УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПРОВОДА Российский патент 1998 года по МПК G01B7/12 G01B11/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении, схемотехнике, энергетике, электронике, технике связи и других отраслях для неразрушающего контроля геометрических параметров проводов как в процессе эксплуатации электрических проводов, так и при их производстве.

Известно устройство для измерения параметров провода, содержащее последовательно соединенные источник питания, емкостной преобразователь и блок индикации. (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. д.т.н., проф. В.В.Клюева. -М.: Машиностроение, 1986 г., т.2, стр. 162).

Однако указанное устройство является контактным, контролирует толщину изоляции провода и не позволяет измерять диаметр жилы провода и его общий диаметр с покрытием, что говорит о его низких функциональных возможностях.

Кроме того, известно устройство для измерения параметров провода (Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. д. т.н., проф. В.В.Клюева. -М.: Машиностроение, 1986 г., т.2, стр. 86) являющееся прототипом предлагаемого изобретения и содержащее соединенные последовательно ВЧ-генератор, щелевой вихретоковый преобразователь с кольцевым ферритовым сердечником и блок обработки выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя. Указанное устройство позволяет проводить измерения без контакта с объектом контроля, а также при его движении.

Однако указанное устройство предназначено для бесконтактного контроля диаметра жилы электрического провода и не позволяет с его помощью измерять толщину покрытия провода, а также его общий диаметр, что сужает его функциональные возможности.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание устройства для измерения параметров провода с более широкими функциональными возможностями.

Это достигается тем, что в известное устройство для измерения параметров провода, в котором имеются последовательно соединенные высокочастотный генератор (ВЧГ), щелевой вихретоковый преобразователь (ЩВТП) и блок обработки выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя (БВТП), введены последовательно соединенные низкочастотный генератор (НЧГ), оптический преобразователь (ОП), состоящий из оптически связанных источника оптического излучения (ИОИ) и фотоприемника (ФП), блок обработки выходного сигнала оптического преобразователя (БОП), дифференциальный усилитель (ДУ) и блок индикации (БИ), причем выход БВТП подключен к входу ДУ.

Источник оптического излучения и фотоприемник могут быть расположены в щели сердечника вихретокового преобразователя с противоположных сторон.

Устройство может, кроме того, содержать блок выбора режима измерения (БВР), соединенный с ДУ, либо иметь дополнительно связи блока индикации с выходом БОП и выходом БВТП. Устройство может также содержать блок задания типа материалов (БЗМ), соединенный с БОП и с БВТП.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - конструкция первичного измерительного преобразователя параметров провода (ПИП).

Предлагаемое устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные ВЧГ 1, ЩВТП 2, БВТП 3, ДУ 4 и ВИ 5, а также содержит соединенные последовательно НЧГ 6, ОП 7, состоящий из ИОИ 8 и ФП 9 и БОП 10, выход которого соединен с входом ДУ 4. Кроме того, выходы БОП 10 и БВТП 2 могут быть соединены с ВИ 5 или устройство может дополнительно содержать БВР 11, соединенный с ДУ 4. Устройство может также содержать БЗМ 12, соединенный с БОП 10 и БВТП 3.

На фиг. 2 первичный измерительный преобразователь параметров провода 13 содержит ИОИ 8 и ФП 9, расположенные с противоположных сторон щели 14, ферромагнитный сердечник 15 с возбуждающей обмоткой 16, подключенной к ВЧГ 1, и с измерительной обмоткой 17, подключенной к БВТП 3. ИОИ 8 подсоединен к НЧГ 6, а ФП 9 - к БОП 10.

Устройство работает следующим образом.

