Устройство для измерения толщины немагнитных электропроводящих листовых изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 6 7 0 ТВУ О1 генератор буждения ого поля), контролисооно ссторону преобранной к не- которым Изобр ной техни дискретно нометрии электро п р ных немагНаибо последо перемен (излучат распола руемого катушко изделия зователя му пер ется устр вых и рул ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Уфимский авиационный институт им.Серго Орджоникидзе(56) Авторское свидетельство СССРИг 1030718, кл. 8 01 М 27/90.(54) УСТРОРСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ НЕМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВО,2 Я ЩИХ Л И СТО В ВГХ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретения относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщинынемагнитных электропроводящих и диэлектрических материалов. Цель изобретения -расширение области использования за счетизмерения изделий из диэлектрических материалов и повышение точности измерения.Для достижения цели устройство, содержащее генератор 26 переменного тока, потенциометр 25, две катушки 7, 14индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин 3, 4 с закругленными краями, одна изкотооых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике катушки етение относится к измерительке и может быть использовано для й и непрерывно-следящей толщи- листовых и рулонных изделий из оводящих и электроизоляционнитных материалов.лее близким к изобретению являйство для толщинометрии листонных изделий, которое содержит 1762109 А 7 индуктивности, последовательно соединенные усилитель 22 переменного тока, амплитудный детектор 27 и регистратор в виде параллельно соединенных самописца 29 и стрелочного индикатора 28, снабжено диском 18 из магнитомягкого материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца катушки 14 индуктивности,и постоянным конденсатором 20, соединенным с обмоткой катушки 7 индуктивности и "землей", переменным кочденсатором 21, соединенным с обмоткой катушки 14 индуктивности и "землей", подвижный контакт потенциометра 25 соединен с выходом генератора 26, а крайние выводы потенциометра 25 соединены через балластные резисторы 23, 24 с соответствующими обмотками катушек 7, 14 индуктивности, образующих с конденсаторами 20, 21 два параллельных С-контура, выводы которых соединены с входами усилителя 22, а вторая пластина 4 направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения иэделия. 2 ил вательно соединенныеного тока и катушку воэель переменного магнитнгаемую с одной стороныизделия, и помещаемуюй возбуждения по другуюкатушку измерительногос параллельно приключееменной емкостью, к20 25 30 35 40 45 50 55 последовательно присоединены усилитель, детектор и регистратор, причем к генератору переменного тока подключена также последовательная цепь из аттенюатора и переменной дифференциальной фазовращающейся ячейки, соединенной выходом с катуш кой измерительного преобразователя.Недостатки этого устройства состоят в необходимости поочередной попеременной манипуляции оператором - перед каждой серией измерений - двумя органами регулировки как амплитудного, так и фазового параметров компенсационного сигнала. К недостаткам этого устройства следует также отнести его критичность к незначительным девиациям частоты задающего генератора переменного тока, для компенсации ухода которого требуется соответствующая перестройка переменной дифференциальной фазовращающей ячейКроме того, указанное устройство является совершенно непригодным для толщинометрии и профильного контроля листовых и рулонных изделий, выполненных из диэлектрических (электроизоля ционных) и немагнитных материалов.Цель изобретения состоит в расширении области использования за счет измерения толщины как немагнитных электропроводящих листовых изделий, так и изделий из диэлектрических материалов при повышении точности проводимых измерений.Цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитудный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора, - указанное устройство снабжено диском из магнитомягкого материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности.и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельныхС-контура, выводы которых соединены со входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещенияизделия. На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг,2 - видоизмененное исполнение чувствительного электромагнитного узла этого устройства,Подлежащее контролю изделие, в частности диэлектрическая лента 1, протягиваемая роликами 2, вводится между парой направляющих пластин 3 и 4 с закругленными по направлению протягивания изделия 1 краями. При этом верхняя направляющая пластина 3 выполнена из немагнитного износоустойчивого материала, например, из капролона.