Накладной электромагнитный преобразователь для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

)в

01

оэ

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к измерению толщины неэлектропроводящих покрытий плоских токопроводящих изделий. Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя за счет дополнительного использования реакции измеряемого объекта на электрическую составляющую электромагнитного поля преобразователя. Дпя достижения поставленной цепи преобразователь содержит генераторную катушку 2, четыре измерительные катушки 3, 4 и 6, 7 попарно равного диаметра, установленные соосно и соединенные попарно последовательно-встречно, и металлический немагнитный электрод 9, размещенный в каркасе 1 на рабочей поверхности преобразователя диаметром, равным внутреннему диаметру генераторной катушки, а также схему обработки сигнала. Индуцируемые на поверхности металлического основания 14 заряды создают собственное электрическое поле. Соотношение получаемых напряжений катушек 3,7 и 5,4 и напряжения на металлическом электроде 9 повышает чувствительность контроля за счет вклада в механизм измерения электрической составляющей электромагнитного поля преобразователя. 2 ил. i С

Фи9.1

Изобретение относится к неразру- Шс)1ющему контролю, в частности к изме- рфнию толщины неэлектропроводящих пфкрытий любых плоских токопрододя- изделий, и является усовершенст- вАванием изобретения по авт. св. № 1097890.

Целью изобретения является по выше- нфё чувствительности преобразователя за счет использования реакции измеряемого объекта на электрическую составляющую электромагнитного поля преобразователя.

На фиг. 1 показана конструкция накладного электромагнитного преоб- р,13ователя; на фиг. 2 - блок-схема электр.омагнитного преобразователя.

Электромагнитный преобразователь с эдержит каркас 1 из диэлектрического материа;ла, размещенную в нем генераторную катушку 2, две измерительные катушки 3 и 4, размещенные в трубчатом каркасе 5, две измерительные катушки 6 и 7, размещенные в трубчатом каркасе 8, металлический немагнитный злектрод 9, размещенный на рабочей поверхности преобразователя в каркасе 1, генератор 10, подключенный выходом к генераторной катушке 2, блок 11 вычитания, соединенный одним вхо- л1ом с одной из пар измерительных ка- т|ушек б и 4, а другим входом - с ме- т|аллическим электродом 9, и блок 12 и|змерения, один вход которого соеди- йен с выходом другой пары измери- 1 ельньгх катушек 3 и 7, а другой - с Е|ЫКОДОМ блока 11 вычитания. Измерительные катушки 3, 7 и 6, 4 (ключены между собой последовательно ri встречно. Измерительные катушки 3,6 И 4,7 расположены соосно возбуждающей и|атушке 2. При измерениях преобразователь размещается на поверхности Объекта измерения, состоящего из измеряемого неэлектропр оводящего покрытия 13 и металлической основы 14.

Электромагнитный преобразователь 1 аботает следующим образом.

Измеряемый объект отсутствует. Ток 1 енераторной катушки 2 создает элект- 1 омагнитное поле, которое индуцирует taC в измерительных катушках 3,6, 4 l 7, напряжение измерительной катуш- 1|М 3 устанавливается равным напряже- ijtHK) катушки 7. Преобразователь разме- Йается на неэлектропроводящем покрытии 13. Напряжение, снимаемое с последовательно и встречно включенных ка0

0

тушек 3 и 7, пропорн ионально разности магнитных потоков, пересекаЛищх контуры катушек 3 и 7. Этот разностный поток проходит через баковую поверхность усеченного Kotfyca, образованного катушками 3 и 7. Аналогично получи ют напряжение, снимаемое с катушек 6 и 4. В сечении, проходящем через ось катушек, боковые поверхности усеченных конусов, образованных катушками Э 7 и 6,4 находятся под некоторым углом, При этом напряжение на катушках 3,7 и 6,4 пропорционально взаимно перпен дикулярным составляющим напряженности магнитного поля, проходящего через точку пересечения образуюш 1х конусов. Этб значит, что по соотношению напряжений на катушках 3, 7 и 6, 4 можно определить направление вектора напряженности магнитного поля. При изменении измеряемого покрьп ия 13 изменяются направление вектора и величина соотношения напряжений катушек

5 3,7 и 6,4.

Одновременно индуцированные на поверхности металлического основания 14 заряды создают собственное электрическое поле, напряженность кот рого

п в любой точке обратно пропорциональна расстоянию до зарядов (до металлического основания 14), т.е. толщине покрытия 13. Это поле индуцирует заряды на электроде 9, т.е. создает пропорциональное напряженности поля напря жение относительно земли, так как

электрод 9 через блоки 11 и 12 связан с землей.

При этом величина напряжения на электроде 9 возрастает с уменьшением толщины покрытия 13. Соотношение напряжений измерительных катушек 3, 7 и 6, 4 также возра.стает с умсньшением- толщины покрытия 13. Следовательно, если вычесть из напряжения катушек

6 и 4 напряжение на электроде 9, то при той же покрытия 13 соотношение напряжений 3, 7 к о, 4 увепи- чивается и чувствительность преобразователя возрастет. Некоторый вклад в

0 напряжение на электроде 9 вносит

электрическое поле, созданное поляризованными зарядами тш покрытии 13, Однако он очень мал по сравнению с напряжением, создаваемым электр счес5 КИМ полем металла осн.озанля 14, поэтому им можно пренебречь.

Сигнал, снимаемый с катушек 5 и 4 и электрода 9, поступает на блок 11

0

вычитания, где происходит сравнение магнитной и электрической составляющих поля. Полученный суммарный сигнал и сигнал с другой пары катушек 3 и 7 поступают на блок 12 измерения.

Сущность измерения заключается в следующем. Определяются соотношения величин: А - сигнал с катушек 3 и 7; В - сигнал с катушек 6 и 4; С - сигнал с электрода 9. Полезный сигнал

определяется по выраже шю ---. Все

В-С

величины в этом выражении зависят от толщин контролируемого покрытия. При любых измерениях наличие составляющей С увеличивает полезный сигнал, а следовательно, чувствительность преобразователя. Блок 11 вычитания представляет собой дифференциальный усили10

л

тель, а блок 12 измерения может быть выполнен по схеме операционного усилителя .

Формула изобретения

Накладной электромагнитный преобразователь для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий по авт.св. К 1097890, отличающийс.я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен металлическим немагнитным электродом, размещенным

на рабочей поверхности преобразователя, и блоком вычитания, один вход которого соединен с одной из пар и измерительных катушек, другой вход - с металлическим электродом, а его выход является выходом преобразователя.

/;

12

Фиг2