Электромагнитный толщиномер покрытий Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено для измерения толщины покрытий на деталях в машиностронии, металлургии и других отраслях народного хозяйства.

Известен магнитный толщиномер порытий, содержащий последовательно соединенные генератор, первичный преобразователь, блок обработки сигнала, время-импульсный преобразователь и индикатор tll.

Недостаток этого устройства состит в низкой точности измерения, что связано с линейной аппроксимацией характеристики преобразователя.

Наиболее близок к изобретению злектромагнитный толщиномер покрытий, содержащий источник опорных напряжений, синхронизатор, последовательно соединенные генератор, первичный преобразователь и блок обработки сигнала, а также линеаризатор аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде ключа, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, информационный вход - с источником опорных напряжений, четырехполюсника, состоящего из пассивных элементов, соединенного своим входом с выходом ключа, компаратора, один вход которого подключен к выходу четырехполюсника, а другой вход - к выходу блока обработки сигнала, генератора счетных импульсов и формирователя пачки счетных импульсов с двумя входами, один из них соединен с выходом генератора счетных импульсов, другой - с выходом компаратора, а также счетчик, информационный вход которого соединен с выходом формирователя пачки, являющимся выходом аналого-цифрового преобразователя, а вход установки нуля - с выходом синхронизатора, и индикатор, соединенный с выходом счетчика 2.

Однако известный толщиномер не обладает требуемой, точностью измерений из-за несоответствия характеристики четырехполюсника характеристике первичного преобразователя.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цейъ достигается тем, что в электромагнитном толщиномере покрытий, содержащем источник опорных напряженийJ синхронизатор, последовательно соединенные

генератор, первичный преобразователь и блок обработки сигнала, аналого-цифровой преобразователь, выполненный в виде ключа, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, а информационный вход - с источником опорных напряжений, четырехполюсника, состоящего из пассивных элементов, соединенно0 го своим входом с выходом ключа,

компаратора, один вход которого подключен к выходу четырехполюсника, а другой вход - к выходу блока обработки сигнала, генератора счетных

S импульсов и формирователя пачки счетных импульсов с двумя входами, один из которых соединен с выходом генератора счетных импульсов, другой с выходом компаратора, а также счет0 чик, информационный вход которого

соединен с выходом формирователя пачки, являющимся выходом аналого-цифрового преобразователя, а вход установки нуля - с выходом синхрони5 затора, и индикатор, соединенный с выходом счетчика, генератор счетных импульсов выполнен с изменяемой частотой, пассивный четырехполюсник выполнен в виде дифференцирующей

0 цепочки, аналого-цифровой преобразователь снабжен дополнительным компаратором, один вход которого соединен с выходом дифференцирующей цепочки, другой вход - с источником

опорных напряжений, дополнительным ключом, соединенным управляющим входом с выходом дополнительного компаратора, резистором, включенным между выходом дифференцирующей

цепочки и входом второго ключа, а выход последнего соединен с общей точкой Схемы.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

