Электромагнитное измерительное устройство Советский патент 1985 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольн измерительной технике и может быть использовано в промышленности для бесконтактного измерения перемещений неферромагнитных покрытий, измерения (ТОЛЩИНЫ диэлектрических покрытий методом вихревых токов. Известно электромагнитное измерительное устройство, содержащее генератор синусоидального тока, вихретокорый преобразователь, гейератор тактовых импульсов, усилитель, три блока памяти и блок деления Cl 3. Однако необходимость задания образцовой меры измеряемого параметра и нерегулируемость параметров функции преобразования и:звестного устройства затрудняет его отладку ограничивает область применения и точность измерений. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и Три блока памяти генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления .коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и .соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления 23, Недостаток данного устройства обусловлен тем, что в результате технологического разброса конструктивных параметров вихретокового преобразователя или изменения условий контроля действительный вид функции преобразования может отличаться от ожидаемой. В то же время в измерительном устройстве не предусмотрена .возможность регулировки параметров функции преобразования до требуемых величин, поэтому точность измерений может быть менее ожидаемой, т.е. меныйе, чем точность задания аддитивного теста 4 измеряемого параметра X, кроме того, сужается область i использования измерительного устройства. Цель изобретения - повьшение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что электромагнитное измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразователь, первый коммутатор,усилитель, амплитудный детектор,второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первьлй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенный к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычитания, четвертым блоком памяти, блоком управления и компенсатором, второй вход которого подключен к генератору, а выход - к входу усилителя, и соединенными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков памяти, и вторым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу второго блока памяти, а вькод к второму входу третьего блока вычитания. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого электромагнитного измерительного устройства. Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, состоящий из расположенных соосно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 и двух дополнительных измерительных катушек 5 и 6, коммутатор 7, усилитель 8, амплитудный детектор 9 и второй коммутатор 10, Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов 7 и 10, три блока 12-14 памяти, подключенные к выходу коммутатора .10 соединенные последовательно блок 15 вычитания, подключенный к выходам блоков 12 и 13 памяти, блок 16 умножения, второй вход которого пoдк пoчен к блоку 12 памяти, блок 17 в питания, блок 18 памяти, блок 19 управ ления и компенсатор 20, второй вход которого подключен к генератору 1, а выход - к входу усилителя 8. Устройство содержит также блок 21 вычитания, подключенный к выходам блоков 13 и 14 памяти, блок 22 умножения, входами подключенный к блоку 13 памяти и блоку 21 вычитания, а вькодом - к второму входу блока 17 вычитания, соединенные последовательно блок 23 возведения в квадрат, подключенный к выходу блока 13 памяти, блок 24 вычитания, и блок 25,деления, и соединенные последовательно блок 26 возведения в квадрат, подключенный к- блоку 12 памяти, и масштабный преобразователь 27, выход которого подключен к второму вьпсоду блока 25 деления, а второй вход блока 24 вычитания соединен с выходом блока 26 возведения в квадрат. На чертеже показано также контролируемое изделие 28. Устройство работает следующим образом. Возбуждающая катушка вихретокового преобразова теля 2 питается от генератора 1, частота которого выбирае ся из условия оптимального измерения толщины X диэлектрического покрытия контролируемого изделия 28. Измерительные катушки 5 и 6 .расположены от основной измерительной катушки 4 на расстояниях соответственно Л и 2д Напряжение с измерительной катушки 4 векторно суммируется с некоторым выходным напряжением Цц компенсатора 20. При этом возникает суммарное результирующее напряжение. Up, , которое на отдельном м участке функции преобразования толщиномера можно приближенно аппроксимировать выражением вида Jp o(( V , где и() - параметр i-го участка функции преобразования рассматриваемого толщиномера. .Соответственно при подкдрочении с помощью коммутатора 7 катушек 5 и 6 возникнут напряжения ( и (i-) . tpeбуемая точность измерений х рбеспе.чивается только в том случае, если на -н участке функции преобразователя толщиномера будут с заданной степенью точности аппроксисироваться указанными выражениями. Чем выше. заданная точность аппроксимации, тем выше точность измерений х. Для обеспечения высокой степени соответствия выражения функщш преобразования толщиномера виду уравнения U « «(i,V измерения проводятся в три такта. В первом такте генератор 11 тактовьрс импульсов приводит ко мутаторы 7 и 10 в положения, при которых сигнал с измерительной катушки 4 проходит через коммзгтатор 7, векторно суммируется на входе усилителя iB с некоторьм переменным напряжением компенсатора 20, усиливается в усилителе 8, детектируется в амплитудном детекторе 9 и через коммутатор 10 поступает в блок 12 памяти. Во втором и третьем тактах производятся аналогичные операции соответственно с напряжениями катушек 5 и 6, которые запоминаются соответственно в блоках 13 и 14 памяти. Выходные сигналы с блоков 12 - 14 памяти после завершения третьего цикла измерений поступают на блоки 15 и 21 вычитания, выходные сигналы которых будут соответственно пропори.-и, - и,„-и. гр эр циональны сигналам Д . и где и.,р .Игр -ЗР результирующие н пряжения, соответственно равные векторной сумме напряжений Ц , U , 1)3 снимаемых с катушек 4 -.6 и некоторого напряжения U с компенсатора 20. ip зр являются Сигналы Р Р и л производными от выражений (ИУл, ()Vx-t-Д которыми описывается функция преобразования устройства соответственно на первой и второй-половине i-ro участка, соответствующего значениям измеряемого параметра (х,х + л) и (х + i , X + 2/J), и поэтому равны и J 4 В блоках 16 и 22 умножения производится перемножение сигналов с блоков 15 и 21 вычитания и блоков 12 и 13 памяти, т.е.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬ-НОЕ УСТРОЙСТВО,.содержащее соединенные последовательно генератор, вихретоковый преобразовательi первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор, второй коммутатор и три блока памяти, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управления коммутаторов, соединенные последовательно первый блок возведения в квадрат, подключен ный к выходу второго блока памяти, блок вычитания и блок деления, выход которого является информационным выходом устройства, и соединенные последовательно второй блок возведения в квадрат, подключенной к выходу первого блока памяти, и масштабный преобразователь, вход которого соединен с вторым входом блока вычитания, а выход подключен к второму входу блока деления, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено соединенными последовательно вторым блоком вычитания, подключенным к выходам первого и второго блоков памяти, первым блоком умножения, второй вход которого подключен к выходу первого блока памяти, третьим блоком вычита(Л ния, четвертым блоком памяти,..блоком управления и .компенсатором, в торой вход которого подключен к генератору, а выход - к входу усилителя, н соеди ненными последовательно четвертым блоком вычитания, входы которого подключены к выходам второго и третьего рь блоков памяти, и вторьм блоком умножения, второй вход которого подклю00 чен к выходу второго блока памяти, а а выход - к второму входу третьего со блока вычитания.