Вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к нераэрушающему контролю удельной электрической проводимости материаЛоизделий методом вихревых токов и может быть использовано на всех заводах машиностроительной и металлургической промышленности.

Известен вихретоковой измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, измерит тельный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь накладного типа, подключенный к выходу генератора, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, усилитель постоянного тока, ключ, стрелочный индикатор, опорный канал, включающий RC-фазовращатель, вход которого подключен к генератору, и усилитель-ограничитель, включенный между Выходом RC-фазовращателя и вторым входом фазового детектора, и канал

. наличия контролируемого изделия, в состав которого входят последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, причем вход усилителя подключен к выходу накладного преобразователя, а выход дискриминатора подключен к управляющему входу ключа, и устройство сортировки, подключенное к выходу усилителя постоянного тока С1J.

Недостатками устройства является невысокая точность измерения удельной электрической проводимости немагнит ных материалов, обусловленная нелинейностью стрелочного индикатора, что приводит к ошибкам при считывании показаний по неоцифрованным отметкам шкалы, необходимость частых перенастроек многодиапазонного .прибора при переходе с одного диапазона измерения на другой и связанное с этим возрастание погрешности измерений в реальных условиях эксплуатации .

Наиболее близким к изобретению является вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, подключенный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока

.и вторым входом фазового детектооа, опорный канал, состоящий из последовательно соединенных Rc-фазовращателя и усилителя-ограничителя, подключенный к выходу вихретокового преобразователя и амплитудочувствительный канал наличия контролируемого изделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и

дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа измерительного канала, подключенные к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход которой соединен с выходом дискриминатора 12,

Невысокая точность измерения удельной электрической проводимости при разбраковке немагнитных материалов данного устройства, обусловлена .нелинейностью снимаемого сигнала и необходимостью часаых перенастроек при переходе с одного диапазона измерений на другой различных материгалов,

Цель изобретения - повышение точности измерения удельной электрической проводимости.

Цель достигается тем, что вихретоковый измеритель удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий генератор переменного тока, подключенный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым входом фазового детектора опорный канал, состоящий из последовательно соединенных RC-фазовращателя и усилителя-ограничителя, подключенный к выходу вихретокового преобразователя амплитудочувствительный канал наличия контролируемого изделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа, подключенные -к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход которой соединен с выходом дискриминатора, снабжен подключенн1лми к второму вьсходу Rc-фазовращателя последовательно соединенными блоком измерения активного сопротивления, аналого-цифровым преобразователем, вторым ключом и цифровым индикатором, а выход схемы И подключен к управляющему входу второго ключа.

На. чертеже представлена блок-схема предлагаемого вихретокового измерителя удельной электрической проводимости немагнитных материалов.

Измеритель содержит генератор 1 переменного тока, измерительный канал, включающий последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 2 накладного типа, усилительограничитель 3, фазовый детектор 4,

ключ 5, усилитель 6 постоянного тока стрелочный индикатор 7. Между входом генератора 1 и вторым входом фэзовогб детектора 4 включен опорный канал содержащий последовательно соединенные -регулируемый RC - фазовращатель 8 и усилитель-ограничитель 9, а между 5ыходом преобразователя 2 и управляющим входом ключа 5 включен амплитудочувствительный канал наличия контролируемого изделия, состоящий из пдследовательно соединенных усилителя 10, детектора 11 и дискриминатора 12. К регулируемому резистору RC -фазовращателя 8 подключены последовательно соединенные .&лок 13 измерения активного сопротивления, аналого-цифровой преобразователь 14, второй ключ 15 и цифровой индикатор 16. К выходу усилителя б постоянного тока подключены также узел 17 сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор 18 с регулируемыми порогами и схема 19 И, .второй вход которой соединен с выходом дискриминатора 12, а выход - с управляющим входом второго ключа 15.

Измеритель работает следующим образом.

Переменный ток от генератора 1 поступает на вихретоковый преобразователь 2, Преобразователь настроен таким образом, что при отсутствии контролируемого материала под преобразователем на измерительной катушке (на выходе преобразователя) напряжение минимально. Поэтому на выходе дискриминатора 12 отсутствует упра:1-ляющий сигнал, ключ 5 закрыт, и измерение не производится. При расположении преобразователя над контролируемым материалом, на выходе преобразователя появляется вносимое напряжение, обусловленное удельной электрической проводимостью контролируемого материала, которое усиливается усилителем-ограничителем 3. С выхода усилителя-ограничителя 3 напряжение поступает на вход фазового детектора 4, на другой вход которого поступает опорное напряжение с выхода генератора 1 через последовательно включенн1э1е регулируемый RC -фазоврещатель 8 и усилитель-ограничитель 9. На выходе фазового детектора 4 выделяется напряжение, пропорциональное фазовому сдвигу, обусловленному электропроводностью контролируемого материала. Это напряжение подаётся на усилитель б постоянного тока и узел 17 сортировки через ключ 5, управляющий вход которого подключен к выходу преобразователя через последовательно включенные усилитель 10, детектор 11, дискриминатор 12. Амплитуда сигнала на выходе преобразователя 2 при приближении к контролируемой поверхности изделия возрастает

