Устройство для измерения механических величин Советский патент 1983 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к измерительной технике .и может быть испол зовано в приборах для измерения уси лий и различных физико-механических величин, определяемых механическими напряжениями. Известны устройства для измерения механических величин,основанны на методе вихревых токов. Такие уст ройства обычно содержат последовате но соединенные источник переменного тока, индукционный преобразователь накладного типа и блок регистрации. Индукционный преобразователь устана ливается на поверхности образца или какой-либо детали. Принцип действия описанных устройств основан на том, что выходной сигнал индукционн го преобразователя зависит от удель ного сопротивления материаша детали котороео в свою очередь, определяет ся механическими напряжениямиCll. Недостатком подобных устройств является малая чувствительность, та как относительное изменение удельного сопротивления при механическом нагружении металлов мало. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для измерения механических величин, содержащее последовательно соединенные источник переменного то ка, накладной :индукционный преобразователь , усилитель и счетчик. Накладной преобразователь устанавлишается на поверхности ферромагнитного изделия. Источник переменного тока создает переменное магнитное по ле в объеме ферромагнетика, расположенном в зоне накладного преобразэ вателя. Этот объем перемагничивается вследствие чего на выходе преобразо:вателя возникает характерный случайный сигнал - ЭДС от скачков Баркгаузена. Эта ЭДС усиливается и далее поступает на счетчик, который регист рирует среднее число выбросов ЭДС за некоторый уровень селекции. Поскольку интенсивность выходного сигнала индукционного преобразователя сильно зависит от механических напряжений в ферромагнетике, то и :показания счетчика также зависят от приложенного усилия или от внутренних напряжений в изделии 2. Недостатком этого устройства является низкая точность измерения из-за влияния зазора. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено последовательно соединенными детектором,фильхром, дифференциатором, формирователем, триггером и аналоговым ключом, включенными между усилителем и счетчиком, пороговым элементом и нульорганом, вход порогового элемента соединен с вторым выходом источника переменного тока, а выход - с вторым входом триггера, вход нуль-органа соединен с вторым выходом усилителя, а его выход - с вторым входом аналогового ключа. На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 временные диаграммы, поясняющие принцип его работы. Устройство содержит источник 1 переменного тока, пороговый элемент 2, накладной индукционный преобразователь 3, дифференциатор 4, формирователь 5, триггер б, усилитель 7, детектор 8, фильтр 9, нуль-орган 10, аналоговый ключ 11 и счетчик 12. Источник 1, преобразователь 3 и усилитель 7 соединены последовательно, а между усилителем 7 и счетчиком 12 включены последовательно соединенные нуль-орган 10 и аналоговый ключ 11. Последовательно соединенные детектор 8, фильтр 9, дифференциатор 4, формирователь 5 и триггер 6 образуют блок управления, включенный между усилителем 7 и управляющим вхо- дом ключа 11. Кроме того, блок управления включает пороговый элемент 2, вход которого подключен к выходу источника тока, а выход - к второму входу триггера б. Временные диаграммы включают утрированный сигнал , снимаемый с выхода индукционного преобразователя 3; выходной .сигнал 1/214 с выхода нуль-органа 10; выходной сигнал U, строб-импульс) 15 с триггера 6; сигнал Уд 16 с выхода ключа 11 г выход- ной сигнал Uy 17 источника переменного тока 1; сигнал с выхода . порогового элемента 2; сигнал U-, 19 ЭДС от скачков Баркгаузена, снимаемый с выхода усилителя 7; выходной сигнал UQ 20 с фильтра 9, выходной сигнал Ug 21 с дифференциатора 4, выходной сигнал U.g 22 с формирователя 5. Принцип действия устройства основан на том факте, что среднее число пересечений центрированного нормального случайного процесса ( каковым практически является выходной сигнал индукционного преобразователя в данном случае} с нулевым уровнем не зависит от дисперсии или, другими словами, от мощности процесса. Устройство работает следующим образом. Источник 1 переменного тока создает ток, который, протекая по пере лагничивающей оОмотке индукционного преобразователя 3, перемагничивает некоторый ограниченный объем ферромагнитного изделия {не показан). Вследствие этого в измерительной обмотке преобразователя индуцируется ЭДС от скачков Баркгаузена, поступающая на усилитель 7, Сигнал 13 с выхода усилителя 7 поступает на нуль-орган 10 и затем сигнал 14 чере аналоговый ключ 11 - на счетчик 12, который регистрирует среднюю часто:Ту ограниченного сигнала 16. Структура блока управления, вы,рабатывающего строб-импульс, опреаделяется следующим. Ограничение выходного сигнала индукционного преобразователя приводит к тому, что на изменение мощности сигнала-, вызванно го изменением измеряемой величины, счетчик не реагирует так же, как и на изменение, например, зазора между индукционным преобразователем и изделием. Это во многих случаях приводит к уменьшению точности измерения, так как среднее число пересечений сигнала с нулевым уровнем зависит лишь от спектральных характеристик этого сигнала, а последние в некоторых материалах слабо связаны с механическими напряжениями. В устройстве формируется строб-импульс, длительность которого зависит от вре менного сдвига выходного сигнала индукционного преобразователя относительно выходного сигнала источника п ременного тока. Дри этом учитывается также то, что мгновенная частота пересечений ЭДС от скачков Баркгаузена с нулевым уровнем в течение по лупериода перемагничивания не являе ся постоянной. На вход порогового элемента 2 поступает сигна 17 с выхода источника 1 переменного тока. Уровень срабатывания порогового элемента 2 определяется постоянным Зс1данным уров.нем UQ . Выходной сигнал 18 порогового элемента 2 поступает на первый вход триггера 6, который формирует передний фронт сигнала 15 ( стро 5-импульсаК Этот импульс откЕ :1вает аналоговый ключ 11 и ограниченный сигнал с выхода нуль-органа 10 регистрируется счетчиксм 12. Второй фронт сгроб-импульса синхронизирован с характерной точкой ЭДС от скаяков Баркгаузена в частности с ее максимумом. Усиленный сигнал 19 ЭДС детектируется детектором 8 и сглаживается фильтром 9. Выходной сигнал 20 фильтра поступает на дифференциатор 4, который вьщеляет момент времени, соответствующий максимуму ЭДС от скачков Баркгаузена. Выходной сигнал 21 хшфференциатора поступает на фО1Я4ирователь 5 и далее (сигнал 22/ на другой вход триггера 6. Последний перебрасывается, формируя задний фронт сигнала 15 Дстроб-импульса ;, ангшоговыП ключ 11 закрывается и прохождение импульсов на счетчик прекращается. Таким образом, в устройстве устранено влияние на результат измерения колебаний уровня селекции (зазора при измерении ЭДС от скачков Баркгаузена.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН, содержащее последовательно соединенные источник переменлого тока, накладной индукционный преобразователь, усилитель и счетчик, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности, оно снабжено последовательно соединенными детектором, фильтром, дифференциатором, формирователем, триггером и аналоговым ключом, включенным между усилителем и счетчиком, пороговым элементом и нуль-органом, вход порогового элемента соединен с вторым выходом источника переменного тока, а выход - с вторым входом триггера, вход нуль-органа соединен с . выходом усилителя, а его выход с вторым входом аналогового ключа.