Электромагнитное измерительное устройство

(19) (21) 3(52) 8 01 В 7/06 182 нее ьство,.СССР1975,тво СССР1977 СУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные генераторсинусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя,соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напряжения, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя, и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, иопорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателяи усилителя-ограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, оноснабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которогосоединен с выходом преобразователя,а выход - с выходом измерительной иопорной цепей, и вторым фазовращателам, вход которого через переключатель соединен с выходом первогофазовращателя, а выход - с усилителем-ограничителем.,о-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения геометрических и.электрофизических параметров металлических иэделий накладным",. вихретоковым преобразователем в условиях влияния одного мешающего параметра контролируемого иэделия, например толщины гальванических покрытий в условиях измененияудельной электрической проводимостиматериала иэделия, толщины металлического иэделия в условиях изменения зазора между преобразователем и контролируемым изделием и др,Известноэлектромагнитное измерительное устройство, содержащее генератор синусоидального напряжения постоянной частоты, измерительную цепь, включающую в себя усилитель, фазовый детектор, индикатор и опорную цепь, включающую регулируемыйфазовращатель, управляемый от допол.нительного канала измерения величины мешающего параметра, и соединенную с фаэовым детектором П,Недостаток этого устройства заключается в том, что опорное напряжение фазового детектора, определяемое изменением мешающего параметра,10 20 оказывается ортогональным к сигналу от мешающего параметра только для одного значения измеряемого параметра в диапазоне его изменения, и поэтому измерение в некотором диапазоне изменения измеряемого параметра осуществляется с погрешностью, ко торая возрастает с изменением измеряемого параметра контролируемого иэделия,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитное измерительное уст-.,ройство, содержащее последовательносоединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь,измерительную цепь, состоящую иэ эмит.ерного повторителя, соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напряжения, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя, и индикатора, входами соединенного с выходомдетекторов, и опорную цепь, состоящую иэ последовательно соединенныхфаэовращателя и усилителя-ограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора 121,Недостатком известного устройства является отсутствие элементов,обеспечивающих отстройку от зазорав заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров,поэтому при увеличении диапазонаизменения мешающего и измеряемогопараметров,. вследствие кривизны годографа сигнала вихретокового преобразователя от изменения мешающегопараметра, точность измерений быстроуменьшается. 1 роме того, известноеустройст=.о не позволяет отстраиваться от изменений других мешающихфакторов, кроме зазора, например,от изменений удельной электрическойпроводимости материала изделия приизмерении толщины.Целью изобретения является повышение точности измерения в заданныхдиапазонах изменения мешающего иизмеряемого паРаметров контролируемого изделия,Эта цель достигается тем, чтоэлектромагнитное измерительное устройство, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь,измерительную цепь, состоящую изэмиттерного повторителя, соединенныхс ним через переключатель компенсатора переменного напряжениния, усилителя, масштабного преобразователя,амплитудного и фазового детекторов,входами соединенных с выходом масштабного преобразователя и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую иэ последовательно соединенных фазовращателя и усилителяограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, авыход соединен с опорным входом фазового детектора, снабжено вторымкомпенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход - свходами измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем, входкоторого через переключатель соеди -нен с выходом первого фазовращателя, а выход - с усилителем-ограничи.телем.На фиг 1 представлена блок-схема электромагнитного измерительногоустройства; на фиг, 2 - годографысигналов вихретокового преобразователя от изменения мешающегои измеряемогопараметров контролируемого изделия и последовательностьформирования вектора опорного напряжения перед измерениями в одной иэкрайних точек диапазона изменения чи в заданном диапазоне изменения с";на фиг, 3 - последовательность формирования вектора опорного напряжения перед измерениями в другойкрайней точке диапазона измененияи в заданном диапазоне изменения Е;на фиг, 4 - изменения в процессеизменений параметраизделия имешающего параметра сформирован 107 1926ных векторов напряжений, поясняющиеработу устройства,Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 синусоидального напряжения постояннойчастоты и вихретоковый преобразователь 5, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя 3,включенный через переключатель сплатами 4-7 компенсатора 8 переменного напряжения, усилителя 9, масштабного преобразователя 10, амплитудного детектора 11, фазового детектора 12, при этом входы последних соединены с выходом масштабногопреобразователя 10, и индикатора 13,входом соединенного с выходами детекторов 11 и 12, и опорную цепь,состоящую из последоватеЛьно соединенных фазовращателя 14 и усилите.