Преобразователь для электромагнитного дефектоскопа Советский патент 1983 года по МПК G01N27/90 

н1ЬМ )н

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПАi содержащий последовательно соединенные . генератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен . звеньями последовательно соединенных широкополосного усилитезля и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным гмплитудным дискриминатором и формирователем с1мплитуды, включенными между выходом ре-, S зонансного чувствительного элемента и входом частотомера.

f)

.%-.ES

п

oLU j

s Г х

е fbj - коэффициент усиления у-го звена;

.среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилителя, соединенного с резонансным чувствительным элементом;

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в дефектоскопах I при контроле изделий электромагнитны методом..

Известен преобразователь для элекромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные генератор, резонансный чувствительный элемент и частотомер Cl .

Недостатком этого устройства является высок.ая погрешность преобразования из-за непрерывной перестройки частоты высокочастртного генератора и флюктуации ее среднего значения обусловленньк нестабильностью и ограниченным .динамическим диапазоном аналоговых узлов управления частотой высокочастотного генератора, I.

- Наиболее близким к изобретению является преобразователь для электромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные ге-. нератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер. Прохождение стохастического электрического сигнала через резонансный чувствительный элемент приводит к подавлению его спектральных составляющих вне диапазона пропускания резонансного чувствительного элемента. Поэтому при регистрации прошедшего электрического сигнала частотомером порог дискриминации последнего превышают главным образом спектральные составляюшие электрического сигнала, находящиеся в пределах диапазона пропускания резонанснрго чувствительного элемента. Изменение резонансной частоты чувствительного элемента приводит к соответствующему изменению частоты спектральных составлякяцих электрическбго сигнала, превышающих порог дискриминации, следовательно,

коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилителя, на резонансной частоте чувствительного элемента;

среднеквадратичное значение амплитуды стохастического электрического сигнала генератора;

полоса диапазона частот усиления звеньев; полоса диапазона частот ,пропускания резонансного чувствительного элемента.

к изменению зарегистрированного сигнала, по которому определяют резульTaiT контроля L2J,

Недостатком известного преобразователя для электромагнитного дефектоскопа является погрешность преобразования из-за нестабильности значения; порога дискриминации и превышения этого порога шумом. В связи с тем, что увеличение амплитуды стохастического электрического сигнала генератора ограничено возможностями динамически устойчивого широкополосного усиления стохастического электрического сигнала от первичного источника, ослабление, вносимое резонансным чувствительным элементом и кабелем, соединяющим его с электронными блоками, приводит к необходимости снижения порога дискриминации. Снижение порога дискриминации сопровождается увеличением его нестабильности, обусловленным физическими процессами в реальном пороговом элементе.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Указанная цель достигается тем, преобразователь снабжен п 1 звеньями последовательна соединенных широкополосного усилителя и интегралного амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и формирователем амплитуды, включенными выходом резонансного чувствительного элемента и входом частотомера.

При этом п выбрано из условия

10U

fi

(1)

,где (bj- коэффициент усиления j-го звена;

среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилителя, соединенного с резонансным чувствитёльныг 1 элементом;

oL - коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилителя на резонансной частоте чувствительного элемента;

Ug- среднеквадратичное значение й- амплитуды стохастического

электрического сигнала генератора; Л - полоса диапазона частот усиЛ ления звеньев;

flljj- полоса диапазона частот пропускания резонансного чувствительного элемента.

На фиг.1 приведена функциональная схема преобразователя для электромагнитного дефектоскопа; на фиг.2 спектральные характеристики электрического сигнала генератора в разлйчных точках устройства (по оси абсцисс отложена частота, по оси ординат среднеквадратичное значение амплитуды сигнала).

Преобразователь для электрического дефектоскопа содержит генератор 1 стохастического электрического сигнала, к выходу которого последовательно подключены п 7/1 звеньев последоватёльно соединенных, широкополосного усилителя интегрального амплитудного дискриминатора. Для примера (фиг.Г) изображено два таких звена последовательно соединённых широкополосного усилителя 2, интегрального амплитудного дискриминатора 3 и широкополосного .усилителя 4, интегрального амплитудного дискриминатора 5. Выход ин7 тегрального амплитудного дискриминато ра 5 через кабельное соединение 6 соединен с входом установленного на контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 7, которого через кабельное соединение 8 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 9,интегральным амплитудным дискримйнато,ром 10, фор рователем 11 амплитуда, При многоточечном контроле выход интегрального амплитудного дискриминатора 5 соединен также через кабельное соединение 12 с входом установленного на-контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 13, вы|ход которого через кабельное соедиг нение L4 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 15, интегральным амплитудным ;дискриминатором 16 и формирователем il7 амплитуды и т.д« Выходы формирователей 11 и 17 амплитуды соединены с входами частотомеров 18 и 19.

