Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий Советский патент 1986 года по МПК G01B7/06 

на вход которого подается сигнал с генератора I , и фазового детектора 10, формируется сигнал, пропорциональный фазе вносимого напряжения. Выходной -сигнал сумматора 6 подается на вход второго сумматора 12 вместе с постоянным напряжением с источника опорного напря жения и на вход перемножителя о Вторым входным сигналом перемножителя является выходной сигнал сумматора 12. Напряжение на выходе перемножителя 7 отображается на индшсаторе 8 В приборе в аналоговой форме реализуется функг

ция преобразования выходного напряжения преобразователя 2, имеющая сле- дутешии вид:

h К , f п Ф (1 + К 2 f п Ф ) ,

где fn Ф fn А + К cosoi ;

h - величина нормированного зазора, пропорциональная толщина диэлектрического покрытия; А - амплитуда, вносимого напряжения ; с - фаза вносимого напряжения

К о, К ,

и К-, - постоянные коэффициенты. 1 ил.

Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий позволяет выполнять измерения толщины неэлектропроводящих покрытий на магнитных и не-; магнитных металлических основах с повышенной точностью. Вносимое напряжение вихретокового преобразователя 2, возбуждаемого генератором 1, через усилитель 3 поступает по двум каналам на входы первого сумматора 6. В первом канале, состоящем из амплитудного детектора 4 и логарифмического усилителя 5, формируется сигнал, пропорциональный амплитуде вносимого напряжения. Во втором канале, состоящем из фазовращателя 9, i (Л

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины диэл.ктриггеских покрытий на магнитных и немагнитных металлических основах.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Ча чертеже представлен-а блок-схем вихретокового толк иномера диэлехтри- ческих покрытий

Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий содержит последовательно соединенные генератор 1 синусоидального тока, накладной вргхре- токовый преобразователь 2, усилитель 3,, амплитудньш детектор 4, логарифмический усилитель 55 первый сумматор 6 5 перемножитель 7, индшса- тор 8, последовательно соединенные фазовращатель 9, вход которого соединен с, выходом генератора .1 , и фазовый детектор 10 с управл51емьм коэффициентом передачи; второй вход которого пода-слючен к выходу усилителя 3, а выход - 1C второму зходу сумматора 6, последовательно сок- диненные источник 1i опорного лсения и второй сумматор 12, второй вход KOTOpoj o соединен с вькодом сумматора 6, а выход - с вторьм входом перемножителя 7.

Устройство работает следуюп1им образом,

Для накладного вихретокового преобразователя (BTII) с одинаковыми

радиусами R измерительной и возбуждающей обмоток, со структурой последних, близкой к нитевидной, рас- гголокенного над ферромагнитным полупространством на расстоянии h, вносимая ЭДС выражается следующим образом :

.2 , . -уЬ.

и - i о

в 1,1 it - i.

05

f

(х) е q ( rt , X ) d X (1)

е и.

f

LI, (к) h

- нормированная вносимая ЭДС I

-постоянная (одночастотный режим работы

- функция Кесселя первого рода первого порядка

-нормированный зазор Л 2h

. X - л1 х t,it

IU,- A7.IO

Гн

м

о - круговая частота;

d - электрическая проводи-.15

, В общем случае магнитная проницае- ivsocTb может носить комплексный характер ( У I ll, - j Кг. , Учитьшая это, :- Олучаем региепке И относительно

Ч

с учетом обобщенной теоремы о среднем

-X h.,

b,,JZ()j3;Cx) e , (2)

0

де X, - некоторая средняя точка

(х„е(0,а). Введем обозначение -xh.

,

(х)

dx

Если предположить, что (I/ 1 и ft 1, что, как правило, имеет место на практике, то из (2)

R. и

„.,-b j In.Ue,, a + jb

4h(p E I 2§ l-i-4B. - D + COSV + i sin

j sin c

где p

.

/3„ Ri(i ,co ; e

J „

2

.fUj

9 arctg ---.

y 41

Умножая обе части (З) на выражение р + cos (j + 3 sin 1 и собирая отдельно действительные и мнимые члены, можно получить следующую систему уравнений;

ар 1}Ф sin if - а cos ( + b sinw

(4)

fp - bp Pcos(f+ b cosV + H- b sin y.(5)

Совместное решение (4) и (5) относительно f дает

Р - А (ctgc cos об + if + 1) ,

где A - амплитуда вносимого напряжения ;

ей - угол фазы вносимого напряжения .

Анализ зависимости (f) показьшает, что она носит логарифмический характер. Поэтому ее удобно апппроксимировать конечным логарифмическим рядом вида

h D . fn ,

где D; - постоянные коэффициенты. Если принять , то

Ъ К, (1-К ) (8) с погрешностью не более 3%.

(2)

то

1213343

В свою очередь из (6)

tn Ф In --- + arcsh ctga cos ( (9)

Анализ функции f (ctg Q cos о ) arcsh (ctg c-f cos с.) показывает, что в известных пределах изменения ctg (1 cos об справедливо приближение

arcsh ctg (|; cos ex -К ctg i/ cos rt (10)

3)

10

15

где К, - постоянный коэффициент. С учетом- (10) из (8J и (9)

h К, (fn -|-+K ctg(/ cosci)

(1 - К (f-n ---- + К ctg ( cosci. ))

- (П)

что положено в основу работы предлагаемого толщиномера.

20

30

Генератор 1 запитывает ВТП 2, затем сигнал с измерительной обмотки В Ш 2 подается на вход усилителя 3 и усиленный поступает на вход

, амплитудного детектора 4 и на второй вход фазового детектора 10, на первый вход которого через фазовращатель 9 подается напряжение с выхода генератора 1..Выходной сигнал амплитудного детектора 4, прологарифмированный усилителем 5 с логарифмической функцией передачи, и выходной сигнал фазового детектора 10 подаются на входы сумматора 6. Выходной сигнал сумматора 6 и поЗ5 стоянное напряжение источника 11

опорного напряжения суммируются сумматором 12. Выходные сигналы сумматоров 6 и 12 перемножаются перемно- жите.ем 7, а его выходной сигнал

подается на индикатор 8.

Формула изобретения

45

Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий, содержащий последовательно соединенные генератор синусоидального тока, накладной вит-фетоковый преобразователь, усилитель, амплитудный детектор и ло50 гарифмический усилитель, а также последовательно соединенные источник опорного напряжения, сумматор, перемножитель и индикатор, причем второй вход перемножителя подключен

55 к второму входу сумматора, отличающийся тем, что, с целью j повышения точности измерений, он снабжен последовательно соединенны5121.43454

ми фазовращателем, вход которого теля, и вторым сумматором, второй подключен к выходу генератора, фазо- вход которого подключен к вькоду вым детектором с управляемым коэф- логариАмтпеского усилителя, а выфициентом передачи, второй вход ко-5 ход- к второму входу перемножиТОрОГО ПОДКЛК ЧеН к выходу уСИЛИ-ТИЛЯ.