ля-ограничителя 15, вход которойподключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора 12. Крометого, устройство снабжено вторымкомпенсатором 16 переменного напряжения, вход которого соединен свыходом преобразователя 2, а выходс входами измерительной и опорнойцепей, и вторым фазовращателем 17,вход которого через плату 6 переключателя соединен с выходом первогофазовращателя 14, а выход - с усили.телем-ограничителем 15. В устройстве используется переключатель с четырьмя переключающими платами 4-7,на каждой из которых имеются кон,такты а, о", Ь и 2 для коммутации связей устройства при тарировкеи для измерения в процессе контроляизделия.Устройство работает следующимобразом.Перед измерениями контролируемого изделия все платы 4-7 переключателя ставятся в положениенакладной вихретоковый преобразователь 2 устанавливают на первый эталонный образец (не показан) контролируемого изделия с параметрами си х, соответствующими крайним значениям мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия вдиапазоне их изменения,Включают генератор 1, сигнал с которого поступает через последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 2 и компенсатор 16 переменного напряжения по измерительной цепи на входы амплитудного детектора,11 и фазового детектора 12. С выхода генератора 1 напряжение по опорной цепи также поступает на опорный вход фазового детектора 12, С помощью фазовращателя 14 изменяют фазу опорного напряжения и добиваются нулевого показания на индика тор 13, Затем вихретоковый преобразователь 2 устанавливают на второйэталонный образец (не показан), соответствующий тому же значению ли другому крайнему значению Е контролируемого изделия, Изменяют ампли.туду компенсирующего напряжениякомпенсатором 16 при гроизвольнойфазе и опять добиваются нулевогопоказания на индикаторе 13, Вихретоковый преобразователь 2 вновь устанавливают на первый эталонный образец и, изменяя фазу опорного напряжения с помощью фазовращателя 14,добиваются нулевого показания наиндикаторе 13, Указанные операции надвух эталонных образцах повторяютдо тех пор, пока напряжение компенсатора 16 не будет равно О,(фиг, 2), при этом опорные напряжения займут положение 01 Послеэтого платы 4-7 переключателя устанавливают в положение К, а вихретоковый преобразователь 2 последовательно устанавливают на третий ичетвертый эталонные образцы с параметрами Е и , соответствующими соответственно другому крайнему значению измеряемого параметра м и темже значениям мешающего параметра Я,как и у первого и второго эталонныхобразцов, Последовательно проводятоперации с вихретоковым преобразователем 2, аналогичные описанным, и,уменьшая амплитуду компенсирующегонапряжения компенсатора 16 и изменяя фазу опорного напряжения с по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Устанавливают платы 4-7 переключателя в положение Ь и размещают вихретоковый преобразователь 2 на одном из четырех эталонных образцов контролируемого изделия, добиваются нулевого напряжения на выходе ампли. тудного детектора 11 с помощью первого компенсатора 8 переменного напряжения (Фиг, 3)2 к ), Затем устанавливают платы 4-7 переключателя 4 в положение и с помощью фазовращателя 14 добиваются нулевого пока 5560 65 мощью фазовращателя 17, добиваютсяположения компенсирующего и опорногонапряжения соответственно О , ии (фиг, 3), Затем вихретоковыйпреобразователь 2 вновь последовательно устанавливают на первый и второй эталонные образцы и, изменяяпоследовательно Фазу и амплитуду ком.пеисирующего напряжения компенсатора 16, добиваются положения компенсирующего напряжения, равного Ьсоот:етствующего точке А (фиг. 3)На этом формирование векторов выходного напряжения, получаемого споследовательно соединенных вихретокового преобразователя 2 и компенсатора 16 переменного напряжения,заканчивается.1071926 Я зания индикатора 13 с новым следящим опорным напряжением. управление фазой опорного нап яжен ия фазой выходного напряженияпря(фиг, 4), снимаемого с последовательно соединенных преобразователя 2 и компенсатора 16, позволяет существенно снизить погрешность измерения от изменения мешающего павраметра Е, так как изменения фаз ы ыходного напряжения в диапазоне изМенений параметра Х контролируемого иэделия в крайних значениях диапаазона изменения мешающего параметр аравны изменениям фазы опорно о нг апряжения, поэтому использование напряжения с выхода компенсатора 16 в качестве опорного позволяет исключить погрешность измерения от колебаний Е: на границах диапазона его.изменения и существенно уменьшитьво всем диапазоне изменения Х иТа ким образом, в процессе иэмереи, .ния (платы 4-7 переключателя находятся в положении) результирующеенапряжение на сигнальном входе фазового детектора 12 при установкевихретокового преобразователя 2 наконтролируемое изделие с парамет аХ и р, не будет зависеть от меми иО шающего параметра, и поэтому отсчетконтролируемого параметра производится непосредственно по шкале индикатора 13.Преимуществом предлагаемого уст ройства является повышение точностиизмерения в заданных диапазонахизменения мешающего и измеряемогопараметров контролируемого изделия,кроме того устройство не критичнок природе мешающего параметра,