Устройство контроля качества точечной сварки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 504 С 01 М 27/ АНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТ АВТОРСКОМ п=1,5-2,5, ио зультирующего на ределяют рреряжения ВТП, полу суммированием нсирующего напряж кторныь и комп ченног носимогий. ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени авиационный институтим. акад. С.П.Королева(56) Авторское свидетельство СССРУ 9456633, кл. С 01 М 27/90, 1982.Авторское свидетельство СССР9 894544, кл. С 01 Н 27/90, 1981.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХМАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для определенияудельной электрической проводимостинемагнитных материалов и изделий методом вихревых токов, Цель изобретения - повышение точности измерений засчет отстройки от влияния зазора между контролируемым иэделием и вихретоковым преобразователем. Цель достигается за счет того, что в способеизмерения удельной проводимости немагнитных материалов накладной вихретоковый преобразователь (ВТП) устанавливают с зазором на контролируемоеизделие, возбуждают в изделии вихревые токи и измеряют тангенс фазы1 д ж вносимого напряжения ВТП относительно его реальной составляющей,затем определяют Сд Ю для ВТП, установленного над контролируемым иэделием с обобщенным параметром зазора,отличным от первого в и раз, где 80122 267 А нУстройство для измерения электрической проводимости немагнитных материалов содержит генератор, соединенные последовательно усилитель, фазовый детектор и линеаризатор, подключенный к фазовому детектору фазовращатель, блок возведения в квадрат и цифровой индикатор. Кроме того, устройство содержит делитель частоты, подключенный к генератору посредством первого коммутатора, вто рой коммутатор, включенный между выходом первого коммутатора и фазовращателем, второй фазовращатель, включенный между вторым выходом второго коммутатора и опорным входом фазового детектора, соединенные последовательно первый амплитудный детектор, блок вычитания и блок управления первый компенсатор, входы которого подключены к первой измерительной обмотке ВТП, второй компенсатор, входы которого подключены к второй измерительной обмотке ВТП и делителю частоты, третий компенсатор, входы которого подключены к выходу первого компенсатора, генератору и блоку управления, третий коммутатор, включенный между выходами трех компенсаторов и входом усилителя, второй амплитудный детектор, включенный меж ду выходом третьего компенсатора и вторым выходом первого блока вычитания, четвертый коммутатор, подключенный к выходу линеаризатора, гене1226267 ратор тактовых импульсов, подключенный к управляющим входам четырехкоммутаторов, три блока памяти, подключенные к выходам четвертого коммутатора, второй блок вычитания,включенный между выходами первого ивторого блока памяти, третий блоквычитания, включенный между выходами Изобретение относится к контрольно-измерительной технике с помощьювихретоковых методов и может бытьиспользовано для определения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий,Цель изобретения - повьппение точности измерений за счет отстройкиот влияния зазора между контролируемым изделиеМ и вихретоковым преобразователем, а также упрощение практической реализации способа.На фиг. 1 представлена блок-схемаустройства для измерения электрической проводимости немагнитных материалов, реализующего способ; нафиг. 2 - годограф, отражающий зависимости вносимого сигнала от величины обобщенного параметра /3 ; нафиг. 3 - графики, отражающие зависимость 8 а, от,6 Gри различных зазорах(сплошная линия - для первоготакта измерения, пунктирная линиядля третьего такта) .Устройство для измерения электрической проводимости содержит соединенные последовательно генератор 1и делитель 2 частоты, генератор 3,тактовых импульсов, четыре коммутатора 4-7 и вихретоковый преобразователь 8 с возбуждающей обмоткой 9,подключаемой через коммутатор 4либо к генератору 1, либо к делителю2 частоты, и двумя измерительнымиобмотками 10 и 11. Выход генератора 335тактовых импульсов подключен к управляющим входам коммутаторов 4-7.Устройство содержит первый компенсатор 12, включенный между измерительной обмоткой 10 и первым входомкоммутатора 6, второй компенсатор. 13,включенный между измерительной обмоткой 11 и вторым входом коммутатора 6,первого и третьего блоков памяти,блок деления, включенный между выходами второго и третьего блока вычитания и входом блока возведения вквадрат, и масштабный преобразователь, включенный между выходом блокавозведения в квадрат и входом цифрогого индикатора. 3 с.п.