Устройство для измерения составляющих вносимого напряжения вихретокового преобразователя Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий и- может быть использовано для определения годографов вносимого напряжения вихретокового преобразователя,

Цель изобретения - повьшение точности измерения составляющих вносимого напряжения вихретокового преобразователя за счет устранения влияния паразитных емкостей обмоток преобразователя.

На фиг,1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - секторные диаграммы для идеального (а) и реального (б) вихретоковых преобразователей,

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, вихрето- ковый преобразователь 2, вьтчитающий блок 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 через блок 4 формирования компенсирующего напряжения, и первый амплитудно-фазовый детектор 5, вход которого соединен с входом второго амплитудно- фазового детектора 6.

Устройство содержит также формирователи 7 и 8 опорных напряжений и квадратурный фазовращатель 9,

Вторые входы амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 соединены с выходами формирователей 7 и 8 опорных напряжений. Выход блока 4 формирования компенсирующего напряжения соединен с входом формирователя 8 опорного напряжения и входом квадратурного фазовращателя 9, выход которого подключен к входу формирователя 7 опорного напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение генератора 1 поступает одновременно на вихретоковый преобразователь 2 и блок 4 формирования компенсирующего напряжения, начальное напряжение вихретокового преобразователя 2 поступает на вычитающий блок 3, а вы- ходное напряжение блока 4 формирования компенсирующего напряжения, равное по амплитуде и противоположное по фазе начальному напряжению преобразователя 2, поступает на вычитающи блок 3, формирователь 7 опорного напряжения (через квадратурный фазовращатель 9) и на вход формирователя 8 опорного напряжения, Квадратурньтй

фазовращатель 9 осуществляет изменение фазы компенсирующет О напряжения на 90 во всей полосе исследуемых частот, а формирователи 7 и 8 опорных напряжений осуществляют преобразование напряжений синусоидальной формы-в напряжение прямоугольной формы. Величина фазы выходного напряжения формирователя 8 опорного напряжения совпадает с фазой компенсирующего напряжения и с фазой начального напряжения вихретокового преобразователя 2, а фаза выходного напряжения формирователя 7 опорного на-

пряжения сдвинута относительно фазы начального напряжения на 90 . Эти напряжения используются для выделения активной и реактивной составляющих вносимого напряжения вихретокового

преобразователя и являются управляющими напряжениями амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6. Входным напряжением амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 является выходное напряжение вычитающего блока 3, равное разности начального и компенсирующего напряжения и пропорциональное вносимому напряжению вихретокового преобразователя 2. При отсутствии металлического предмета выходные напряжения амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 равны нулю. При внесении в зону контроля вихретокового преобразователя 2 металлического объекта выходные

напряжения амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 будут пропорциональны амплитудам соответственно активной и реактивной составляющих вносимого напряжения вихретокового преобразователя 2.

В случае реального вихретокового преобразователя 2, обмотки которого имеют собственные емкости и активные сопротивления, начальное напряжение UQ неортогонально возбуждающему то ку I, и не совпадает по фазе с начальным напряжением Ug идеального преобразователя. Соответственно и угол Cf, межд,у I, и Og отличается от Ср ,,ц , измеренного в случае идеального преобразователя, на угол дер. Величина йЦ) обусловлена не свойствами объекта контроля, а конструктивными особенностями вихретокового преобразователя 2. Для получения информации об электромагнитных свойствах объекта контроля, независящей от свойст конкретного вихретокового преобразователя 2, необходимо получить годограф вносимого напряжения, соответствующий не реальному, а идеальному преобразователю (фиг.2а). Возможность измерения с помощью реального ВТП 0 , обусловленного только свойствами объекта контроля (как это имеет место для идеального преобразователя), основана на том, что независимо от исследуемой области частот и конструкции вихретокового преобразователя на одной и той же частоте остается неизменным для одного и того же объекта контроля угол между начальным 0 и вносимым напряжениями реального вихретокового преобразователя 2. Соответственно остается неизменным угол jf между Ug, и направлением, ортогональным O Q (фиг.1б). Причем угол if равен углу Cf- , измеренному для идеального вихретоковаго преобразователя. Благодаря использованию в качестве опорных напряжений синфазного и квадратурного начальному напряжению, измеренная фаза вносимого напряжения для реального вихретокового преобразователя оказывается равной фазе вносимого напряжения, измеренного на этой же частоте в случае идеального преобразователя. Полученный таким образом годограф вносимого напряжения не отличается от годографа для идеального преобразователя и содержит информацию только о свойствах объекта контроля.

Формула изобретени

Устройство для измерения составляющих вносимого напряжения вихретокового преобразователя, содержащее вихретоковый преобразователь, блок формирования компенсирующего напряжения, генератор, подключенный к возбуждающей обмотке вихретокового преобразователя, вычитающий блок, соединенный первым входом с измерительной обмоткой вихретокового преобразователя и вторым входом с выходом блока формирования компенсирующего напряжения, подключенного входом к выходу генератора, первый и второй формирователи опорного напряжения, первый и второй амплитудно- фазовые детекторы соответственно активной и реактивной составляющих вносимого напряжения, соединенные первыми входами с выходом вычитающего блока, а вторыми входами с выходами соответственно первого и второго формирователей опорного напряжения, и квадратурный фазовращатель, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности измерений составляющих вносимого напряжения, выход блока формирования компенсирующего напряжения соединен с входами квадратурного фазовращателя и второго формирователя опорного напряжения, а выход квадратурного фазовращателя соединен с входом первого формирователя опорного напряжения.

Ua

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий и. предназначено для определения годографов вносимого напряжения вихретокового преобразователя. Цель изобретения - повьшение точности измерения составляющих вносимого напряжения за счет исключения влияния паразитных емкостей обмоток вихретокового преобразователя. С этой целью для формирования опорных напряжений используется компенсирующее напряжение и напряжение, сдвинутое на 90 относительно компенсирующего напряжения. Сдвиг фаз осуществляет квадратурный фазовращатель 9, а формирование опорных напряжений из синусоидальных выходных сигналов блока формирования опорных напряжений и квадратурного фазовращателя 9, сдвинутых на , осуществляют формирователи 7 и 8. Выходные напряжения формирователей 7 и 8 опорного напряжения управляют работой соответственно амплитудно-фазового детектора 5 активной составляющей и амплитудно- фазового детектора 6 реактивной составляющей вносимого напряжения.На вторые входы детекторов поступает выходное напряжение вычитающего блока 3, пропорциональное вносимому напряжению вихретокового преобразователя 2. В результате, полученный с помощью устройства годограф вносимого напряжения реального преобразователя не отличается от годографа вносимого напряжения идеального преобразователя и содержит информацию о свойствах объекта контроля. 2 ил. i (Л го о vj о 00

-UK

риг.2