Устройство для измерения параметров цилиндрических электропроводящих объектов Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров ферромагнитных цилиндрических электропроводящих объектов.

Цель изобретения - одновременное измерение трех параметров ферромагнитных объектов.Цель достигается путем измерения и преобразования пространственных гармоник электромагнитного поля возбужденньгх вихревых токов.

На фиг.1 представлена схема пространственного размещения секций обмоток вихретокового преобразователя; на фиг.2 - блок-схема устройства; на фиг.З - электрическая схема соединения секций обмоток вихретокового преобразователя; на фиг.4 - 6 зависимости между параметрами образца и пространственных гармоник.

Устройство для измерения параметров цилиндрических электропроводящих объектов состоит из генератора 1, вихретокового преобразователя 2 и. блока обработки сигнала Вихретоко- вый преобразователь 2 содержит измерительную и возбуждающую обмотки в виде рамок, вытянутых вдоль цилиндрифазового детектора 15, квадратора 18 и делителя 19, подключенного вторым входом через последовательно соединенные решающий блок 20, делитель 21, соединенный вторым входом с выходом амплитудного детектора 10 и третьим входом с задатчиком 22, и квадратор 23 с выходом решающего блока 17, лителя 24, соединенного первым входом с выходом делителя 19 и вторым входом с выходом решающего блока 14, трехканального индикатора 25, соединенного первым входом с выходом де15 лителя 24, вторым входом с выходом делителя 21 и третьим входом с выходом решающего блока 14 „ Для повьшхе- ния производительности контроля рекомендуется в цилиндрическом каркасе

20 вьтолнить технологическое окно между секциями 6 и 7 вдоль образующей каркаса на всю его длину.

Устройство работает следующим образом

25 Контролируемый цилиндрический

электропроводящий образец через технологическое окно помещают в вихрето- ковый преобразователь 2„ Задатчик 22 устанавливают в соответствии с параческого каркаса (не показан). Стороны 30 метрами измерительной обмотки преобразователя На вход амплитудного детектора 10 поступает сигнал с первой группы секций С выхода амплитудного детектора 10 сигнал, пропорциональный

3 и 4 возбуждающей обмотки размещены диаметрально противоположно относи тельно оси цилиндрического каркаса, измерительная обмотка состоит из секций 5-9, каждая из которых выполнена 35 итуде А1 первой пространствен- в виде рамки с плоскостью, параллель- ой гармоники через блок 11 возведе- ной боковой поверхности цилиндрического каркаса, и расположенных с угловым смещением относительно плоскости

ния в куб поступает на первый вход делителя 12 На второй вход делителя 12 поступает сигнал, пропорциональ-

фазового детектора 15, квадратора 18 и делителя 19, подключенного вторым входом через последовательно соединенные решающий блок 20, делитель 21, соединенный вторым входом с выходом амплитудного детектора 10 и третьим входом с задатчиком 22, и квадратор 23 с выходом решающего блока 17, делителя 24, соединенного первым входом с выходом делителя 19 и вторым входом с выходом решающего блока 14, трехканального индикатора 25, соединенного первым входом с выходом делителя 24, вторым входом с выходом делителя 21 и третьим входом с выходом решающего блока 14 „ Для повьшхе- ния производительности контроля рекомендуется в цилиндрическом каркасе

вьтолнить технологическое окно между секциями 6 и 7 вдоль образующей каркаса на всю его длину.

Устройство работает следующим образом

Контролируемый цилиндрический

электропроводящий образец через технологическое окно помещают в вихрето- ковый преобразователь 2„ Задатчик 22 устанавливают в соответствии с пара итуде А1 первой пространствен- ой гармоники через блок 11 возведе-

ния в куб поступает на первый вход делителя 12 На второй вход делителя 12 поступает сигнал, пропорциональ-

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров крупногабаритных цилиндрических электропроводящих объектов из ферромагнитного материала. Расширение функциональных возможностей за счет измерения трех параметров ферромагнитных цилиндрических объектов достигается путем измерения и преобразования пространственных гармоник электромагнитного поля, возбуждаемого вихретоковым преобразователем 2, возбуждающая обмотка которого состоит из сторон 3 и 4 прямоугольной рамки, размещенных на противоположных сторонах каркаса. Пространственные гармоники измеряются с помощью измерительной обмотки, содержащей две группы секций. Первая группа образована секциями 5 и 8, соеди- ненйыми последовательно-встречно, а вторая группа - секциями 6,7,9, соединенными последовательно-согласно. В результате обработки пространственных гармоник измеряются диаметр контролируемого объекта, его удельная электропроводность и магнитная прони- цаемость. 1 з.п, ф-лы, 6 ил. 3 I а S (Л 00

возбуждающих проводников, где if, О ,40 амплитуде A3 третьей пространственной гармоники, с выхода амплитудного детектора 13, вход которого подключен к второй группе секций С выхода делителя 12 сигнал, пропор(, , 1, 240 и 1 5 300 секции 5 и 8 соединены последовательно-встречно и образуют первзто группу секций, а секции 6,7 и 9 соединены последовательно-согласно и образуют вторую группу секций Блок обработки сигнала состоит из последовательно соединенных амплитудного детектора 10, блока 11 возведения в куб, делителя 12, подключенного вторым входом через амплитудный детектор 13 jc вьгоо- дам второй группы секций, решающего блока 14, подключенного вторым входом к выходу фазового детектора 15, соединенного опорным вхрдом через фазовращатель 16 к выходу генератора 1 и сигнальным входом - к первой группе секций решающего блока 17, соединенного вторым входом с выходом