ф-лы, 3 ил. и третий компенсатор 14, включенный между выходом первого компенсатора 12 и третьж входом коммутатора б. Опорные входы компенсаторов 12 и 14 объединены и подключены к генератору 1, а опорный вход компенсатора 13 подключен к делителю 2 частоты.Устройство содержит также соединенные последовательно усилитель 15, вход которого подключен к выходу коммутатора б, и фазовый детектор 16, два фазовращателя 17 и 18, входы которых через коммутатор 5 подключены к выходу коммутатора 4, а выходы соединены с опорным входом фазового детектора 16, два амплитудных детектора 19 и 20, три блока 21-23 вычитания, причем вход амплитудного детектора 19 подключен к выходу усилителя 15, вход амплитудного детектора 20 соединен с выходом третьего компенсатора 14, а их выходы подключены к первому блоку 21 вычитания.Также устройство содержит блок 24 управления, включенный между выходом блока 21 вычитания и третьим входом компенсатора 14, линеаризатор 25, включенный между выходом фазового детектора 16 и входом чет-. вертого коммутатора 7, три блока 26- 28 памяти, подключенные к соответствующим выходам коммутатора 7, и соединенные последовательно блок 29 деления, первый вход которого через второй блок 22 вычитания подключен к блокам 26 и 27 памяти, а второй вход блока 29 деления через .третий блок 27 вычитания соединен с блоками 26 и 28 памяти, блок 30 возведения в квадрат, масштабный преобразователь 3 1 и индикатор 32.Способ осуществляют следующим образом.г а . 2/Ъ + Ь,где аи Ь- параметры Функциипреобразованияустройства, реализующего способ,являющиеся Функцией температурыокружающей средыи обобщенного гараметра зазора2 Ь(2) где й - расстояние от середины катушки преобразователя до контролируемого изделия, м.Полученное значение Ср М, фиксируют,Во втором такте измерения изменяютвеличину обобщенного параметра зазо-.ра, оставляя неизменным обобщенныйпараметр /7 . Изменитьв Л раз.можноперемещением вихретокового преобразователя при известном значениивпервом такте или изменением диаметраизмерительной обмотки в п раз одновременным обратным изменением частотыпитающего тока в й раэ для стабили-.зации параметра Р . Изменениев- 2 раза (фиг. 3) приводит к опре-.,делению / по зависимости Сд М = Ч(/),используемой в первом такте измерения, в два раза отличающихся от действительных /, что адекватно введению мультипликативного квазитеста /во втором такте измерения,Таким образом:(3) В первом такте измерения в контролируемом изделии (не показано) с помощью вихретокового преобразователя 8 наводят вихревые токи, реакция которых приводит к отклонению начального напряжения (которое имелось в воздухе) на величину вносимого напряжения. Определяют тангенс фазового угла вносимого напряжения относительно его реальной составляющей. При установке вихретокового преобразователя 8 с относительным зазором= 0,2-0,6, выборе частоты ю возбуждающего тока генератора 1 и диаметра измерительной обмотки 10, обеспечивающих значения /7 =3-40, зависимость тангенса фазового угла (фиг. 3) вносимого напряжения от параметра / имеет вид. Значение СдК фиксируют,В третьем такте измерения вносимое напряжение векторно суммируют снекоторым дополнительным компенсирующим напряжением, по величине мень шем начального напряжения на цэмерительной катушке вихретокового преобразователя в воздухе, а по Фаэе емупротивоположном.При этом вновь сформированная Функция преобраэования 15 оказывается сдвинутой параллельновниз основной (фазовый переход первого такта измерения), что приводитк отклонению в определении. параметраб от действительного на некоторую 20 постоянную величину ь/ , котораяявляется функцией величины дополнительного компенсирующего напряженияи определяется в процессе калибровкиустройства, реализующего способ.25 Таким образом, величина рМ определяется в виде р= а (- д/3)+Ь,где ь/ - аддитивный квазитест РЗначение С 8Фиксируют.Если величину результирующего напряжения вихревого преобразователя длякаждого значения /5 контролируемогоизделия формируют равной величине 35результирующего напряжения вихретокового преобразователя в воздухе, какпоказано на Фиг. 2 для значений / =5и / = 10, то Функция преобразования 40 устройства, реализующего способ имеетвид, показанный пунктирными линиями(Фиг. 3). Пунктирные прямые параллельны сплошным линиям и сдвинуты,поэтому для всех значений /г вводится 4 аддитивный кваэитест 9 , равный Ь/3== 3,3.Решение системы из трех уравнений(1), (3) и (5) относительнои введение данного результата в квадратпозволяет получить линейную зависимость между проводимостью и электрическими сигналами в виде г г 7/ Р 1 1 1 цо 1 д П(п 1) д/ц 5512262 где С - постоянная для данного прибора, определяемая при егоградуировке.Показания, получаемые по алгооитму (6), не зависят ни от вариаций зазора, ни от температуры в опреде,пенных интервалах ее значений.