен п Ъ 1звеньями последовательнб соединенныхширокополосного усилителя и интегрального амплитудного дискриминатора,включенными между выходом генераторастохастического электрического сиг-.нала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательнссоединенными вторым широкополоснымусилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и Формирователем амплитуды, включенными междувыходом резонансного чувствительногоэлемента и входом частотомера.При этом и выбрано из условия100 ГЕТЕП ф ъ --(1)Вх, где коэффициент усиления-гозвена;среднеквадратичное значениеамплитуды шума приведенногок входу широкополосногоусилителя, соединенного с 5резонансным чувствительнымэлементом;коэффициент передачи междувыходом звеньев и входом широкополосного усилителя нарезонансной частоте чувствительного элемента;среднеквадратичное значениеамплитуды стохастическогоэлектрического сигнала генератора 1полоса диапазона частот усиления звеньев;полоса диапазона частот пропускания резонансного чувствительного элемента.20 На Фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя для электромагнитного дефектоскопа; на фиг,2 спектральные характеристики электри ческого сигнала генератора в различнЫх точках устройства (по оси абсцисс отложена частота, по оси ординат - среднеквадратичное значение амплитуды сигнала). 30Преобразователь для электрического дефектоскопа содержит генератор 1 стохастического электрического сигнала, к выходу которого последовательно подключены и Ъ 1 звеньев последова тельно соединенных. широкополосного усилителя интегрального амплитудного дискриминатора. Для примера (Фиг.1) изображено два таких звена последова. тельно соединенных широкополосного , 40 усилителя 2, интегрального амплитудного дискриминатора 3 и широкополосного, усилителя 4, интегрального амплитудного дискриминатора 5. Выход интегрального амплитудного дискриминато 45 ра 5 через кабельное соединение б соединен с входом установленного на контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 7, выход которого через кабельное соединение 8 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 9,интегральным амплитудным дискриминатором 10, форчирователем 11. амплитуды. При многоточечном контроле выход интегрального амплитудного дискриминатора 5 соединен также через кабельное. соединение 12 с входом установленного на "контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 13, вы,ход которого через кабельное соеди.-. 60 нение 1.4 соединен с последовательно включенными широкополосным усилите лем 15, интегральным амплитудным ;дискриминатором 16 и формирователем 17 амплитуды и т.д. Выходы формиро вателеи 11 и 17 амплитуды соединены с входами частотомеров 18 и 19,Генератор 1 стохастического электрического сигнала выполнен таким образом, что диапазон спектрального распределения его сигнала перекрывает диапазон значений резонансны) частот чувствительных элементов 7 и 13. В качестве первичного источника стохастического электрического сигнала генератор 1 содержит лавиннопролетный диод или, например, полупроводниковый стабилитрон в режиме источника шума. Коэффициенты усиления широкополосных усилителей 2 и 4 выбраны максимальными в области динамической устойчивости каждого из них в отдельности. Пороги дискриминации интегральных амплитудных дискриминато 1 ов 3 и 5 установлены равными 3 - 5 среднеквадратичными значениям амплитуды шума на выходе широкополосных усилителей 2 и 4 соответственно, Диапазон частот усиления широкополосных усилителей 2 и 4 и пропускания интегральных амплитуд дискриминаторов 3 и 5 выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствительных элементов 7 .и 13.Диапазон частот пропускания широкополосных усилителей 9 и 15, интегральных амплитудных дискриминаторов 10.и 16, Формирователей 11 и 17 амплитуды выбран равным диапазону значений резонансной частоты чувстви.- тельных элементов 7 и 13. Произведение коэффициентов усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным, дискриминатором 3 и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбрано удов" летворяющим условию (1) .Коэффициент К усиления широкополосных усилителей 9 и 15, включенныхмежду резонансными чувствительными элементами и интегральными амплитудными дискриминаторами с порогом дискриминации О, выбран с соблюдениемусловияД н(.) оК - П=О,5 2 аКз Преобразователь для электромагнит.