Вихретоковое измерительное устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеснублик н 11983527(22) Заявлено 200781 (21) 3322218/18-21 Р 11 М К з 6 01 М 27/90 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытнйМосковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт(54) ВИХРЕТОКОВОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕУСТРОЙСТВО Изобретение относится к электромагнитной дефектоскопии, в частности,к вихретоковым устройствам для неразрушающих измерений параметров электропроводящих труб и отверстий в электропроводящих иэделиях, например вметаллизации печатных плат.Известно вихретоковое измерительное устройство, содержащее генератор,вихретоковай преобразователь, блоканалоговой обработки сигналов и индикатор 1.Недостатком данного устройстваявляется низкая точность из-эа влияния колебаний характеристик объектаконтроля и внешних условий на показания устройства.Известно также вихретоковое измерительное устройство содержащеепоследовательно соединенные генератор, блок вихретокового преобразователя, блок обработки сигналов, цифровой контроллер и блок вывода инФормации, механизм перемещения блокавихретакового преобразователя, подключенный к цифровому контроллеру,а также блок тестов, входы которогоподключены к генератору и цифровомуконтроллеру, а выход - к блоку вихретокового преобразователя 1 21,Однако для известного устройствахарактерна недостаточная точность измерений, которая ограничена погрешностью блока тестов и.погрешностями, вызванными изменением характеристик объекта контроля, например удельной электрической проводимостью, и параметров вихретокового преобразователя под влиянием внешних условий,например температуры.Цель изобретения - повышение точности вихретокового измерительного устройства.Поставленная цель достигается тем, что в вихретоковое измерительное устройство, содержащее генератор, последовательно включенные блок вихре токового преобразователя, блок обработки сигналов, цифровой контроллер и блок вывода информации, а также механизм перемещения, включенныймежду цифровым контроллером и блокомвихретокового преобразователя, введены блок формирователей и усилительс автоматической регулировкой усиления, генератор выполнен в виде управляемого синтезатора частоты, при этом выход генератора соединен с входом блока формирователей, выход синусоидального напряжения которогоходы которого подключены к входамблока 7 вывода информации, управляющим входом механизма 8 перемещенийблока вихретокового преобразователя,управляющим входом генератора 1 иблока 5 обработки сигналов. Входыцифрового контроллера подключенык выходам блока 5 обработки сигналов и механизма 8.Блок 4 вихретокового преобразова 0 теля ( фиг. 2) содержит вихретоковыйпреобразователь 9, возбуждающая обмотка 10 которого соединена с выходом усилителя 3 с автоматическойрегулировкой усиления, компенсирую 15 щий усилитель 11, первый вход которого подключен к измерительной обмотке 12 вихретокового преобразователя 9, а выход соединен с входомблока 5 обработки сигналов, трансфор 20 матор 13, первичная обмотка 14 которого включена последовательно с возбуждающей обмоткой 10, а вторичнаяобмотка 15 соединена с вторыми входами усилителя 3 с автоматической ре 25 гулировкой усиления и компенсирую,щего усилителя 11,Блок 5 обработки сигналовфиг.3)содержит управляемый фильтр 16, одинвход которого подключен к выходукомпенсирующего усилителя 11, управляющие входы соединены с выходамицифрового контроллера 6, управляемый усилитель 17, вход которого подключен к выходу управляемого фильтра16, а управляющие входы соединены свыходами цифрового контроллера 6,аналоговый запоминающий блок 18, входкоторого подключен к выходу управляемого усилителя 17, два тактовыхвхода соединены с первым и вторым40 импульсными выходами блока 2 формирователей, а управляющие входы подключены к выходам цифрового контроллера 6, аналого-цифровой преобразователь 19, входы которого соединены свыходами аналогового запоминающегоблока 18, управляющие входы - с выходами цифрового контроллера 6, авыходы - с входами последнего. Автоматизированное вихретоковое измерительное устройство фиг. 1) содержит генератор 1, блок 2 Формирователей, вход которого соединен, с выходом генератора 1, усилитель 3 с .автоматической регулировкой усиления, первый вход которого подключен к выходу синусоидального напряжения блока 2 формирователей, блок 4 вихретокового преобразователя, вход возбуждения которого соединен с выходом усилителя 3 с автоматической регулировкой усиления, выход обратной связи подключен к второму входу блока усилителя 3 с автоматической регулировкой усиления, блок 5 обработки сигналов, один вход которого 60 соединен с выходом блока 4 вихретокового преобразователя, а два тактовых входа - с первым и вторым импульсными выходами блока 2 формирователей, циФровой контроллер 6, вы соединен с первым входом усилителя,управляющие выходы цифрового контроллера соединены с входами генератора,первый и второй импульсные выходыблока Формирователей соединены сдвумя тактовыми входами блока обработки сигналов, а выход усилителясоединен с входом возбуждения вихретокового преобразователя, выход обратной связи которого соединен свторым входом усилителя,Кроме того, блок обработки сигналов вихретокового измерительногоустройства выполнен в виде последовательно соединенных управляемогофильтра, управляемого усилителя,аналогового запоминающего блока ианалого-цирового преобразователя,при этом вход управляемого фильтрасоединен с входом блока обработкисигналов, тактовые входы аналогового запоминающего блока соединены стактовыми входами блока обработкисигналов, управляющие входы управляемого фильтра, управляемого усилителя, аналогового запоминающего блокаи аналого-цифрового преобразователясоединены с управляющими входамиблока обработки сигналов, а выходаналого-цифрового преобразователясоединен с выходом блока обработкисигналов.