Пластина 3 своей тыльной стороной прикреплена к открытому нижнему торцу экранирующего магнитомягкогс стакана 5, образующего совместно с центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником 6 бронированный магнитопровод первой катушки 7 индуктивности.Нижняя по схеме направляющая пластина 4 выполнена из магнитопроводящего (магнитомягкого) материала и отполирована с контактной верхней стороны. К тыльной же стороне пластины 4 прикреплена пара цилиндрических стержней 8, которые являются перпендикулярными к плоской части пластины 4.Стержни 8 проходят через соосные направляющие отверстия в двух параллельно расположенных капролоновых планках 9 и 10, неподвижно прикрепляемых к основанию (стативу) устройства с помощью болтовых элементов 11.Стержни 8 снабжены упорными поясками 12, на которые воздействуют цилиндрические пружины 13 сжатия, которые охватывают стержни 8 в промежутке между неподвижными капролоновыми планками 9, 10.Бронированный цилиндрический магнитопровод второй, компенсационной, катушки 14 индуктивности составлен экранирующим магнитомягким стаканом 15 и центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником 16, верхнее окончание которого выполнено в виде шпильки 17, на резьбу которой навинчены магнитомягкий диск 18 и контровочная гайка 19.К первой катушке 7 индуктивности приключен постоянный конденсатор 20, образующий совместно с катушкой 7 параллельныйС-контур, а ко второй катушке 14 индуктивности параллельно подключен переменный конденсатор 21, образующий совместно с катушкой 14 второй, перестраиваемыйС-контур системы.Одни концы катушек индуктивности 7 и 14 "заземлены", в то время как вторые концы этих катушек соединены с симметричными входными клеммами усилителя 22 переменного тока, а также - через пару разделительных балластных резисторов 23 и 24 - с выводами симметрирующего потенциометра 25, подвижный контакт которого связан с выходом генератора 26 переменного тока.Выход усилителя 22 переменного тока через амплитудный детектор 27 соединен с параллельно включенными входами стрелочного индикатора 28 (вольтметра) и самописца 29.При проведении измерений листовых и рулонных изделий, требующих повышенной степени дискретности и информативности профильного контроля на исследуемых участках площади изделия, излучатель переменного магнитного поля, составленный катушкой 7 индуктивности и элементами 5, 6 бронированного магнитопровода, может быть заменен узлом, выполненным в виде магнитной головки с П-образным или С-образным магнитным сердечником 30 и посаженной на него обмоткой 31 (фиг.2), которая включается в устройство вместо катушки 7.Устройство функционирует следующим образом,Перед проведением измерений производится исходная тарировка измерительной системы, для чего при отсутствии между направляющими пластинами 3 и 4 подлежащего профильному контролю изделия 1 осуществляют балансировку устройства с помощью потенциометра 25 и магнитомягкого диска 18, вращением которого добиваются нулевого показания стрелочного индикатора вольтметра 28 и самописца 29. При необходимости, наиболее тонкая доводка системы до исходного баланса может быть произведена переменным конденсатором 21.Фиксация магнитомягкого диска 18 в найденном при исходной балансировке системы положении осуществляется с помощью контровочной гайки 19.В результате проведения указанной предварительной настройки устройства на симметричные входы усилителя 22 переменного тока с выходов двух комплексных 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 делителей, образуемых соответственно элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, будут поступать синфазные гармонические сигналы равного уровня, обусловливающие формирование на выходе усилителя 22 нулевого разностного сигнала и соответственно нулевых сигналов на входах вольтметра 28 и самописца 29.В процессе последующего проведения профильных измерений, когда между верхней немагнитной направляющей пластиной 3 и нижней магнитомягкой направляющей пластиной 4 с помощью приводных роликов 2 протягивается диэлектрическая лента 1, в связи с отделением подпружиненной маг. нитомягкой пластины 4 от нижнего открытого экранирующего магнитомягкогс стакана 5 и от нижнего по чертежу торца цилиндрического сердечника 6 индуктивное сопротивление катушки 7 будет убывать как по сравнению со своим исходным значением при отсутствии изделия 1, так и по сравнению с величиной индуктивного сопротивления катушки 14, сохраняющей свои параметры неизменными после проведенной предварительной балансировки устройства.