45

50

55

циональный АЗ/(А1) , поступает на первьй вход решающего блока 14 На второй вход рещающего блока 14 поступает сигнал с выхода фазового детектора 15, пропорциональный фазовому углу первой пространственной гармо- нкки. На второй вход фазового детек - тора 15 Поступает опорный сигнал с генератора 1 через фазовращатель 16. Первый решающий блок 14 реализует функцию преобразования, представленную на выхода первого решающего блока 14 сигнал, пропорциональный магнитной проницаемости . исследуемого изделия, поступает на вход

амплитуде A3 третьей пространственной гармоники, с выхода амплитудного детектора 13, вход которого подключен к второй группе секций С выхода делителя 12 сигнал, пропор

циональный АЗ/(А1) , поступает на первьй вход решающего блока 14 На второй вход рещающего блока 14 поступает сигнал с выхода фазового детектора 15, пропорциональный фазовому углу первой пространственной гармо- нкки. На второй вход фазового детек - тора 15 Поступает опорный сигнал с генератора 1 через фазовращатель 16. Первый решающий блок 14 реализует функцию преобразования, представленную на выхода первого решающего блока 14 сигнал, пропорциональный магнитной проницаемости . исслеуемого изделия, поступает на вход

второго 17 и третьего -20 решающих блоков, на один из входов индикатора 25 и на вход четвертого делителя 24, На второй вход решающего блока 17 поступает сигнал с фазового детектора 15, пропорциональный фазовому углу первой пространственной гармоники Во втором решающем блоке 17 реализуется функциональная зависимость, представленная на фиг.5 С выхода решающего блока 17 сигнал, пропорциональный обобщенному параметру X, поступает на вход третьего решающего блока 20 и через первый квадратор 18 на вход третьего делителя 19„ С выхода третьего решающего блока 20, который реализует функциональную зависимость, представленную на фиг о6, сигнал, пропорциональный

k{k Ai -j; -), где D - диаметр исследуемого изделия; d - расстояние между диаметрально противоположными проводйиками измерительных секций, поступает на один из входов делителя 21, на второй вход которого пос- тупает сигнал с первого амплитудного детектора 10. С выхода делителя 21 сигнал, пропорциональный диаметру D, поступает на второй вход индикатора 25 и на один из входов третьего делителя 19 через второй квадратор 23 о Сигнал с выхода третьего делителя 19 поступает на второй вход четвертого делителя 24, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный значению удельной электричес кой проводимости 6 исследуемого издлия о Этот сигнал поступает на третий вход индикатора 25.

Зависимости, представленные на фиго4-6, могут быть получены расчетным путем и реализованы с помощью решающих усилителей, выполненных в ви- де цифровых или аналоговых схем. В результате достигается раздельное измерение трех параметров ферромагниных цилиндрических объектов, их диаметр, удельную электропроводимость 6 и магнитную проницаемость ft.

Формулаизобретения

1„Устройство для измерения параметров цилиндрических электропроводя щих объектов, содержащее генератор.

10

15

20

25

.«

дд30

35

50

55

вихретоковый преобразователь, состоящий из возбуждающей и измерительной обмоток в виде рамок, вытянутых вдоль образукнцих цилиндрического каркаса, и блок обработки сигнала, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения трех параметров ферромагнитных объектов, проводники обеих противолежащих сторон возбуждающей рамки размещены на диаметрально противоположных сторонах цилиндрического каркаса, измерительная обмотка состоит из пяти секций, расположенных относительно плоскости возбуждающей обмотки с угловыми смещениями (, iff бО, Ч з 180, 1/4 240 и (/ 300° соответственно, первая и четвертая секции измерительной обмотки соединены последовательно-встречно и образуют первую группу секций, вторая, третья и пятая секции соединены последовательно-согласно и образуют вторую группу секций, блок обработки сигнала выполнен в виде первого амплитудного детектора, последовательно соединенных второго амплитудного детектора, подключенного входом к выводам первой группы секций, блока возведения в куб, делителя, подключенного вторым входом через первый амплитудный детектор к выводам второй группы секций, первого и второго решающих блоков, первого квадратора, второго делителя, третьего делителя, третьего делителя и трехканального индикатора, фазовращателя, фазового детектора, подклю-i. ченного опорным входом через фазовращатель к генератору, сигнальным входом - к выводам второй группы секций и выходами - к вторым входам первого и второго решающих блоков, второго квадратора, задатчика и четвертого делителя, подключенного первым входом к выходу второго амплитудного детектора, вторым входом-к задатчику и входом через первьй квадратор-к второму входу второго делителя,

2,Устройство поп,1 отличаю- щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, в. цилиндрическом каркасе преобразователя выполнено технологическое окно : между второй и третьей секциями вдоль образующей каркаса на всю его длину.

/3

11

«-1

Ю

(TLjp -ргтит

а

6,2O.t O.S Q.6 tfflPfi

0Ut. tf

22

16

15

lif

Л

25

18

2il

23

фаг. 2

Фи 3

KM