Устройство для неразрушающего контроля Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

1

Изобретение относится к методам 1|еразрушающего контроля и может быть 1 спользовано для определения толщины Диэлектрического покрытия на ферромагнитных изделиях, вьтолненных в аиде пластин и лент, например, электроизоляционного покрытия на ленте Электротехнической стали,

; Целью изобретения является расши- функциональных возможностей 5 стройства за счет измерения толщины Немагнитного покрытия на ферромагнитном основании.

На чертеже представлена структур- |гая схема предлагаемого устройства.

I Устройство для неразрушающего- Контроля содержит U-образный магни- ропровод с намагничивающей обмот- ой 2, второй и образньщ магнитопро- фод 3 с компенсационной обмоткой 4, Остановленные торцами навстречу друг .ругу с зазором 5, предназначенным щя размещения в нем контролируемого изделия 6, измерительную обмотку , размещенную на первом U-образном йагнитопроводе 1, расположенный меж- стержнями и-образных магнитопро- бодов и 3 в зоне рабочего зазора 15 датчик 8 потока, соединенный с ним индикатор 9 магнитного потока, токо- fcbeMHbtfi резистор 10, первый и второй Источники 11 и 12 тока, к выходам jcoTopbK подключены соответственно на Магничивагощая и компенсацисйнная об- Нотки 2 и 4, индикатор 13 контролируемого параметра, вычитающий блок 14, подключенньй к его входу, второй индикатор 15 магнитного потока, второй и третий вычитающие блоки 16 и 1 блок 18 задания потока, блок 19 задания магнитодвижущей силы, -масштабирующий блок 20 и два вьшрямителя 21 и 22, при этом измерительная обмотка 7 через первый выпрямитель 21 подключена к первому входу второго вчитающего блока 16, второй вход которого соединен с выходом блока 18, а выход второ.го вычитающего блока 16 соединен с управляющим входом первого источника 1 тока, второй выпрямитель 22 входом соединен с намагничивающей обмоткой 2 и токосъемьшм резистором 10, а выходом - с первыми входами первого и третьего вычитающих блоков 4 и 17, выход последнего соединен с вторым ивдикатором 15 потока, а выход блока 19 задания магнитодвижущей силы подключен к второ

0

5

0

5

30

35

40

45

50

55

му входу третьего вычитающего блока 17 и через масштабирующий блок 20 - к второму входу первого вычитающего блока 14.

Устройство для неразрушающего : контроля работает следукяцим образом.

В калибровочном цикле, который осуществляется с целью подготовки устройства к работе, магнитопроводы 1 и 3 замыкают друг с другом (без пластины с электроизоляционным покрытием), в результате чего образуется замкнутая магнитная цепь. При этом протекание переменного синусоидального тока с амплитудой I по намагничивающей обмотке 2 от источника 11 тока, при отключенном источнике 12, вызьгеает перемагничивание идентичных магнитопроводов 1 и 3 с амплитудой магнитного потока равной Ф, что обуславливает появление в измерительной обмотке 7 переменной ЭДС, которая преобразуется выпрямителем 21 в постоянный уровень напряжения 11 К Ф, где К, - коэффициент пропорциональности, зависящий от параметров обмотки 7 и выпрямителя 21. Уровень и поступает на второй вход второго вычитающего блока 16, на первом входе которого с помощью блока 1§ задания потока устанавливает уровень напряжения и К Фр , где Ф - заданное для работы устройства оптимальное значение магнитного потока. При этом разностный сигнал с выхода вьтитающего блока 16 воздействует через управляющий вход На источник 11 тока таким образом, что в замкнутой магнитной цепи устанавливается значение потока с амплитудой Ф Ф , что соответствует нулевому уровню на выходе вычитающего блока 16.

Для рассматриваемой магнитной цепи и установившемся режиме ( ) справедливо соотношение

F Ф 2R (1) 1 о м

где F - значение магнитодвижущей

силы (МДС), создаваемой источником 11 в обмотке 2j магнитное сопротивление маг- нитопровода I (или идентичного ему магнитопровода 3) при амплитуде магнитного потока равной Ф. Переменное напряжение с токосъемного резистора 10, пропорциональное

R - м

- 314

величине НДС F , преобразуется вьтря- мителем 22 в постоянный уровень напряжения, поступающий на первый вход третьего вычитающего блока 17 и равный Uj К F ,.где К - коэффициент пропорциональности, зависящий от числа витков обмотки 2, сопротивления токосъемного резистора 10 и коэффициента передачи выпрямителя 22. На выходе блока 19 задания МДС и соответственно на втором входе третьего вычитающего блока 17 устанавливают уровень постоянного напряжения, равный уровню и 3, что соответствует нулевому уровню на выходе вычитающего блока 17 и соответственно нулевому показанию индикатора 15. Уровень Ц- преобразуется масштабирующим блоком 20 в уровень

Ь

г

или в соответствии с соотношением (1)

U4 . (2) который поступает на второй вход первого вычитающего блока 1А.

Таким образом, в процессе подготовки устройства к работе на втором входе первого вычитающего блока 14 формируется постоянный уровень напряжения, пропорциональньй величине магнитного сопротивления R магнитоГЛ

провода 1 при амплитуде потока в маг- нитопроводе Ф Ф.

