Электромагнитное измерительное устройство

выход ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени авиационный институтим. акад, С,П. Королева(56) 1, Приборы для неразруш оконтроля. Справочник под ред ева В.В. М., 1976, с. 144.2, Авторское свидетельство СССР .У 945633, кл. С 01 Н 27/90, 1982(54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬ-фНОЕ УСТРОЙСТВОсодержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый ком-мутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три бло-,ка памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключенык входам управления коммутаторов,соединенные последовательно первыйблок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти,блок вычитания и блок деления,которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычитания, четвертым блоком памяти, .блоком управления и .компенсатором, второй вход которого подключен к генератору, а выход . - к входу усилителя, и соеди-, ненными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков памяти, и вторым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а выход - к второму входу третьего блока вычитания.61863 2 1 11Изобретение относится к контрольно измерительной технике и может быть использовано в промьпнленности для бесконтактного измерения перемещений неферромагнитных покрытий, измерения ,толщины диэлектрических покрытий методом вихревых токов. Известно электромагнитное измерительное устройство, содержащее гЕнератор синусоидального тока, вихре- токовый преобразователь, геиератор тактовых импульсов, усилитель, три блока памяти и блок деления Г 11.Однако необходимость задания образцовой меры измеряемого параметра и нерегулируемость параметров функции преобразования известного устройства затрудняет его отладку ограничивает область применения и точность измерений.Наиболее близким к изобретению по ; технической сущности является электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления,коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления 23Недостаток данного устройства обусловлен тем, что в результате технологического разброса конструктивных параметров вихретокового преобразователя или изменения условий контроля действительный вид функции преобразования может отличаться от ожидаемой. В то же время в измерительном устройстве не предусмотрена возможность регулировки параметров функции преобразования до требуемых величин, поэтому точность измерений может быть менее ожидаемой, т.е, меньше; чем точность задания адди 5 10 15 20 25 30 35 40 45 тивного теста Д измеряемого параметра х, кроме того, сужается область использования измерительного устройства.Цель изобретения - повышение точ" ности измерений.Поставленная цель достигается тем, что электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены 1к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а .выход подключен к второму входу блока деления, снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычитания, четвертым блоком памяти, блоком. управления и компенсатором, второй вход которого подключен к генератору, а выход - к входу усилителя, и соединенными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков памяти, и вторым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а выход - к второму входу третьего блока вычитания. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электромагнитного измерительного устройства.Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, состоящий из расположенных соосно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 и двух дополнительных измерительных катушек 5 и 6, коммутатор 7, усилитель 8, амплитудный детектор 961863 4чении с помощью коммутатора 7 катушек 5 и 6 возникнут напряженияОР 2=а(2) Х- Ь И ОР:ю(2)62 Ь . ТРЕбуемая точность измерений х обеспе.чивается только в том случае, еслина 1-м участке функции преобразователя толщиномера будут с заданнойстепенью точности аппроксисироватьсяуказанньаки выражениями. Чем выше .10 заданная то 4 ность аппроксимации,тем выше точность измерений х. Дляобеспечения высокой степени соответствия выражения функции преобразования толщиномера виду уравнения Овв 15 а(1,1 х измерения проводятся в тритакта. В первом такте генератор 11тактовых импульсов приводит коммутаторы 7 н 10 в положения, при которых сигнал с измерительной катушки 20 4 проходит через коммутатор 7векторно суммируется на входе усилителя 8 с некоторым переменным напряжением компенсатора 20, усиливаетсяв усилителе 8, детектируется в ампли тудном детекторе 9 и через коммутатор 10 поступает в блок 12 памяти.Во втором и третьем тактах производятся аналогичные операции соответственно с напряжениями катушек 5 и 30 6, которые запоминаются соответственно в блоках 13 и 14 памяти.Выходные сигналы с блоков 12 - 14 памяти после завершения третьего цикла измерений поступают на блоки 15и 21 вычитания, выходные сигналы ко, аторых будут соответственно пропори-о, о, -о,циональны сигналам Р 2 Р 2 р брЬгде О, 02 р, 0 - результирующие нФ 40 пряжения, соответственно равные векторной сумме напряжений ОР 12Оэснимаемых с катушек 4 в . 6 и некоторого напряжения 0 с компенсатора 20.