Генератор 1 стохастического электрического сигнала выполнен таким образом, что диапазон спектрального распределения его сигнала перекрывает диапазон значений резонансны}с частот чувствительных элементов 7 и 13. В качестве первичного .источника стохастического электрического сигнала генератор 1 содержит лавиннопролетный диод или, например, полупроводниковый стабилитрон в режиме источника шума. Коэффициенты усиления широкополосных усилителей 2 и 4 выбраны максимальными в области динамической устойчивости каждого из них в отдельности. Пороги дискриминации интегральных амплитудных дискриминато эов 3 и -5 установлены равными 3 - 5 среднеквадратичными значениям амплитуды шума на выходе широкополосных усилителей 2 и 4 соответственно. Диапазон частот усиления широкополосных усилителей 2 и 4 и пропускания интегральных амплитуд дискриминаторов 3 и 5 выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствительных элементов 7 .и 13 Диапазон частот пропускания широкополосных усилителей 9 и 15, интегральных амплитудных дискриминаторов 10.и 16, формирователей 11 и 17 амплитуды выбран paBHfciiM диапазону значений резонансной частоты чувстви тельных элементов 7 и 13. Произведение коэффициентов усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным, дискриминатором 3 и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбрано удовлетворяющим условию (1).

Коэффициент К усиления широкополосных усилителей 9 и 15, включенных между резонансными чувствительными элементами и интегральными амплитудными дискриминаторами с порогом дискриминации и , выбран с соблюден-ием условия

. .

Преобразов атель яля, электромагнит«ого дефектоскопа рабсйгает следующим образом.

Стохастический электрический сигнал генератора 1 усиливается широкополосным усилителем 2 (кривая 20), затем дискриминируется интегральным амплитудным дискриминаторрм 3, усиливается широкополосным усилителем 4 (кривая 21) и дискрими.нируется ин(Тегральным амплитудным дискриминатором 5. Благодаря тому, что пороги дискриминации интегральных aмплитyдf ных дискриминаторов 3 и 5 (кривые 22 и 23 соответственно) выбраны рав:ными 3-5 среднеквадратичным значениям амплитуды шума на выходах широкополосных усилителей 2 и 4 (соотйетственно кривые 24 и 25), вероят ность превышения их шумом мала. Поэтому шум, равно как и регулярные электрические сигналы с амплитудой ниже порогов дискриминации, возникаю щие в результате паразитных обратных связей в системе широкополосных усилителей 2 и 4, практически не усиливаются,, чем и обеспечивается динамическая устойчивость этой систе мы для выбранного значения произведения f Стохастический электрический сигнал с выхода интегрального амплитудного дискриминатора 5 (кривая 26) последовательно проходит через кабельное соединение 6 или 12, резонансный чувствительный элемент 7 или 13,. который подавляет его спектральные составляющие вне диапазона пропускания, кабельное соединение 8 или 14 и поступает на вход широкополосного усилителя 9 или 15 (кривая 27). Максимальное среднеквадратичное значение амплитуды электрического сигнала в этой точке ослаблено по сравнению со среднеквадратичным значением амплитуды стохастического электрического сигнала на В1ыходе интегрального амплитудного дискриминатора 5 в 1/ tst раз вследствие ослабления, в кабельных соединениях 6, 8, 12 и 14 и резонансных чувствительных элементах 7 и 13 и еще в раз вследствие сужения спектра. Шум приведенный к входу широкополосного усилителя 9 или 15, не искажает измерительной информации, среднеквадратичное значение амплитуды электрического сигнала,на входе этого усилителя, соответствующее границам диапазона пропускания резонансных чувствительных элементов 7 и 13 выбирают по крайней мере в 10 раз выше среднеквадратичного значения амплиту ды шума (кривая 28). В этом случае вероятность превышения шумом среднеквадратичного значения амплитуды: электрического сигнала в пределах диапазона пропускания резонансных чувствительных ,э ементов 7 и 13 практически равна нулю. Диапазон частот усиления звеньев, состоящих из широкополосного усилителя 2 с интегральным амплитудным дискриминатором 3 .и широкополосного усилителя 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствительных элементой 7 или 13, а среднеквадратичное значение амплитуды шума, приведенного к входу широкополосного усилителя 9 или , сделано минимальным путём выбора диапазона частот пропускания этого усилителя, интегрального амплитудного дискриминатора 10 или 16 и формирователя 11 или 17 амплитуды, равного диапазону значений резонансной частоты чувствительного элемента 7 или 13. После усиления широкополосными усилителями 9 и15 электрический сигнал поступает на вход интегральных амплитудных дискриминаторов 10 и 16 (кривая 29). В результате дискриминации электрического сигнала на выходе интегральных амплитудных дискриминаторов появляется последовательность импульсов со средним значением частоты следования, равным резонансной частоте чувствительного элемента 7 и 13, соответственно. Импульсы стандартизируются по амплитуде формирователями 11 и 17 амплитуды и поступают на частотомеры 18 и 19, Таким образом, последовательное включение между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входами резонансных чувствительных элементов т/1 звень.ев, выполненных в виде широкополосного усилителя и подключенного к его выходу интегрального амплитудного дискриминатора, и соединение выхода каждого резонансного чувствительного элемента с последовательно включенными широкополосным усилителем, интегральным амплитудным дискриминатором и формирователем амплитуды, позволяет увеличить точность преобразования в результате исключения погрешности из-за превышения шумов порога дискриминации и уменьшения погреш- , ности из-за нестабильности значения порога дискриминации..

7

го

П

Т II

f