Преобразователь толщины в интервал времени Советский патент 1987 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к методам электромагнитной толщинометрии, может быть использовано .для определения толщины материалов и изделий и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. № 1073558

Целью изобретения является повышение чувствительности за счет возможности выбора соответствующего значения коэффициента взаимоиндукции обмоток, источника магнитного поля и дополнительного преобразователя .

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы.

Преобразователь содержит источник 1 пилообразного тока i(t),Har- рузкой которого является источ-ник 2 магнитного поля, индукционный преобразователь 3, обмотка которого жестко укреплена относительно источника 2 магнитного поля. В поле действия источника 2 магнитного поля установлен второй индукционный преобразователь 4 поля. Преобразователь толщины в интервал времени содержит также два ключа 5-и 6, к входам которых подключены индукционные преобразователи 4 и 3, и соединенные последовательно блок 7 интегрирования, нуль-индикатор 8 и схему 9 управления. Выходы ключей 5 и 6 подключены к входу блока 7 интегрирования, первый выход схемы 9 управления подключен к входу управления ключа 5 и входу синхронизации источника 1 пилообразного тока, а второй выход схемы 9 управления подключен к -входу управления ключа 6 и предназначен для подключения к индикатору (не показан) . Преобразователь содержит также третий индукционный преобразователь 10, обмотка которого размещена поверх обмотки источника 2 и включена последовательно-встречно с обмоткой индукционного преобразователя 4.

Устройство работает следующим образом.

Источник 2 помещают на одну из поверхностей контролируемого объекта (не показан). На противоположную поверхность соосно с источником 2 магнитного поля помещают индукцион- ньш преобразователь 4.

Источник 1 пилообразного тока формирует в источнике 2 магнитного поля пилообразный ток i(t) (фиг. 2). Синхронизация работы источника 1 пилообразного тока осуществляется импульсами, формируемыми схемой 9 управления, частота которых выбирается та- кой, что временной интервал и соответствует двум условиям: величина ь должна быть больше времени существования возмущенного поля вихревых токов в неферромагнитном объекте контроля, что исключает влияние электропроводности на точность преобразования толщины в интервал времени, величина S должна быть кратна периоду питающей сети, что обеспечивает высокую помехозащищенность преобразования .

В момент обратного хода t ток i(t)

о

спадает до нулевого значения, которое поддерживается на временном ин

5

0

5

0

5

0

тервале

Ч-ta

2

о

в момент t,, на

сы ЭДС мент t

концах обмоток индукционных преобразователей 3,4 и 10 возникают импульe(t), e(t) и eo(t). В мо- д замыкается ключ 5 (таблица на фиг. 2) и импульсы ЭДС е отрицательной полярности интегрируется блоком 7 интегрирования.В момент t- ключ 5 размыкается и одновременно вновь возникает пилообразный ток i(t).Ha временном интервале tj- t t j, блок 7 интегрирования отключает от источников сигналов и он выполняет роль памяти.На этом же интервале все ЭДС достигают своих стационарных значений; пропорциональных скорости изменения тока i(t) . В момент t- :замь1кается ключ 6 и на вход блока 7 интегрирования поступает постоянная ЭДС ) положительной полярности (фиг. 2). Выходное напряжение Ug(t) (фиг. 2) блока 7 интегрирования линейно уменьшается до момента t. Когда Ug(tx) станет равным нулю, . срабатывает нуль-индикатор 8, который воздействует на схему 9 управления, в результате чего ключ 6 размыкается и выходное напряжение Ug(t) блока 7 интегрирования остается равным нулю до начала следующего цик- ла преобразования. Интервал

t является выходной информа5

ционной величиной, зависящей от толщины контролируемого изделия.

Действительно, выходное напряжение Ug(t) блока интегрирования в момент завершения интегрирования импульса ЭДС e(t) индукционного преобразователя пропорционально величине вольт-секундной площади S(t) этой ЭДС .

I, Ст - ) : t; ш

где Mdjjjj) - коэффициент взаимоиндукции обмоток источника поля и индукционного преобразователя; /с - постоянная времени блока интегрирования; iff, амплитуда треугольного тока, Т - расстояние между центрами соосньгх обмоток источника и преобразователя. Известно, что М(Т)

с Т

чх

где с - постоянный коэф

фициент, кроме того

TXX TX + Т„ + Т, где Т| и Т - конструктивные размеры источника и преобразователя,Тогда для заданного диапазона толщин (Тг, Т) отношение b напряжений UgCl)

ЦдСТкп,)

US(T,;,)

+ Т, + Т„. + Т„ + Т М(Т,) М(Т,„)

(4)

кm

Можно количественно оценить значение b для конкретных преобразователей, приведенные в таблице, -30

Т„ 50 мм, Тп 28 мм, d 30

Благодаря тому, что обмотка преобразователя 10 включена последовательно-встречно с обмоткой преобра зователя 4, аналогично приведенному вьше анализу можно записать

„.)

Uen (Tm ) M(Txm) - MO

U6rf(T«)

М(Т,„) - М,,

где MO - коэффициент взаимоиндукции обмоток источника 2 и преобразо

64

вателя 10, величина которого неизменна . Из последнего равенства следует, что в отличие от известного преобразователя величину b можно изме- нять путем выбора соответствующего значения М , что достигается выбором количества витков обмотки преобразователя 10, Задавшись, например, величиной БГ, d, из последнего равенства получаем

М

d-1

(M(T,J - H(T,J)..

В правильно спроектированном известном преобразователе максимальное значение U выбирают равным максимально допустимому значению напряжения на выходе блока интегрирования. Это условие может быть выполнено и для предлагаемого преобразователя путем соответствующего выбора значения его постоянной времени о . Из условия

U(TJ

на основании приведенных выше выражений легко получить

1

(1 М(Ткт)

м(т

км

Л.С

у)

5

0

Приняв, например, d 30, получаем соответствующие значения отношения d/b, приведенные в четвертой строке таблицы и характеризующие увеличение чувствительности к измеряемой толщине, которое для рассматриваемых примеров лежит в интервале 6,8-16,5.

Формула изобретения

Преобразователь толщины в интервал времени по авт.св. № 1073558, отличающийся тем, что, с целью повьшения чyвcтвитeльнocти он снабжен жестко закрепленным относительно источника магнитного поля |третьим индукционным преобразователем, обмотка которого включена последовательно-встречно с обмоткой индукционного преобразователя поля.

Редактор В.Иванова

Составитель И.Рекунова

Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Заказ 7635/43 Тираж 677 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-34, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул Проектная, 4

Изобретение -относится к методам электромагнитной толщинометрии и может быть использовано для измерения толщины неферромагнитных изделий. Цель изобретения - повьппение чувствительности. Преобразователь содержит накладной источник 2 электромагнитного поля и накладной индукционный преобразователь 4 этого поля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на основе двухтактного интегратора 7. Благодаря наличию дополнительного преобразователя 10, обмотка которого жестко закреплена относительно обмотки источника 2 поля и включена последовательно-встречно с обмоткой основного преобразователя 4, достигается увеличение чувствитель- . ности преобразования. 2 ил, 1 табл. сл Но х 1C 00 СП 00 а N)