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

Изобретение относится к средствам электромагнитной толщинометрии и может быть использовано для определения толщины неферромагнитных материалов и изделий.

Цель изобретения - повыгаение точности за счет устранения погрешностей, источниками которых является независимость аддитивного и мультипликативного членов градуировочной характеристики преобразователя от текущего времени.

На фиг, 1 показана блок-схема преобразователя; на фиг. 2 - временные диаграммы и таблица состояния ключей (заштрихованные временные интервалы соответствуют замкнутому состоянию соответствующего ключа).

Преобразователь содержит источник 1 пилообразного тока, источник 2 поля, первый индукционный преобразователь 3, первый ключ 4, блок 5 интегрирования, нуль-орган 6, блок 7 управления, второй ключ 8, выход которого подключен к входу блока 5 интегрирования , первый выход блока 7 управления подключен к управляющему входу первого ключа А и входу синхронизации источника 1 пилообразного тока, второй выход блока 7 управления подключен к управляющему входу второго ключа 8 и предназначен для подключения к индикатору. Преобразователь содержит также катушку 9 индуктивности, включенную между источником 2 поля и выходом источника 1 пилообразного тока, второй и третий индукционные преобразователи 10 и 11, с которыми индуктивно связана катушка 9, два переменных резистора 12 и 13. Преобразователи 10 и 11 вьтолнены с отводами, между которыми включены соответственно переменные резисторы 12 и 13, а подвижные контакты последних подключены соответственно к первому индукционному преобразователю 3 и входу второго ключа 8. Конец катушки 9 и начало обмот .ки преобразователя 10 подключены к точке нулевого потенциала. Катушка 9 и преобразователи 0 и 11 образуют воздушный трансформатор.

Устройство работает следующим образом.

Источник 2 поля помещают на одну из поверхностей контролируемого объ- екта (не показан). Ма противоположную поверхность споено с источником

5

2 помещают индукционный преобразователь 3. Источник 1 пилообразного тока формирует в источнике 2 магнитного поля пилообразный ток i{t)

(фиг. 2), Синхронизация работы источника 1 тока осуществляется импульсами, формируемыми блоком 7 управления, частота которых выбирается такой, чтобы временной интервал L, соответствовал двум условиям: величина t должна быть больше времени суще,ство- вания воз гущенного поля вихревых токов в неферромагнитном объекте контроля и кратна периоду питающей сети, что исключает влияние электропроводности на точность преобразования и обеспечивает высокую помехозащищенность.

В момент обратного хода t ток i(t) спадает до нулевого значения, которое поддерживается на временном интервале t- - t 27(5 .В этот же момент на концах преобразователей 3, 10 и 11 возникают импульсы ЭДС и замыкается ключ 4, импульсное напряжение (t) отрицательной полярности интегрируется блоком 5 интегрирования на временном интервале t,. - tp, достигая своего стационарного

значения. В момент t ключ 4 размыкается и одновременно вновь возникает пилообразный ток i(t). На вре0

менном интервале t - t

блок 5

3 2 U интегрирования отключен от источников сигналов и выполняет роль памя- .ти.

На этом же интервале все ЭДС достигают своих стационарных значений, пропорциональных скорости нарастания К тока i(t). В момент t замыкается ключ 8 и на вход блока 5 интегрирования подается постоянная ЭДС e( t положительной полярности, вследст- вие чего выходное напряжение Uj-(t) этого блока линейно уменьшается. В

момент t, , когда срабатывает нуль-орган 6 и воздействует на блок 7 управления так, что ключ

8 размыкается и напряжение Uj(t) остается равным нулю до начала следующего аналогичного цикла преобразования (момент t). Интервал t t - -tj является выходной величиной преобразователя толщины в интервал времени.

Опыт эксплуатации комплектов толщиномеров, в состав которых; входят известные преобразователи толшины в

интервал времени, свидетельствует о том, что основными источниками их долговременных погрешностей являются зависимости аддитивного a(t) и мультипликативного b(t) членов градуиро- вечной характеристики преобразователя толщины в интервал времени от текущего времени. Поэтому необходимы два органа калибровки, один из которых позволяет приводить a(t) к номи- нальному значению а, второй - Ъ(t) к номинально гу значению Ъо . При этом диапазон регулировок должен быть небольшим и составлять 1-2% от номинальных значений.

