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

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для определения толщины неферро- магиитных материалов и изделий электромагнитным методом.g

Цель изобретения - повышение точности преобразования толщины в интервал времени за счет увеличения отношения сигнал/шум измерительной цепи преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема преобразователя толш,ины в интервал времени; на фиг. 2 - конструкция и взаимное расположение источника поля и индукционного преобразователя; на фиг. 3

мируемых на соответствующем выходе схемы 10 управления, выбирается исходя из двух условий: она должна быть больше величины TBT, что исключает влияние а и размеров возможных электропроводящих включений на точность преобразования тол- ш,ины в интервал времени, и кратна величине Тс, что обеспечивает высокую помехозащищенность процесса преобразования.

В момент to (фиг. 3) ток i(t) начинает линейно нарастать от нулевого значения и ЭДС е и Де начинают изменяться от предшествующих положительных стационарных значений -|-е и -(-де к последующим отривременные диаграммы и таблица состоя-.j цательным стационарным значениям -е и ния ключей, поясняющие работу устройства.- Де. При этом длительности переходных Преобразователь толщины в интервалпроцессов становления одинаковы и равны времени содержит последовательно соеди-тв,. В момент ti переходные процессы за- ненные источник 1 треугольного тока i(t)вершаются, и в момент t2 прихода ближай- и источник 2 магнитного поля, последова-шего импульса Uey замыкается ключ тельно соединенные индукционный преобразо-,20 12 и постоянное отрицательное напряжение ватель, состоящий из двух идентичных ка-Ui , где К - коэффициент усили- тушек 3 и 4, соединенных последовательно-встречно и размещенных на каркасе 5, первый усилитель б, первый ключ 7, интегратор 8-, нуль-орган 9 и схему 10 управления, вого значения до момента ts. Таким обра- выход которой подключен к входу источим-зом процесс интегрирования осуществляется ка 1, и последовательно соединенные вто-за время, равное периоду тс питающей сети, рой усилитель 11 и второй ключ 12, кото-В момент ta начинается линейный спад рые включены между общей точкой кату-тока i(t) и ЭДС е и Де вновь начинают из- шек 3 и 4 и входом интегратора 8. Вто-меняться от стационарных значений -е и рой и третий выходы схемы 10 управле- Q -Ае к стационарным значениям +е и+Де ния соединены с вторыми входами ключей 7 соответственно. На временном интервале

теля 11, интегрируется интегратором 8. При этом выходное напряжение интегратора 8 и., линейно возрастает от начального нулеи 12.

to-ta, большем твт и кратном тс, интегратор 8 отключен от источников сигналов (ключи 7 и 12 разомкнуты) и выполняет функцию аналогового запо.минающего устройства -

to-ta, большем твт и кратном тс, интегратор 8 отключен от источников сигналов (ключи 7 и 12 разомкнуты) и выполняет функцию аналогового запо.минающего устройства -

Устройство работает следующим образом. Источник 2 поля и индукционный преобразователь поля в виде катушек 3 и 4 накладывают на разные поверхности изде- 35 ™ вь1ходнное напряжение U,, не изменяется. ЛИЯ (не показано) в контролируемой зонеВ момент ts замыкается ключ 7 и на вход

интегратора 8 подается постоянное напряжение U2 Kz Де, где /(а - коэффициент усилителя 6, по абсолютной величине большее напряжения | Ui |, что необходимо д.тя

максимального значения удельной электри- 40 обратного возвращения Us по линейному заческой проводимости а и размеров изделия,кону во времени за интервал времени,

меньший времени интегрирования напряжения U|. В момент ix, когда значение Us становится равным нулю, срабатывает нульсоосно относительно друг друга. При этом они занимают положение, показанное на фиг. 2. Временные соотношения при работе преобразователя выбираются исходя из

толщина которого подлежит преобразованию в интервал времени. При этом определяющим временным параметром является длительность твт переходного процесса .с орган 9, воздействуя на схему управления

установления стационарных значений ЭДС (е) катушки 3 и разности (Ае) ЭДС, наводимых в катушках 3 и 4. Величина Твт выбирается из соотношения . где Тс - длительность периода сетевого напрятак, что ключ 7 размыкается и выходное напряжение интегратора 8 остается равным нулю до начала следующего аналогичного цикла преобразования (te). Временной интервал т , во время которого на выжения, т - целое цисло. Величина твт, а 50 схемы 10 управления формируется следовательно, и т тем больше , чем выше напряжение U, является выходной информационной величиной, которая практически линейно зависит от толщины контролируемого объекта.

Для данного преобразователя величизначение а и чем больше измеряемая толщина.