Если и = 2, а величину результиру" ющего напряжения выхретокового преобразователя на контролируемом изделии 1 О в третьем такте измерения формируют равной величине результирующего напряжения вихретокового преобразователя в воздухе, то величина йф (фиг. 3) в этом случае ря.вня 33 и выражение (6) преобразуется к7)Устройство реализующее с особ, работает следующим образом,Вихретоковый преобр:.зовятел 1 8устанавливают на контролируемоеизделие, Генератор 3 тактовых импуль-. сов приводит коммутаторы 4-7 з первое (1) положение и подключает через .оммутатор 4 выход гевератоза , к всзбуждающей обмотке 9 вихретокового преобразователя 8. С основной измерительной обмотки 10 вьгхсдное напряжение векторно суммируется с напряжением первого компенсатора 12, .параметры которого выбраны таким образом, что суммарное выходное няпряжепие вихретокового преабрязоватеьч 8 и первого компенсатора 12 в воздухе (без контролируемого изделия) равна нулю. Вносимое напряженке с выхода компенсатора 12 через коммутатор 6., усилитель 15, фазовый цетектор 16, ня опорный вход которого поступает напряжение с генератора 1 черезкоммутатор 5 и фазовращатель 17, и далее через липеариззтор 25 и коммутатор 7 поступает в первый блок 26 па,мяти.Во втором такте измерений генератор 3 тактовых импульсов приводит коммутаторы 4-7 во второе положе"ние (11). При этом генератор 1 переменного тока через делитель 2 частоты и коммутатор 4 подключается к возбуж-."15 дающей обмотке 9 вихретокового преобразователя 8. Коэффициент деления делителя 2 частоты равен и , где 67и =а Й - диаметр измерительнойгсобмотки 11. Технически просто осуществить кратное деление частоты,т,е, и = 2,4.поэтому даль 2нейшее рассмотрение работы измерите 2ля проведем для п = 4,С измерительной обмотки 11 напряжение частотой в и раз меньшей, чемчастота генератора 1, суммируется скомпенсирующим напряжением второгокомпенсатора 13, параметры котороговыораны таким образом, что выходноесуммарное напряжение вихретоковогопреобразователя и второго компенсатора ,3 в воздухе равно нулю, Вносимое напряжение с компенсатора 13через коммутатор 6, усилитель 15,фазовый детектор 16, через коммутаторы 4 и 5, фазовращятель 18 и далеечерез линеаризатор 25 и коммутатор 7заносится в блок 27 памяти, Посколькудиаметр измерительной обмотки 11 вП раз больше диаметра измерительной обмотки 10 и они расположенысоосно и в одной плоскости, то параметр " во втором такте оказываетсяв в =. 2 раз .еньше чем в первомтакте, так как вмссте с увеличениемдиаметра обмотки в 2 раза уменьшается4 разя частота возбуждающего тока.уменьшение параметрав 2 раза при-.водит к изменению параметров функциипреобразования измерителя (фиг, 2),Однако, если измерения проводят используя те же параметры функции преобразования, что и в первом такте,т,е, по той же градуировочной прямой"; =: 0,64 до= 0,32) приводит к определению значений /3 в 2 раза больших,чем действительные значения З Б третьем такте измерений генератор 3 тактовых импульсов приводит коммутаторы 4-7 в третье положении ОП) При этом генератор 1 через коммутатор 4 вновь подключается к возбуждающей обмотке 9 вихретокового преобразова" теля 8. С измерительной обмотки 10 напряжение последовательно векторно суммируется с компенсирующими напряженинщ первого 12 и третьего 14 компенсаторов, Величина компенсирующего напряжения компенсатора 14 в начальный момент равна нулю, а результирующее напряжение с него через коммутатор 6 поступает на усилитель 15, 1226267Выходное напряжение сравнивается с компенсирующим напряжением третьего компенсатора 14.Цепь, состоящая из амплитудных детекторов 19 и 20 блока 21 вычитания и блока 24 управления обеспечивает автоматическую регулировку величины компенсирующего напряжения компенсатора 14 до момента его равенства напряжению с выхода усилителя 15. Для этого напряжение с усилителя 15 поступает через амплитудный детектор 19 на вход блока 21 вычитания, на другой вход которого поступает компенсирующее напряжение с компенсатора 14 через амплитудный детектор 20, С выхода блока 21 вычитания через блок 24 управления осуществляется регулировка величины переменных элементов компен,сатора 14 до тех пор, пока выходные напряжения амплитудных детекторов 19 и 20 не будут равны.Таким образом, сформированное напряжение на выходе коммутатора 6 в третьем такте измерения на комплексной плоскости можно изобразить в виде/ у/ векторов, исходящих из точек 0 и О, для значений (3 = 5 и= 10 соответственно (фиг. 2). Напряженке с выхода усилителя 15 через фазовый детектор 16, на опорный вход которого поступает напряжение с выхода генератора через коммутаторы 4 и 5, фазовраща-. тель 17 и далее через линеаризатор 25 и коммутатор 7 в блок 28 памяти. Напряжение, записанное в блок памяти изменяется отсогласно графику, изображенному пунктирными линкями (фиг. 3).