Обозначим: о, - относительная часть витков обмотки преобразователя 11, к которой подключено полное сопротивление переменного резистора 13 /э. - относительная часть полного со противления резистора 13 между средним вьгеодом и выводом, подключенным к отводу обмотки преобразователя 11 e,g(t) - ЭДС полной обмотки преобразователя 11; i(t) Kt - закон изме- нения тока источника, его максимальное значение 1 КС. Так как количество витков обмотки, зашунтирован- ное резистором 13, мало (что следует непосредственно из необходимого и указанного диапазона регулировки), то путем выбора величины этого резистора обеспечивают практическое отсутствие шунтирования этой обмотки. Тогда можно записать:

e,(t) 1-(1- /Ь72)1оЬ,о (t) Iv,i ( „),(t),

аналогично для значения ЭДС e2(t) ) l-(l-,(t) K,i (fi,, )eg(t) ,

тогда ( t: - постоянная времени блока 5 интегрирования)

) - - 2 К(М,-К , (/ь )М 7„)

и выходной интервал времени (М. - коэффициенты взаимоиндукции)

- - 9 - П (Лп)М|о

к,7Т1;ЛмГ

Из последнего выражения следует, что с помощью переменного резистора

5

0 0 5

0

0

5

13 возможна регулировка аддитивного a(t) а члена градуировочной характеристики, с помощью переменного резистора 2 - мультипликативного b(t) Ъд члена.

Калибровка выполняется с помощью двух стандартных образцов толщины методом итераций. Стандартные образцы снабжены торцевыми гнездами, в которых размещаются корпуса источника 2 и преобразователя 3.

Вначале источник 2 и преобразователь 3 устанавливают на первый стандартный образец, получают соответствующее значение величины Г(при работе преобразователя в составе толщиномера результат получают непосредственно в единицах длины с помощью цифрового индикатора). С помощью второго стандартного образца аналогично получают второй отсчет. По значениям толщины стандартных образцов и полученным отсчетам судят о том, какие органы калибровки - подвижные контакты переменных резисторов 12 и 13 в какую сторону следует переместить. Затем с помощью стандартных образцов проверяют отсчеты и, если ЭТО необходимо, вновь выполняют оде- рации калибровки.

Формула изобретения

Преобразователь толщины в интервал времени, содержащий источник магнитного поля, соединенные последовательно индукционный преобразователь, первый ключ, блок интегрирования, нуль-орган и блок управления, источник пилообразного тока, второй и третий индукционные преобразователи и второй ключ, выход которого подключен к входу блока интегрирования, первый выход блока управления подключен к управляющему входу первого ключа и входу синхронизации источника пилообразного тока, а второй выход блока управления подключен к управляющему входу второго ключа и предназначен для подключения к индикатору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен двумя переменными резисторами и катушкой индуктивности, включенной между источником поля и выходом источника пилообразного тока и индуктивно связанной с вторым и третьим индукционными преобразователями, последние выполнены с отводами, меж513220806

ЯУ которыми вк.шоче,ны соответственно соответственно к: первому индукит--;С г- первый и второй переменные резисторы, -лоъг г преобразоБйтел/о и входу второго подвижные контакты которых подключеш, ключа.

Изобретение относится к средствам электромагнитной толщинометрии. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Преобразователь содержит накладные источник 2 поля и индукционный преобразователь 3, предназначенные для установки с двух сторон изделия, схему обработки, а также индуктивно связанные катушку 9 и индукционные преобразователи 10 и 11, образующие воздушный трансформатор. Благодаря тому, что катушка 9 включена последовательно с источником 2 поля, а части обмоток преобразователей 10 и П загаунтированы переменными резисторами 12, 13, обеспечивается возможность калибровки преобразователя по двум стандартным образцам толщины и уменьшается количество проводов кабеля источника, 2 ил. Ф

елГ1

Составитель И„ Рекунова Редактор 0. Юрковецкая Техред Л,Сердюкова Корректор И. Муска

2852/35

Тираж 677 Подписное ВНИИГТИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 3035 J Москва, Ж-25,, Раушская наб. д, Д/5

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