Оптический 7 и щелевой вихретоковый 2 преобразователи преобразуют геометрические размеры измеряемого провода в электрические сигналы. ОП 7 воспринимает величину диаметра провода с покрытием d1 и состоит из ИОИ 8 и ФП 9, между которыми размещается объект измерения. От величины d1 зависит засветка ФП 9, а следовательно его выходной сигнал ε 1. ЩВТП 2 воспринимает величину диаметра жилы d2 и состоит из ферромагнитного сердечника 15, имеющего измерительную щель 14 для расположения в ней объекта измерения, а также из одной или нескольких обмоток сердечника 16 и 17. От величины d2 зависит магнитное сопротивление, вносимое в магнитную цепь ВТП 2, а следовательно его выходной сигнал ε 2. Блоки БОП 10 и БВТП 2 преобразуют величины ε 1 и ε 2 в электрический эквивалент величин d1 и d2 согласно функциям d1 = f ( ε 1) и d2 = f ( ε 2) соответственно. ДУ 4 производит вычитание d1 - d2 и передает сигнал на БИ 5. При включении в устройство БВР 11 в зависимости от режима задаваемого с его помощью, на БИ 5 осуществляется индикация определяемого параметра (d1, d2 или d1 - d2) (фиг. 1).

Для обеспечения возможности одновременного контроля диаметра жилы, диаметра провода с изоляционным покрытием и толщины изоляционного покрытия на БИ 5 кроме сигнала от ДУ 4 непосредственно могут подаваться сигналы от БОП 10 и БВТП 2 (фиг. 1).

Для учета выбора типа материала, из которого выполнено изоляционное покрытие провода (степень прозрачности), и типа материала жилы провода в устройство может быть введен БЗМ 12, при помощи которого задаются режимы работы БОП 10 и БВТП 3 (фиг. 1).

Для осуществления локального контроля параметров провода как при его движении, так и в стационарном режиме ЩВТП И ОП предлагается выполнить в виде единого блока - первичного измерительного преобразователя параметров провода 13, в котором локальный участок провода одновременно измеряется и ЩВТП, и ОП за счет расположения оптически связанных ИОИ 8 и ФП 9 в щели 14 ферромагнитного сердечника 15 ЩВТП (фиг. 2).

Таким образом основными преимуществами метода, реализуемого в предлагаемом устройстве, являются возможность бесконтактного измерения толщины изоляционного покрытия провода, а также диаметры жилы и диаметра провода с изоляционным покрытием, возможность контроля одновременно нескольких параметров провода, возможность локального контроля как движущегося, так и жестко закрепленного провода, а также возможность учета типа материалов, из которых изготовлен объект контроля, что свидетельствует о расширении функциональных возможностей устройства.

Устройство относится к измерительной технике и предназначено для неразрушающего контроля геометрических параметров проводов при их эксплуатации и при производстве. Устройство содержит первичный измерительный преобразователь параметров провода, ветвь вихретокового преобразования, ветвь оптического преобразования и ветвь обработки сигналов обеих ветвей. Устройство позволяет расширить функциональные возможности щелевого вихретокового устройства за счет обеспечения возможности локального измерения одновременно толщины изоляционного покрытия провода, диаметра жилы и диаметра провода с изоляционным покрытием. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для измерения параметров провода, содержащее последовательно соединенные высокочастотный генератор, щелевой вихретоковый преобразователь и блок обработки выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные низкочастотный генератор, оптический преобразователь, блок обработки выходного сигнала оптического преобразователя, дифференциальный усилитель и блок индикации, причем оптический преобразователь состоит из оптически связанных источника оптического излучения и фотоприемника, а выход блока обработки выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя подключен к входу дифференциального усилителя. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что источник оптического излучения и фотоприемник расположены в щели сердечника вихретокового преобразователя с противоположных сторон. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что в него введен блок выбора режима измерения, соединенный с дифференциальным усилителем. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что выходы блока обработки выходного сигнала оптического преобразователя и блока выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя подключены к блоку индикации. 5. Устройство по любому из пп.1 - 4, отличающееся тем, что в него введен блок задания типа материалов, соединенный с блоком обработки выходного сигнала оптического преобразователя и с блоком обработки выходного сигнала щелевого вихретокового преобразователя.