Блоки 26-28 памяти обеспечивают хранение информации до завершения всех трех тактов работы устройства. Выходные сигналы с блоков 26, 2 и .26, 28 памяти поступают одновременно на входы соответственно блоков 22 и 23 вычитания, выходные сигналы с которых через блок 29 деления и блок 30 возведения в квадрат поступают на вход масштабного преобразователя 31. Таким образом на выходе масштабного преобразователя 31 возникает сигнал, равный удельной электропроводности.Формула из об ре те ния1. Способ измерения удельнойэлектрической проводимости немагнит 35 40 45 50 5 10 15 20 25 30 ных материалов, заключающийся в том,что накладной вихретоковый преобразователь устанавливают с зазором наконтролируемое изделие, возбуждают визделии вихревые токи и измеряюттангенс фазы вносимого напряжениявихретокового преобразователя дЫотносительно его реальной составляющей, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точностиизмерений при вариациях зазора, осуществляют еще два такта измерений,причем во втором такте тангенс фазывносимого напряжения Сдс определяютдля вихретокового преобразователя,установленного над контролируемымизделием с обобщенным параметромзазора, отличным от первоначальногов и раз, где и = 1,5-2,5, в третьемтакте измерения определяют тангенсфазы Сд результирующего напряжениявихретокового преобразователя, полученного путем векторного суммирования вносимого напряжения и дополнительного компенсирующего напряжения, по величине меньшего начальногонапряжения вихретокового преобразователя в воздухе, а по фазе ему противоположного, при этом величинуудельной электрической проводимости6 определяют из выражения где С - масштабныц множитель, определяемый при калибровке.2. Способ измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов, о т л и ч а ю щ и цс я тем, что, с целью упрощения практической реализации способа, величину и устанавливают равной двум, а величину результирующего напряжения вихретокового преобразователя в третьем такте измерения формируют равной величине результирующего напряжения вихретокового преобразователя в воздухе. 3, Устройство цля измерения удельноц электрической проводимости немагнитных материалов, содержащеегенератор, соединенные последовательно усилитель, Фазовый детектор и линеаризатор, фазовращатель, выход которого подключен к опорному входу фазового детектора, блок возведения в квадрат и цифровой индикатор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с9целью повышения точности измерений, оно снабжено второй измерительной обмоткой, расположенной в вихретоковом преобразователе соосно и н одной плоскости с остальными обмотками, делителем частоты, подключенным к генератору, первым коммутатором, включенным между выходами генератора и делителя частоты и возбуждающей обмоткой вихретокового преобразователя, вторым коммутатором, включенным между выходом первого коммутатора и входом фазовращателя, вторым фазовращателем, включенным между вторым выходом второго коммутатора и опорным входом фазового детектора, соединенными последовательно первым амплитудным детектором, подключенным к выходу усилителя первым блоком вычитания и блоком управления, первым компенсатором, выходы которого подключены к первой измерительной обмотке вихретокового преобразователя и генератору, вторым компенсатором, входы которого подключены к второй измерительной обмотке вихретокового преобразователя и делителю частоты,226267третьим компенсатором, входы которого подключены к выходу первогокомпенсатора, генератору и блокууправления, третьим коммутатором,включенным между выходами трех компенсаторов и входам усилителя, вторымамплитудным детектором, включенныммежду выходом третьего компенсатораи вторым входом первого блока вычита ния, четвертым коммутатором, подключенным к выходу линеаризатора, гене. раторам тактовых импульсов, подключенным к управляющим входам четырехкоммутаторов, тремя блоками памяти,подключенными к вьходам четвертогокоммутатора, вторым блоком вычитания,включенным между выходами первого ивторого блоков памяти, третьим блокомвычитания, включенным между выходами первого и третьего блоков памяти,блоком деления, включенным междувыходами второго и третьего блоковвычитания и входом блока возведенияв квадрат, и масштабным преобразова телем, включенным между выходом блока возвел, ения н квадрат и входомцифрового индикатора.1226267 Фиг азков Корректор Е. Сирохм.Редактор И. Дербак каз 2121/ аж 778 Подписно ИИПИ Государственного о делам изобретений и Москва, Ж, Раушска 130 Производственно-п ическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,оставит ехред И ь Ю. ерес И 30 ЭфигЗ тета СССРчбд4/5