Источник 1 треугольного тока i(t) с помощью источника 2 магнитного поля создает в окружающем пространстве изменя-55 на т прямо пропорциональна значению ющееся по треугольному закону во времени магнитное поле. Длительность им-о М(х-L/2)

пульсов Ucy синхронизации источника 1,фор-М(х-L/2)- М(х+ L/2)

мируемых на соответствующем выходе схемы 10 управления, выбирается исходя из двух условий: она должна быть больше величины TBT, что исключает влияние а и размеров возможных электропроводящих включений на точность преобразования тол- ш,ины в интервал времени, и кратна величине Тс, что обеспечивает высокую помехозащищенность процесса преобразования.

В момент to (фиг. 3) ток i(t) начинает линейно нарастать от нулевого значения и ЭДС е и Де начинают изменяться от предшествующих положительных стационарных значений -|-е и -(-де к последующим отрицательным стационарным значениям -е и - Де. При этом длительности переходных процессов становления одинаковы и равны тв,. В момент ti переходные процессы за- вершаются, и в момент t2 прихода ближайшего импульса Uey замыкается ключ 12 и постоянное отрицательное напряжение Ui , где К - коэффициент усили- вого значения до момента ts. Таким обра- зом процесс интегрирования осуществляется за время, равное периоду тс питающей сети, В момент ta начинается линейный спад тока i(t) и ЭДС е и Де вновь начинают из- меняться от стационарных значений -е и -Ае к стационарным значениям +е и+Де соответственно. На временном интервале

теля 11, интегрируется интегратором 8. При этом выходное напряжение интегратора 8 и., линейно возрастает от начального нулецательным стационарным значениям -е и - Де. При этом длительности переходных процессов становления одинаковы и равны тв,. В момент ti переходные процессы за- вершаются, и в момент t2 прихода ближайшего импульса Uey замыкается ключ 12 и постоянное отрицательное напряжение Ui , где К - коэффициент усили- вого значения до момента ts. Таким обра- зом процесс интегрирования осуществляется за время, равное периоду тс питающей сети, В момент ta начинается линейный спад тока i(t) и ЭДС е и Де вновь начинают из- меняться от стационарных значений -е и -Ае к стационарным значениям +е и+Де соответственно. На временном интервале

to-ta, большем твт и кратном тс, интегратор 8 отключен от источников сигналов (ключи 7 и 12 разомкнуты) и выполняет функцию аналогового запо.минающего устройства -

™ вь1ходнное напряжение U,, не изменяется. В момент ts замыкается ключ 7 и на вход

орган 9, воздействуя на схему управления

так, что ключ 7 размыкается и выходное напряжение интегратора 8 остается равным нулю до начала следующего аналогичного цикла преобразования (te). Временной интервал т , во время которого на вы. гдеМ(х-L/2)

и M(x+L/2)-коэффициенты взаимной индукции катушки источика 2 магнитного поля с катушками 3 и 4 соответственно. L/2 - сдвиг центров, катушек 3 и 4 относительно центра каркаса 5.

X - расстояние от центра каркаса 5 до центра каркаса ис- точника 2 поля.

Формула изобретения Преобразователь толщины в интервал времени, содержащий источник магнитного ветственно к выходу индукционного пре- поля, индукционный преобразователь, выпол- образователя и к обшей точке соединения ненный в виде каркаса с расположенной на нем парой идентичных катущек с прямокатушек индукционного преобразователя, а их выходы - к вторым входам ключей.

угольным сечением обмоток, разделенных средней щекой и соединенных последовательно-встречно, соединенные последовательно первый ключ, интегратор, нуль-орган, схему управления и источник треугольного тока, выход которого подключен к источнику магнитного поля, второй ключ, выход которого подключен к интегратору, входы управления первого и второго ключей подключены соответственно к второму и третьему выходам схемы управления, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен двумя дифференциальными усилителями, неинверти- рующие входы которых подключены соответственно к выходу индукционного пре- образователя и к обшей точке соединения

катушек индукционного преобразователя, а их выходы - к вторым входам ключей.

Изобретение предназначено для контроля толщин электропроводящих неферромагнитных изделий. Цель изобретения - по- выщение точности преобразования. Для этого источник 2 магнитного поля, запитываемый от источника 1 треугольного тока, создает изменяющееся магнитное поле. На выходе индукционного преобразователя, состоящего из двух катушек 3 и 4, формируются сигналы, соответствующие ЭДС, наводимой в одной катушке, и разности ЭДС, наводимых в обеих катушках. Усиотители 6 и 11 усиливают данные сигналы в соответствующее число раз, обеспечивающее оптимальные условия преобразования. Ключи 7 и 12 поочередно подключают выходы усилителей к входу интегратора 8, сигнал с которого обрабатывается нуль-органом 9. С.хе- ма 10 управления обеспечивает режим функционирования устройства. 3 ил. ее ел СП 00 с: Фи&. J

L/2

i.

iM

фиг. 2

и,

СИ

о

ТЖ

Тс

Tglr

t

-.

к,е

О

6

(0

Us

Urx

ti tz

t

ff ts tx ts