Электромагнитный многочастотный структуроскоп Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразругиаюшему контролю физико-механических свойств материалов, и может быть использовано для измеревшя амплитудно-частотных характеристик и фазочастотных.характеристик четырех полюсников.

Известно устройство неразрушающего контроля структуры, содержащее блок генераторов синусоидальных колебаний,датчики, возбуждающие обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходу блока генераторов, блок синхронных детекторов, опорными входами подключенных к соответствующим генераторам, а сигнальным - к измерительным обмоткам датчиков, вычислительное устройство, состоящее из трех счетно-решающих устройств, функциональных преобразователей и блока анализа годности, подключенное к выходам синхронных детекторов UНедостатками данного устройства являются низкая точность измерений, малое стродействие и невысокая сложность его.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности яйляется электромагнитный многочастотный структуроскоп, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемой делитель частоты, счетчик, формировтель синусоидального напряжения, усилитель мощности и вихретоковый преобразователь (ВТП), буферный усилитель , последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, а выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя С 2.3.

Недостатком известного структуроскопа является невысокая точность измерения вектора выходного напряжения ВТП. Связано это с невысокой точностью формирования прямоугольного напряжения из синусоидального в преобразователе фаза-напряжение. При этом возникают погрешности, зависящие от амплитуды входного напряжения формирователя, обусловленные начальным смещением нулевого уровня формирователей и его дрейфом и .частотные, определяемые задержкой вызванной ограниченной скоростью нарастания выходного напряжения и частотной зависимостью коэффициента усиления формирователя, что в со- вокупности снижает достоверность контроля.

Кроме того, недостатком известного структуроскопа является низкая производительность контроля что определяется инерционностью сглаживающих фильтров.

Цель изобретения - повышение то ности измерений, достоверности и производительности контроля.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный многочастотный структуроскоп, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируегллй делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, усилитель мощности и вихретоковый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, снабжен коммутатором, два входа которог подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третий вход - к выходу микропроцессора, а выход к входу буферного усилителя, последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователем напряже|ния во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, вход цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детектора - к выходу буферного усилителя, а гыход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к входу микропроцессора.

На чертеже представлена блок-схем электромагнитного многочастотного структуроскопа.

Структуроскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 прямоугольных импульсов (ГПИ), регулируемый делитель 2 частоты (РДЧ), счетчик 3,формирователь 4 синусоидального напряжения (ФОН), усилитель 5 мощности (УМ), вихретоковый преобразователь б (ВТП1, буферный усилитель 7 СВУ), последовательно соединенные микропроцессор 8 и устройство 9 отображения, выход микропроцессора 8 подключен к вторым входам делителя 2 и усилителя 7, коммутатор 10, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя 5 мощности и преобразователя б третий вход - к выходу микропроцессора 8, а выход - к входу буферного усилителя 7, последовательно соединенные цифровой фазорасщепи-. тель 11 (ЦФ), синхронный детектор 12 (СЯ) и преобразователь 13 напряжения во временной интервгш {ПНВИ), вторые входы цифрового фазорасщепителя 11 и преобразователя 13 подключены к выходу микропроцессора 8 вход цифрового фазорасщепителя 11 подключен к второму выходу счетчика 3, второй вход синхронного детектора 12 - к выходу буферного усилителя 7, а выход преобразователя 13 подключен к входу микропрЪцессора 8 Структуроскоп работает следующи образом. Частота прямоугольных импульсов ГПИ 1 делится РДЧ 2 в число раз, заданное микропроцессором 8. Счетчик 3 формирует параллельный код для ФСН 4 и с допоянительного выхо да обеспечивает частоту, в четыре раза превыШ ющую частоту синусоидального сигнала для цифрового фазорасщепителя 11. Синусоидальное напряжение с ФСН 4 через усилитель 5 мощности поступает на возбу дающую обмотку ВТП 6. Аналоговый коммутатор 10 пропускает на вход буферного усили-еля 7 напряжение либо с входа, либо с выхода ВТП б. На сигнальный вход синхронного детектора 12 поступает выходное на пряжение буферного усилителя 7, а на опорный вход - выходное напряже ние цифрового фазорасщепителя 11. Фаза этого напряжения (О или 90°) определяется управляющим словом микропроцессора 8. Пульсирующее напряжение с выхода синхронного детектора 12 преобразуется во врем ной интервал ПНБИ 13, причем время первого такта кратно периоду пульсаций (эадцается микропроцессором 8). Длительность второго такта пропорциональна среднему значению входного напряжения преобразователя 13. Преобразование временного интервала в код реализуется в микр процессоре 8. На устройство 9. отоб жения выдаются результаты измерени Квадратурных составляющих или значения параметров контроля, рассчитанных микропроцассором -8 по задан ной модели контроля. Предлагаекый электромагнитный имогочастотный ст руктуроскоп позво ет повысить точность измерений, достоверность и производительность Контроля. Более высокая точность измерения вектора напряжения, поступающего с выхода датчика, обусловлена применением синхронного детектора и точного Цифрового фазорасщепнтеля, работающего на частоте, в 4 раза превышающей частоту измеряемого сигнала. Использование обычного аналогового фазорасщепителя в рабочем диапазоне частот 20 - 200 кГц не предоставляется возможным из-за большой погрешности поддержания фазового сдвига, равного 90° (погрешность выше 5-10°). Кроме того, более высокая точность, измерения достигается более точным нормированием вектора напряжения измерительной обмотки датчика по отношению к вектору напряжения возбуждающей обмотки. Это осуществляется путем поочередного измерения векторов напряжений и последующих вычислений. Нормирование по фазе осуществляется благодаря тому, что опорным напряжением служит вектор напряжения на возбуждающей обмотке преобразователя. Поэтому здесь имеют место все погрешности, свойственные двухканальным фазометрам (амплитудно-фазовые и частотно-фазовые). Таким образом, в предлагаемом структуроскопе, благодаря поочередному измерению векторов напряжений на возбуждающей и измерительной обмотках преобразователя и последующей обработке результатов измерений, полностью исключаются погрешности, вызываемые дополнительными фазовыми сдвигами напряжения на возбуждающей обмотке датчика относительно опорных напряжений синхронного детектора, внрсимые формирователем синусоидального напряжения, усилителем мощности и преобразователем. Большое быстродействие, достигается применением ансшого-цифрового преобразователя с двухтактным интегрированием.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МНОГОЧАС- , ТОТНЫЙ СТРУКТУРОСКОП, содержащий последовательно соеданенные генератор прямоугольных импульсов, регули-. руемый делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидального- напряжения , усилитель мощности и виkpeтоковый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединен-. ные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, отличающийся тем, 41о, с цельюповышения точности измерений, достоверности и производительности контроля, он снабжен коммутатором, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третий вход - к илходу микропроцессора, а выход - к входу буферного усилителя , последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователем напряжения во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, вход (Л цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детектора к выходу буферного усилителя, а выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к входу микропроцессора. ел ел 00