Вихретоковый толщиномер Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

4ib Ю

О1 41

СО

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства где необ- ходимо измерять толпщны различньпс диэлектрических покрытий, нанесенных на немагнитные электропроводящие основания.

Цель изобретения - повышение точ- ности измерений за счет исключения температурного дрейфа коэффициента передачи логарифмического усилителя.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого толщиномера.

Вихретоковый толщиномер содержит последовательно соединенные автогене ратор 1, вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3 амплитудный детектор 4, логарифмический уси- литель 5, делитель 6 напряжений и индикатор 7, пьследовательно соединенные источник 8 опорного напряжения, сумматор 9, второй вход которо- ;го подключен к выходу логарифмичес- кого усилителя 5, а выход - к втором iвходу делителя 6 напряжений.

Вихретоковый толщиномер работает следующим образом.

Автогенератор 1 питает синусо- идальным током преобразователь 2, сигнал с измерительной обмотки которого, появляющийся при взаимодействи {преобразователя с объектом, усилива- ется усилителем 3 и детектируется амплитудным детектором 4, после чего логарифмируется логарифмическим усилителем 5. Выходной сигнал последнето, пропорциональный величине In А, поступает на первый вход делителя 6 напряжений и одновременно на второй вход сумматора 9. Выходной сигнал сумматора 9, пропорциональный величине

Vo

+ InA,

где V( - выходное напряжение источника 8 опорного напряжения;А - нормированная амплитуда

вносимого напряжения, прступает на второй делитель 6 напряжений, выходной сигнал которого, пропорциональный величине V ci

л, InA

- поступает на индикатор Von +1ПА

7, шкала которого калибруется в йдиницах измерения толщины h.

Вносимое в накладной преобразователь напряжение можно выразить слег дующим образом:

., .., X-W+jftZ -2ЛЬ J r Trffef

А

где 1 - постоянная;

f

i R«;

где D - диаметр контура максимальной плотности вихревых токов D 2(Rff+Kh), при этом К - постоянная; - - круговая частота; удельная электропроводность

Г мсм I

в нашем случае 1. Тогда (Vj А rxe-2-Л .

Однако истинная зависимость A(h) описывается выражением приближённо, что также является следствием того, что диаметр контура максимальной плотности вихревых токов зависит от зазора.

Такая зависимость будет учтена, если параметр Д представить в виде

I

Л -|, г и-„||.

1+Kjh

где К и К - постоянные, причем

Кг 0,13. Тогда из выражения для А с учетом

А запишется ., .

. у. А ч е

где Kj - постоянная.

Решение этого уравнения относительно h имеет вид

h l+CilnA

где h - толщина покрытия (зазор);

С, С - постоянные. На практике в йиду -простоты реализации и высокой точности генерации логарифмической функции преобразования сигнала (ФПС), получают логарифмические усилители с включением дифференциальной транзисторной пары в обратную связь операционного усилителя .,

31425А31

Функция преобразователя ФПС входных сигналов такого усилителя имеет вид

V N fr-t-ic PTlnA N+lnA

1пА

t f,

- постоянная;

температурный потенциал; f(t).

о

Выходное напряжение источника опорного напряжения также эйвисит , причем Vo нЧ -г , где N - постоянный коэффициент.

На основании изложенного одним из основных достоинств предлагаемой ФПС является то, что ее структура позволяет эффективно исключить мультипликативную температурную погрешность всего измерительного тракта.

Действиетельно, учитывая ФПС .логарифмического усилителя 5 и зависимость опорного напряжения, от , выходное напряжение делителя 6 напряжений (V) можно выразить следующим образом:

т

10

20

где Kj и К. -постоянные.

Из этого выражения следует, что показания индикатора 7 не зависят от температурной нестабильности коэффициента передачи логарифмического усилителя 5 и пропорциональны измеряемой толщине h покрытия.

. -Исключить температурный дрейф коэффициента передачи логарифмического усилителя наилучшим образом

15 можно, если вместо диодов, входящих в источник опорного напряжения 8, использовать транзисторы в диодном включ ении, выполненные в одном интегральном корпусе с дифференциальной транзисторной парой, входящей.в логарифмический усилитель.

Ввиду независимости показаний такого толщиномера от изменений температуры окружающей среды он может

25 быть использован в самых различных температурных условиях.