В процессе из1 ерений между полюсами магнитопроводов 1 и 3 в зазор 5 помещается контролируемое изделие 6 из ферромагнитного материала с диэлектрическим покрытием и включается источник 12 переменного тока, созда- юошй через компенсационную обмотку 4 .-переменный магнитный поток, синфазньй с магнитным потоком, создаваемым источником 11 (благодаря подключению источников 11 и 12 к одному источнику напряжения). Изменением амплитуды тока источника 12 достигается равенство нулю магнитного потока в ферромагнитном изделии 6, что соответствует эквипотенциальности точек а и Ъ и соответственно отсутствию сигнала на выходе датчика 8 потока и нулевому показанию индикатора 9 нуля. При этом схема автоматического поддержания заданной величины потока в магни- топроводе 1, обеспечивает амплитуду потока Ф Фо в первом магнитопрово5043

де 1, а значит и равенство магнитного сопротивления магнитопровода 1 величине R j. .

В связи с эквипотенциальностью Tof- чек а и Ъ для замкнутой магнитной цепи, образованной магнитопроводом 1, ферромагнитным изделием 6 и участками диэлектрического покрытия под полюса10 ми магнитопровода 1, справедливо соотношение

F 2R),

(3)

где R - магнитное сопротивление участка диэлектрического

покрытия под одним полюсом магнитопровода I , F - значение магнитодвижущей

силы в обмотке 2, обеспечи20 вающее поток Ф в магнито- проводе 1 при отсутствии потока в изделии 6, На выходе вьшрямителя 22 формируется уровень постоянного напряжения 25 и J о вычитающего блока 14, на втором входе которого в процессе подготовки устройства к работе установ лен уровень напряжения

It - г

30

и, К,2

В результате на выходе первого вычитающего блока 14 и соответственно на входе индикатора 13 толщины покрытия формируется уровень постоянного напря- 35 жения

и и, -и, )

или с учетом соотнощений (l) и (З)

Ug 2Ro W С учетом того, что магнитное сопротивление R определяется известным

J.

- s

(5)

1 - толщина покрытия,

S - площадь сечення полюса маг™

нитопровода 1| fU - магнитная постоянная.

показания индикатора 13 пропорциональны толщине диэлектрического покрытия с точно известным коэффициентом, пропорциональности.

В данном устройстве обеспечивается независимость результатов от вариаций толщины контролируемого изделия и его магнитных свойств путем исклю51415043

ения их из числа факторов, определяос во щи ма вт вт ми

ющих выходной параметр, что позволяет осуществить компенсационный принцип работы устройства.

Формула изобретения

; Устройство для неразрзтпающего I контроля, содержащее и-образный маг- нитопровод с намагничивающей обмот- ;кой и второй и-образный магнитопро- |вод с компенсационной обмоткой, ус- |тановленные торцами навстречу друг Iдругу с зазорбм, предназначенным для размещения в нем контролируемого изделия, измерительную обмотку, размещенную на первом Ш-образном |магнитопроводе, расположенный между ;стержнями tl-образных магнитопроводов в зоне рабочего зазора датчик пото- |ка, соединенный с ним индикатор маг- |нитного потока, токосъёмный резис- ;тор, первый и второй источники тока, выходам которых подключены соот- етственно намагшгчивающая и компенсационная обмотки, индикатор контролируемого параметра, вычитающий блок и подключенный к его выходу ин- )икатор контролируемого параметра.

отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения толщины немагнитного, покрытия на ферромагнитном основании, оно снабжено вторым индикатором магнитного потока, вторым и третьими вычитающими блоками, блоками задания потока,блоком задаQ ния магнитодвижущей силы,масштабирующим блоком и выпрямителями ,изме- рйтещ нд;1, обмотка через первый выпрямитель подключена к первому входу второго вычитающего блока, втог рой вход которого соединен с выходом задания потока, а выход второго вычитающего блока соединен с управляющим входом первого источника тока, выпрямитель входом соединен с намаг0 ничивающей обмоткой и токосъемным резистором, а выходом - с первыми входами первого и третьего вычитающих блоков, выход соединен с вторым индикатором потока, а выход бло5 ка задания магнитодвижущей силы подключен к второму входу третьего вычитающего блока и через масштабирующий блок - к второму входу первого вычитающего блока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения толщины диэлектрического покрытия на ферромагнитных изделиях в форме пластин и лент, например на ленте электротехнической стали. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства, что достигается за счет обеспечения возможности измерения толщины немагнитного покрытия на ферромагнитном основании. В процессе работы данного устройства между полюсами U-образных магнитопро- водов 1, 3 в зазоре 5 помещают контролируемое изделие 6 из ферромагнитного материала. Включается источник 12тока, создающий через компенсационную обмотку 4 магнитный поток, синфазный с магнитным потоком, создаваемым источником 11 тока и намагничивающей обмоткой 2. Схема устройства автоматически поддерживает задан- ную величину потока в магнитопроводе 1. За счет использования компенсационного принципа работы устройство позволяет обеспечить возможность по лучения выходного параметра, пропорционального толщине контролируемого покрытия, т.е. показания индикатора 13контролируемого параметра пропор- j циональны толщине диэлектрического :покрытия независимо от неравномерности толщины ферромагнитного основания, а также изменения его магнитных свойств, что способствует повышению точности измерений и расширяет функциональные возможности устройстства. 1 ил. СД Ьо