и с определенного уровня дискриминатор 12 срабатывает, и подается сигнал на управляющих вход ключа 5, включая его и обеспечивая прохождение сигнала с выхода фазового детектора 4 на усилитель б постоянного тока. На выходе усилителя б постоянного тока сигнал, амплитуда которого определяется фазовым углом между напряжением на выходе преобразователя 2 и опорным напряжением с выхода генератора 1, поступает на вход двухполярного компаратора 18 с регулируемыми порогами. Компаратор 18 работает с учетом обеих полярностей сигнала, поступающего на его вход. При напряжении на входе компаратора 18, равном нулю, на его выходе формируется сигнал разрещения, поступающий на один из входов двухвходовой логической схемы 19 И, а на ДРУГОЙ вход подается сигнал с выхода дискриминатора 12 (при наличии контролируемого изделия под преобразователем 2). В результате на выходе схемы 19 И формируется сигнал, поступающий на управляющий вход ключа 15, замыкая его и подключая цифровой индикатор 16 к выходу аналогоцифрового преобразователя 14. С помощью блока 13 производится измерение активного сопротивления регулируемого резистора Re -фазовращателя 8, величина которого изменяется пропорционально контролируемой электрической проводимости.

Если напряжение на выходах усилителей- органичителей 3 и 9 сдвинуты на угол, равный 90°, то на выходе фазового детектора 4 напряжение равно нулю. Поэтому на выходе компаратора 18 сформируется сигнал на разрешение измерения активного сопротивления регулируемого резистора RC -фазовращателя 8. Если же на выходах усилителей-ограничителей 3 и 9 напряжения сдвинуты на угол, отличный от 90 , например больше

90

то для того, чтобы измерить активное сопрЬтивление регулируемого резистора RC -фазовращателя 8, а значит и электрическую проводимость, изделия, обусловившего этот сдвиг, необходимо с помощью RC-фазовращателя 8 изменить фазовый сдвиг так,чтобы напряжение на выходе фазового детектора 4 стало равньт нулю. Этого можно достичь путем изменения величины активного сопротивления регулируемого резистора RC-фазовращателя 8.

Измерение удеЛьной электропроводност,и производится следующим образом.

Преобразователь 2 устанавливается на контролируегМое изделие. Стрелка индикатора 7 отклоняется. Изменением величины активного сопротивления регулируемого резистора ЯС-фазовращателя 8 добиваются, чтобы индикатор 7 показал нуль. В этом случае включается цифровой индикатор 16, показания которого проградуированы непосредственно в единицах электропроводности, , Измеритель может быть использован н для сортировки, когда не требуется измерение удельной электрической йроводимости, а необходимо знать ее отклонение от заданного значения, обусловленное нарушениями технологического процесса, например режима термообработки. В этом случае настройка осуществляется на образце, изготовленном в соответствии с техйо логическим процессом, путем изменениясопротивления регулируемого фазрэращателя 8 до тех пор, пока индикатор 7 не установится на нуль. При обнаружении деталей с отклонением по злек:тропроводности от номинальной величины стрелочный индикатор отклоняется в ту илу иную сторону. Сигнал с выхода усилителя 6 постоянного тока поступает на вход узла 17 сортировки, который в зависимости от полярности сигнала рассортировывает контролируемые детали. В этом случае измерение электрической проводимости не производится. Получение линейной зависимости между активным сопротивлением регулируемого фазовращателя и контролируемыми значениями удельной электрической проводимости делает возможным применение цифровых индикаторов, чем достигается высокая точность измерений за счет исключения грубых промахов при считывании показаний по неоцифрованным отметкам индикаторов с нелинейными шкалами.

ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий генератор переменного тока, подклю- , ченный к его выходу измерительный канал, включающий последовательно соединённые вихреток.овый преобразователь, усилитель-ограничитель, фазовый детектор, ключ, усилитель постоянного тока и индикатор, включенный между генератором переменного тока и вторым входом фазового детектора опорный канал, состоящий из последовательно соединенных регулируемого RC-фазовращателя и усилителя-ограничителя, подключенный к выходу вихретокового преобразователя амплитудо.чувствительный канал наличия контролируемого изделия, включающий последовательно соединенные усилитель, детектор и дискриминатор, выходом подключенный к управляющему входу ключа, подключенные к выходу усилителя постоянного тока узел сортировки и последовательно соединенные двухполярный компаратор с регулируемыми порогами и схема И, другой вход i которой соединен с выходом дискриминатора, отличающийся тем, что, с целью повьлиения точности измерения, он снабжен подключенными-к второму выходу RC-фазовращателя последовательно соединенными блоком измерения активного сопротивления, аналого-цифровым преобразователем, вторым ключом и цифровым индикатором, а выход схемы И подключен к управляющему входу второго ключа. да N) сд