(-О 0 -О22 . Снгявлю 2 Р 2 Р 2 Я ВР ЯяляютсяЬпроизводными от выражений 0 са 01 Б,02 р=а (211 ю+ь, которыми описываетсфуйкция преобразования устройствасоответственно на первой и второй половине 1-го участка, соответствующего значениям измеряемого параметра(х,х+Ь) и (х+Ь, х+2 Д), ипоэтому равныи - ,В локах2 х 2 Гх +,з55 16 и 22 умножения производится пере 3 11 и второй коммутатор 10. Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к. входам управления коммутаторов 7 и 10, три блока 12 - 14 памяти, подключенные к выходу коммутатора .10, соединенные последовательно блок 15 вычитания, подключенный к выходам блоков 12 и 13 памяти., блок 16 умножения, второй вход которого подключен к блоку 12 памяти, блок 17 вычитания, блок 18 памяти, блок 19 управления и компенсатор 20, второй вход которого подключен к генератору 1, а выход - к входу усилителя 8.Устройство содержит также блок 2 вычитания, подключенный к выходам блоков 13 и 14 памяти, блок 22 умножения, входами подключенный к блоку 13 памяти и блоку 21 вычитания, а. выходом - к второму входу блока 17 вычитания, соединенные последовательно блок 23 возведения в квадрат, подключенный к выходу блока 13 памя 1 ти, блок 24 вычитания и блок 25.деления, и соединенные последовательно блок 26 возведения в квадрат, подключенный к блоку 12 памяти, и масштабный преобразователь 27, выход ко- торого подключен к второму выходу блока 25 деления, а второй вход блока 24 вычитания соединен с выходом блока 26 возведения в квадрат. На чертеже показано также контролируемое изделие 28.Устройство работает следующим образом. Возбуждающая катушка вихретокового преобразователя 2 питается от генератора 1, частота которого выбирается иэ условия оптимального измерения толщины х диэлектрического покрытия контролируемого изделия 28. Измерительные катушки 5 и 6 .расположены от основной измерительной катушки 4 на расстояниях соответственно д и 2 Д. Напряжение с измерительной катушки 4 векторно суммируется с некоторым выходным напряжением Ц компенсатора 20. При этом возникает суммар ное результирующее напряжение., 0 , которое на отдельном 2-м участке функции преобразования толщиномера можно приближенно аппроксимировать выражением вида 0,2= а(,21 к , где ю - параметр 2-го участка функции преобразования рассматриваемого толщиномера. Соответственно при подкдюмножение сигналов с блоков 15 и 21вычитания и блоков 12 и 13 памяти,т.е.116186 42(,1)61 о 1) ю )52 х+г 1 2 Выходные сигналы блоков 16 и 22 умножения не зависят от х и поступают на блок 17 вычитания, выходной сигнал которого будет определяться степенью 10 различия между параметрами Функции преобразования на первой и второй половине 2-го участка. Если Функция преобразования на всем 2-и участке точно аппроксимируется выражением 15 вида 0:а)Гх, то а): а(,1 ходной сигнал блока 17 вычитания будет равен нулю. В противном случае разностей сигнал поступает на блок 18 йамяти, обеспечивающий завершение ур всех трех тактов измерения с постоянным выходным напряжением компенсатора 20, и далее на блок 19 управления, представляющий собой, например, микродвигатель, соединенный с регулируе- й 5 мым элементом (например, резистором) компенсатора 20. Разностный сигнал с выхода блока 19 управления изменяет пропорционально своей величине амплитуду или Фазу компенсирующего напряже.ЗО ния компенсатора 20, которое в начальный момент как обычно равно по амплитуде напряжению на измерительной катушке 4 без влияния контролируемого изделия и противоположно по направле 35 нию тем самым меняет параметр а 21 функции преобразования, Затем вновь проводятся три такта измерения, но уже с вновь сформированным компенсирующим напряжением, поступающим с компенсатора 20. Получаются новые значения ОР, которые не равны значениям О в предыдущих З-х.тактах, АнаРлогично производится управление вы 36ходным напряжением компенсатора 20, если параметры Функции преобразования оказываются вновь не равны. Параметр а( 1) Функции преобразования корректируется до тех пор, пока сигнал с блока 17 вычитания не будет равным нулю. Сформированная таким образом характеристика позволяет производить обработку сигналов и получить высокую точность результата измерения х, Обработка сигналов 0 и 0 производится в блоках 23 и 26 возведения в квадрат, Выходной сигнал с блока. 26 возведения в квадрат поступает через масштабный преобразователь 27 на один вход блока 25 деления, на второй вход которого поступает сигнал с блока 24 вычитания. Таким образом, на входы блока 25 деления поступаюта 1 а. сигналы соответственно Ы, -02 = а О) йа1 Р Р и 0 22= а(1)хд . Выходной сигнал1 Р 2 . блока 25 делениях б не еанио 1 ЕОе - Ое1 Р 2 р.сит от величины и стабильности а 2),По сравнению с известным предлагаемое устройство обеспечивает за счет постоянной коррекции параметров функции преобразования толщиномера повышенную точность измерений, определяемую точность задания Д, которую можно сделать около угодно малой (менее 2,0 Ж), а также возможность использования толщиномера без перестройки для других родственных задач, например при необходимости проведения измерений в более широких диапазонах изменения измеряемого и мешающих параметров, поскольку данное измерительное устройство позволяет формировать требуемую характеристику в малой области каждого конкретного значения измеряемого параметра.1161863 Составитель Ю. Глазкоедактор М. Келемеш Техред М,Надь Корректор А. ТЯско Заказ 3964 аб д. 4 ент филиал ПП г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ВНИИПИ по 11303