В результате этого после введения между направляющими пластинами 3 и 4 подлежащего профильному контролю изделия 1 коэффициент передачи по напряжению комплексного делителя, составленного верхней от движка частью потенциометра 25, резистором 24 иС-контурмо 7, 20, уменьшается по сравнению с коэффициентом передачи по напряжению комплексного делителя, образованного нижней от движка частью поте нциометра 25, резистором 23 и 1 С-контуром 14, 21.При этом происходит рассогласование переменных сигналов на входах усилителя 22, с выхода которого на вход амплитудного детектора 27 поступает разностный сигнал переменного тока, выпрямляемый узлом 27, питающим входы вольтметра 28 и самописца 29.Совершенно очевидно, что степень рассогласования коэффициентов передачи по напряжению двух комплексных делителей, составленных двумя разделяемыми движком частями потенциометра 25, а также элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, и соответственно уровень разностного переменного сигнала на выходе усилителя 22, как и уровень сигнала постоянного тока на входах конечных регистрирующих приборов - вольтметра 28 и самописца 29,однозначно определяются степенью отдаления нижней по схеме подпружиненной магнитопроводящей направляющей пластины 4 от5 10 открытого нижнего торца экранирующего магнитомягкого стакана 5 и центрального магнитомягкого сердечника б катушки индуктивности 7,Указанное расстояние между нижней направляющей магнитомягкой пластиной 4 и открытым торцом магнитопровода 5, б катушки 7 будет в свою очередь определяться толщиной измеряемого пленочного изделия 1 на его контролируемом участке,Однозначная зависимость уровня разностного переменного напряжения на выходе уаилителя 22 и соответственно уровня напряжения постоянного тока на выходе детектирующего узла 27, а также на входах вольтметра 28 и самописца 29, от толщины пленочного изделия, вводимого между не- магнитной 3 и магнитомягкой 4 направляющими пластинами, обусловливает возможность проведения предварительной градуировки устройства, при которой его конечные индикаторные и регистрирующие органы 28 и 29 позволяют по уровню поступающих на их входы напряжений непосредственно .определять толщину контролируемого пленочного изделия на его измеряемом участке,Градуировка шкалы вольтметра 28, а также градуировка накладной масштабной линейки самописца 29 непосредственно в единицах подлежащего контролю параметра толщины осуществляется последовательным вводом между направляющими пластинами 3 и 4 серии калиброванных по толщине эталонных образцов, отвечающих по составу подлежащим контролю изделиям, с нанесением на шкалу индикатора 28 и на масштабную линейку самописца 29 у мест отклонения их подвижных элементов значений толщин калиброванных эталонных образцов, вызвавших указанные отклонения индикаторных элементов.Указанная градуировка оконечных индикаторных узлов заявляемого устройства (28, 29) в единицах толщины обеспечивает повышенные оперативность, удобство и производительность проводимых измерений с расшифровкой регистрируемых самописцем профилограмм непосредственно в единицах контролируемого параметра.В процессе протягивания роликами 2 контролиоуемого ленточного изделия 1 между немагнитной и магнитомягкой направляющими пластинами 3 и 4 одновре 15 20 25 30 35 40 45 50 менно с выдачей стрелочным индикатором 28 текущего значения толщины изделия 1 на его контролируемом в данный момент участке происходит параллельная графическая регистрация самописцем 29 профилограммы, отражающей характер изменения толщины изделия вдоль его контролируемого профиля. При этом масштаб регистрации профилограммы может широко варьироваться в зависимости от устанавливаемого соотношения между скоростью перемещения контролируемого изделия 1 и скоростью протягивания ленты у самописца 29. Формула изобретения Устройство для измерения толщины не- магнитных электропроводящих листовых изделий, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую ввиде пары пластин с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитудный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области использования за счет измеоения толщины также и изделий из диэлектрических материалов и повышения точности измерения, оно снабжено диском из магнитомягкого материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности, и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельныхС-контура, выводы которых соединены с входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия.1762109. оста вител ь Б. Фридма нехред М.Моргентал ор И.Шмак тор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 каз 3250 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5