На фиг. 1 изображена структурнаясхема вихретокового измерительногоустройства; на фиг. 2 - блок вихретокового преобразователя; наФиг. 3 -,блок обработки сигналов.Применение устройства наиболееэФфективно для нераэрушающего контроля металлизации отверстий печатныхплат, поэтому для простоты и большейясности изложения, в дальнейшем оноописано на примере использованияего для измерения толщины металлизации отверстий печатных плат. Блок 2 формирователей выполненна основе последовательно включенныхпервого компаратора, интегратора ивторого компаратора,Управляемый Фильтр 16 и управляемый усилитель 17 выполнены на основе цифро-аналогового преобразователя и операционных усилителей срегулируемыми сопротивлениями наполевых транзисторах в цепях обратной связи. Аналоговый запоминающийблок 18 выполнен на базе схем выборки-хранения.Блок 7 вывода информации выполненв виде цифрового индикатора и, печатающего устройства, а механизм 8 перемещений на базе щаговых двигателей5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ции в отверстиях печатных плат. Геометрические параметры отверстий образцов и печатных плат при этомдолжны быть соответственно идентичны, а удельные электрические проводимости металлизации, уд. "ираздичны и,Г = щахД .,Таким образом, значительно снижается погрешность, вызванная изменением параметров устройства под влиянием внешних условий так как в каждом цикле измерения продолжительностью менее 1 сискомая величина определяется с учетом текущих значенийкоэффициентов градуировочной характеристики.Коррелированная составляющая погрешности измерения снижается поддержанием с помощью генератора 1 и усилителя 3 с автоматической регулировкой усиления постоянства оптимального значения обобщенного параметраконтроля и напряжения холостого ходавихретокового преобразователя 9, атакже применением метода образцовыхмерНекоррелированная составляющаяпогрешности измерения, связанная своздействием случайных импульсныхпомех, снижается применением управляемого фильтра 16 с полосой пропускания, соответствующей сигналу, и аналогового запоминающего блока 18, осуществляющего выборку за время менее10 с.Точность измерений обеспечиваетсяточностью изготовления образцов, превышающей точность блока тестов известного устройства. Образцы выполняются по прецизионной технологии,а изменение их параметров под влиянием внешних, условий, например температуры, идентично изменению однородных параметров объекта контроля и невлияет на погрешность измерений.Испытания устройства показали,что точность измерения им толщиныметаллизации в отверстиях печатныхплат в 2 раза выше, чем у известного устройства, при этом предлагаемое,вихретоковое измерительное устройство позволяет осуществлять контрольметаллизации отверстий печатных платв технологическом процессе их производства,Формула изобретения1. Вихретоковое измерительное устройство, содержащее генератор, последовательно включенные блок вихретокового преобразователя, блок обработкисигналов, цифровой контролер и блоквывода информации, а также механизмперемещения, включенный между цифро-вым контроллером и блоком вихротокового преобразователя, о т л и ч а -ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения точности, в него введены блокформирователей и усилитель с автоматической регулировкой усиления, генератор выполнен в виде управляемого синтезатора частоты, при этом выход генератора соединен с входомблока формирователей, выход синусоидального напряжения которого соединен с первым. входом усилителя, управляющие выходы цифрового контроллерасоединены с входами генератора, первый и второй импульсные выходы блокаФормирователей соединены с двумя тактовыми входами блока обработки сигналов, а выход усилителя соединен свходом возбуждения блока вихретокового преобразователя, выход обратнойсвязи которого соединен с вторымвходом усилителя. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок обработки сигналов выполнен в виде последовательно соединенных управляемого фильтра, управляемого усилителя, аналогового запоминающего блока и аналого-цифрового преобразователя, при этом вход управляемого фильтра соединен с входом блока обработки сигналов, тактовые входы аналогового запоминающего блока соединены с тактовыми входами блока обработки сигналов, управляющие входы управляемого фильтра, управляемого усилителя, аналогового запоминающего блока и аналого-цифрового преобразователя соединены с управляющими входами блока обработки сигналов, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом блока обработки "чгналов. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В. Клюева, М.,"Машиностроение", 1977, т. 2. с, 326. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2954205/25-28,кл, 6 01 й 27/90, 27.01,81983527 Составитель С. 16 умилдаскаяРедактор И, Николайчук Техред К.Мыцьо Корректор У. Пономарен Подписное омитета СС открытий окая наб,9 Тираж 887 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретений и 113035, Москва, Ж, Рауы