f Электромагнитный толщиномер покрытий включает в себя соединенные: пооледовательно генератор 1, первичный преобразователь 2, блок 3 обработки сигнала. В состав толщиномера входит также аналого-цифровой преобразователь, состоящий из компаратора 4, формирователя 5 пачки счетных импульсов с двумя входами, генератора 6 счетных импульсов с изменяемой частотой, ключа 7, дифференцирующей цепочки 8, дополнительного компаратора 9, дополнительного ключа 10, резистора 11. Один вход компаратора 4 соединен с выходом блока 3 обработки сигнала, выход компаратора 4 соединен с одним из входов формирователя 5 пачки импульсов, второй вход формирователя 5 соединен с выходом генератора 6 счетных импульсов. Вход дифференцир щей цепочки 8 соединен с выходом; ключа 7, а ее выход с резистором 11 с вторым входом компаратора 4 и одн из входов дополнительного компаратора 9. Резистор 11 вторым своим вы водом присоединен к входу дополнительного ключа 10, выход которого заземлен, а управляющий вход соединен с выходом дополнительного компаратора 9. В состав толщиномера та же входит счетчик 12 и индикатор 13. Вход счетчика 12 соединен с выходом формирователя 5 пачки импульсов, а выход - с входом индикатора 13. В толщиномере имеется синхронизатор 14, выполненный, например, в виде мультивибратора, выход которого присоединен к управляющему входу ключа 7 и к входу установки нуля счетчика 12, а также источник 15 опорных напряжений, соединенный своими выходами с входом ключа 7 и вторым входом дополнительного компаратора 9. Электромагнитный толщи}шмер покрытий работает следующим образом. Генератор 1 питает первичный пре образователь 2. При приближении последнего к контролируемому изделию на выходе первичного преобразователя 2 возникает сигнал, который поступает на блок 3 обработки сигнала. С блока 3 продетектированный сигнал в виде постоянного напряжения подводится к входу компаратора 4. Синхронизатор 14 определяет периодичность работы всего толщиномера, с момента появления на его выходе импульса начинается очередно цикл измерения. Импульс синхронизатора 14 производит установку счет чика 12, ас ним и индикатора 13 на нуль, сбрасывая показания предыдущего цикла измерения. Одновременно этот импульс открывает ключ 7 и постоянное напряжение от источника 15 начинает поступать на вход ди ференцирующей цепочки 8, т.е. на входе цепочки 8 образуется скачок напряжения. При этом на выходе цепочки 8 появляется падающий экспоненциальный импульс (пила), который поступает на втор.( вход компаратора 4. При настройке толщиномера величина напряжения, подаваемого от источника 15 на ключ 7, устанавливается равной максимальному уровню сигнала, соответствующему нулевому значению измеряемой толщины покрытия. При некотором среднем значении толщины уровень сигнала меньще максимального, и совпадение постоянного уровня сигнала и меняющегося уровня пилы происходит через некоторый интервал времени после начала пилы. На выходе компаратора 4 возникает прямоугольньм импульс, длительность которого равна интервалу от начала пилы до момента совпадения указанных входных напряжений компаратора 4. Этот импульс подается на один из входов формирователя 5, выполненного, например, на основе логической схемы И. На другой вход формирователя 5 подается непрерывная последовательность счетных импульсов от генератора 6. В результате на выходе блока 5 появляется пачка счетных импульсов. Их число определяется указанной длительностью прямоугольного импульса и частотой генератора 6. Импульсы пачки считаются счетчиком 12, и результаты высвечиваются на цифровом индикаторе 13. Характеристика преобразователя 2 в среднем близка к экспоненте, и с учетом прохождения сигнала через блок 3 обработки сигнала может быть записана в виде где h - измеряемая толщина покрытий; EQ - напряжение на выходе блока 3 при нулевой толщине покрытия h 0; ct - коэффициент. Напряжение U пилы на выходе це почки 8 с учетом указанной установки напряжения на входе ключа 7, равного ЕО, описывается формулой Е - о , где t - время, причем за t О принят момент начала цикла, - постоянная времени цепочки 8. Б момент to совпадения напряжеи пилы UH имеем НИИ сигнала V -to/(t(3) е г е откуда получаем, что интервал t, равный длительности прямоугольника на выходе компаратора 4 и, cjrtJ.uosa

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ТОЛЩИНОМЕР ПОКРЫТИЙ, содержащий источник опорных напряжений, синхронизатор, последовательно соединенные генератор, первичный преобразователь и блок обработки сигнала, аналогоцифровой преобразователь, выполненный в виде ключа, управляющий вход которого соединен с выходом синхронизатора, а информационный вход с источником опорных напряжений, четырехполюсника, состоящего из пассивных элементов, соединенного своим входом с выходом ключа, компаратора, один вход которого подключен к выходу четырехполюсника, а другой вход - к выходу блока обработки сигнала, генератора счетных импульсов и формирователя пачки счетных импульсов с двумя входами, один их них соединен с выходом генератора счетных импульсов, другой - с выходом компаратора, а также счетчик, инфор- мационный вход которого соединен с выходом формирователя пачки, яв ляющимся выходом аналого-цифрового преобразователя, а вход установки нуля - с выходом синхронизатора, и индикатор, соединенный с выходом счетчика, отличающийся тем, что, с целью снижения погрешности измерения и упрощения настрой(Л ки, генератор счетных импульсов выполнен с изменяемой частотой пассивный четырехполюсник выполнен в виде дифференцирующей цепочки, аналого-цифровой преобразователь снабжен дополнительным компаратором, один вход которого соединен с выхосо ел дом дифференцирующей цепочки, другой вход - с источником опорных о напряжений, дополнительным ключом, О) соединенным управляющим входом с to выходом дополнительного компаратором, включенным между выходом дифференцирующей цепочки и входом второго ключа, а выход последнего соединен с общей точкой схемы.