ого дефектоскопа работает следующимобразом,Стохастический электрический сигнал генератора 1 усиливается широкополосным усилителем 2 (кривая 20),затем дискриминируется интегральнымамплитудным дискриминатором 3, усиливаетсяширокополосным усилителем 4(кривая 21) и дискриминируется интегральным амплитудным дискриминатором 5. Благодаря тому, что порогидискриминации интегральных амплитуд+ных дискриминаторов 3 и 5 (кривые 22 и 23 соответственно) выбраны рав ,ными 3 - 5 среднеквадратичным. значениям амплитуды шума на выходах широкополосных усилителей 2 и 4 (соответственно кривые 24 и 25), вероят ность превышения их шумом мала. Поэтому шум, равно как. и регулярные электрические сигналы с акплитудой ниже порогов дискриминации, возникающие в результате паразитных обрат ных связей в системе широкополосных усилителей 2 и 4, практически не усиливаются,.чем и обеспечивается динамическая устойчивость этой систе-. мы для выбранного значения проиэве дения ьПр СтохастичЕский электрический сигнал с выхода интегрального амплитудного дискриминатора 5 (кривая 26) последовательно проходит через кабельное соединение 6 или 12, резонансный чувствительный элемент 7 или 13,. который подавляет его спектральные составляющие вне диапазона пропускания, кабельное соединение 8 или 14 и поступает на вход широкополосного усилителя 9 или 15 (кривая 27) . Максимальное среднеквадратичное ЗО значение амплитуды электрического сигнала в этой точке ослаблено по сравнению со среднеквадратичным зна- чением амплитуды стохастического электрического сигнала на выходе ин тегрального амплитудного дискримина" тора 5 в 1/ Ы, раэ вследствие ослаб- пения. в кабельных соединениях 6, 8, 12 и 14 и резонансных чувствительных элементах 7 и 11 и еие в Гд/еев 40 раз вследствие сужения спектра. Шум, приведенный к входу широкополосного усилителя 9 или 15, не искажает измерительной информации, среднеквадратичное значение амплитуды электрического сигнала,на входе этого усилителя, соответствующее границам диапаэона пропускания резонансных чувствительных элементов 7 и 13 выбирают.по крайней мере в 10 раз выше среднеквадратичного значения амплитуды шума (кривая 28) .В эвом саучае вероятность превышения шумом среднеквадратичного зна-, чения амплитуды электрического сигнала в пределах диапазона пропускания резонансных чувствительных элементов 7 и 13 практически равна нулю.Диапазон частот усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным дискриминатором 3 и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитуднь 1 м дискриминатором 5, выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствитеЛьных элементоВ 7 или 13, а среднеквадратичное значение амплитуды шума, приведенного к входу широкополосного усилителя 9 или 1 5,тэ сделано минимальным путем выбора диапазона частот пропускания этого усилителя, интегрального амплитудного дискриминатора 10 или 16 и формирователя 11 или 17 амплитуды, равного диапазону значений резонансной частоты чувствительного элемента 7 или 13. После усиления широкополосными усилителями 9 и 15 электрический сигнал поступает на вход интегральных амплитудных дискриминаторов 10 и 16 (кривая 29) .В результате дискриминации электрического сигнала на выходе интегральных амплитудных дискриминаторов появляется последовательность импульсов со средним значением частоты следования, равным резонансной частоте чувствительного элемента 7 и 13, соответственно. Импульсы стандартизируются по амплитуде формирователями 11 и 17 амплитуды и поступают на частотомеры 18 и 19 эТаким образом, последовательное включение между выходом генератора стохастического электрического сигнала и. входами резонансных чувствительных элементов ьЪ 1 звеньев, выполненных в виде широкополосного усилителя и подключенного к его выходу интегрального амплитудного дискриминатора, и соединение выхода каждого резонансного чувствительного элемента с последовательно включенными широкополосным усилителем, интегральным амплитудным дискриминато- . ром и формирователем амплитуды, позволяет увеличить точность преобразования в результате исключения погреш. ности,из-за превышения шумов порога дискриминации и уменьшения погрешности из-за нестабильности значения порога дискриминацииИароюи Коррек Редактор Н. Вобко 8405/40 Тираж 8,7,3, . Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам иэобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская на 6 д.е ак 4 ш ш аа ш ш ш ш Ш шшша шш илиал ППП ффПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная