Электромагнитное измерительное устройство Советский патент 1984 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

Изобретение относится к контроль ,-«о-измерительной технике и может быть использовано для измерения геометрических И-электрофизических параметров металлических изделий накладным, вихретоковым преобразовате.лем в условиях влияния одного мешающего параметра контролируемого изделия, например толщины гальванических покрытий в условиях изменения удельной электрической проводимости материала изделия, толщины металлического изделия я условиях изменения зазора между преобразователем и контролируемым изделием и др.

Известноэлектромагнитное измерительное устройство,содержащее генератор синусоидального напряжения постоянной частоты, измерительную цепь, включающую в себя усилитель, фазовый детектор, индикатор и опорную цепь, включающую регулируемый фазовращатель, управляемый от допол ниТельного канала измерения величины мешающего параметра, и соединенную с фазовы детектором СИ .

Недостаток этого устройства заключается в том, что опорное напряжение фазового детектора, определяемое изменением мешающего параметра оказывается ортогональным к сигналу от мешающего параметра только для одного значения измеряемого параметра в диапазоне его изменения, и поэтому измерение в некотором диапазоне изменения измеряемого параметра осуществляется с погрешностью, которая возрастает с изменением измеряемого параметра контролируемого изделия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитное измерительное усттройство, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь,измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенных с ним через переключатель компенсатора переменного напряжения, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя, и индикатора, входами соединенного с выходо детекторов, и опорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателя и усилителя-ограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора 121 ,

Недостатком известного устройства является отсутствие элементов, обеспечивающих отстрой1 у от зазора в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров.

поэтому при увеличении диапазона изменения мешающего и измеряемого параметров,. вследствие кривизны годографа сигнала вихретокового преобразователя от изменения мешающего параметра, точность измерений быстр уменьшаетс-я. Кроме того, известное устройство не позволяет отстраиваться от изменений других мешающих факторов, кроме зазора, например, от изменений удельной электрической проводимости материала изделия при измерении толщины.

Целью изобретения является повышение точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия.

Эта цель достигается тем, что электромагнитное измерительное устройство, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения постоянной частты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенны с ним через переключатель компенсатора переменного напряжен11ния, усилитбшя, масштабного преобразователя амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразователя, и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую из последовательно соедине)ных фазовращателя и усилителяограничителя, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора, снабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразоват€У1я, а выход - с входами измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем, вход которого через переключатель соединен с выходом первого фазовращателя, а выход - с усилителем-ограничителем,

На фиг, 1 представлена блок-схема электромагнитного измерительного устройства; на фиг. 2 - годографы сигналов вихретокового.преобразователя от изменения мешающего . и измеряемого X параметров контролируемого изделия и последовательность фopмиpoв aния вектора опорного напряжения перед измерениями в одной из крайних точек диапазона изменения и в заданном диапазоне изменения ; на фиг, 3 - последовательность Формирования вектора опорного напряжения перед измерениями в другой крайней точке диапазона изменения и в заданном диапазоне изменения ; на фиг, 4 - изменения в процессе изменений параметра изделия и мешающего параметра сформированных векторов напряжений, поясняющие работу устройства. Устройство содержит последора тельио соединенные генератор 1 сину соидального напряжения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь 5, измерительную цепь, состоящую из SMVJTTepHoro повторителя 3, включенный через переключатель с платами 4-7 компенсатора 8 переменного напряжения, усилителя 9, масштабного преобразователя 10, амплитудного детектора 11, фазового детектора 12, при этом входы последних соединены с выходом масштабного преобразователя 10, и индикатора 13 входом соединенного с выходами детекторов 11 и 12, и опорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателя 14 и усилите- ля-ограничителя 15, вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора 12, Кроме того, устройство снабжено вторым компенсатором 1б переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя 2, а выход с входами измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем 17, вход которого через плату 6 переклю чателя соединен с выходом первого фазовращателя 14, а выход - с усили телем-ограничителем 15, В устройстве используется переключатель с четырьмя переключающими платами 4-7, на каждой из которых имеются кон такты а, б / Ь иг для коммутации связей устройства при тарировке и для измерения в процессе контроля изделия. Устройство работает следующим образом. Перед измерениями контролируемого изделия все платы 4-7 переключателя ставятся 5 положение tJ j , накладной вихретоковый преобразователь 2 устанавливают на первый эталонный образец (не показан) контро лируемого изделия с параметрами . и , соответствующими крайним зна чениям мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия в диапазоне их изменения. Включают генератор 1, сигнал с которого поступает через последовательно соединенные вихретоковый пре образователь 2 и компенсатор 16 переменного напряжения по измерительной цепи на входы амплитудного детектора 11 и фазового детектора 12. С выхода генератора 1 напряжение по спорной цепи также поступает на опорный вход фазового детектора 12. С помощью фазовращателя 14 изменяют фазу опорного напряжения и добиваются нулевого показания на индикатор 13, Затем вихретоковый преобразователь 2 устанавливают на второй эталонный образец (не показан), соответствующий тому же значению х и другому крайнему значению контролируемого изделия. Изменяют амплитуду компенсирующего напряжения компенсатором 16 при произвольной фазе и опять добиваются нулевого показания на индикаторе 13, Вихретоковый преобразователь 2 вновь устанавливают на первый эталонный образец и, изменяя фазу опорного напряжения с помощью фазовращателя 14, добиваются нулевого показания на инди :аторе 13, Указанные операции на двух эталонных образцах повторяют до тех пор, пока напряжение компенсатора 16 не будет равно г (фиг, 2), при этом опорные напряжения займут положение UonL . После этого платы 4-7 переключателя устанавливают в положение с , а вихретоковый преобразователь 2 последовательно устанавливают на третий и четвертый эталонные образп.ы с параметрами . их, соответствующими соответственно другому крайнему значению измеряемого параметра и тем же значениям мешающего параметра , как и у первого и второго эталонных образцов. Последовательно проводят операции с вихретоковым преобразователем 2, аналогичные описанным, и, уменьшая амплитуду компенсирующего напряжения компенсатора 16 и изменяя фазу опорного напряжения с помощью фазовращателя 17, добиваются положения компенсирующего и опорного напряжения соответственно и Uont (фиг,3). Затем вихретоковый преобразователь 2 вновь последовательно устанавливают на первый и второй эталонные образцы и, изменяя последовательно фазу и амллитуду компенсирующего напряжения сомпенсатора 16, добиваются положения компенсирующего напряжения, равного ( , соот:-етствующего точке А (фиг, 3) „ На этом формирование векторов .выходного напряжения, получаемого с последовательно соединенных вихретокового преобразователя 2 и компенсатора 16 переменного напряжения, заканчивается, Устанавливают платы 4-7 переключателя в положение Ь и размещают вихретоковый преобразователь 2 на одном из четырех эталонных образцов контролируемого изделия, добиваются нулевого напряжения на выходе амплитудного детектора 11 с .помощью первого компенсатора 8 переменного напряжения (фиг, 3,.Ujv. ), Затем устанавливают платы 4-7 переключателя 4 в положение , и с помощью фазовращателя 14 добиваются нулевого показания индикатора 13 с новым следящим опорным напряжением.

Управление фазой опорного напряжения фазой выходного напряжения (фиг, 4), снимаемого с последовательно соединенных преобразователя 2 и компенсатора 16, позволяет существенно снизить погрешность измерения от изменения мешающего параметра t, так как изменения фазы выходного напряжения в диапазоне изменений параметра х контролируемого изделия в крайних значениях диапазона изменения мешающего параметра равны изменениям фазы опорного напряжения, поэтому использование напряжения с выхода компенсатора 16 в качестве опорного позволяет исключить погрешность измерения от колебаний на границах диапазона его

.изменения и существенно уменьшить во всем диапазоне изменения X и .

Таким образом, в процессе измерения (платы 4-7 переключателя находятся в положении I ) результирующе напряжение на сигнальном входе фазового детектора 12 при установке вихреток-ового преобразователя 2 на контролируемое изделие с параметрами / и не будет зависеть от мешающего параметра, и поэтому отсчет контролируемого параметра производится непосредственно по шкале индикатора 13.

Преимуществом предлагаемого устройства является повышение точности измерения в. заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, кром€ того устройство не критично к природе мешающего параметра,

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального напря жения постоянной частоты и вихретоковый преобразователь, измерительную цепь, состоящую из эмиттерного повторителя, соединенных с ним через переключа тель компенсатора переменного напряжения, усилителя, масштабного преобразователя, амплитудного и фазового детекторов, входами соединенных с выходом масштабного преобразо-j вателя, и индикатора, входом соединенного с выходом детекторов, и опорную цепь, состоящую из последовательно соединенных фазовращателя и усилителя-ограничителя,. вход которой подключен к входу измерительной цепи, а выход соединен с опорным входом фазового детектора, отл ич ающе ее ятем, что, с целью повышения точности измерения в заданных диапазонах изменения мешающего и измеряемого параметров контролируемого изделия, оно снабжено вторым компенсатором переменного напряжения, вход которого соединен с выходом преобразователя, а выход - с выходом измерительной и опорной цепей, и вторым фазовращателем, вход которого через переключатель соединен с выходом первого фазовращателя, а выход - с усилителем-ограничителем.