Устройство для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов Советский патент 1989 года по МПК G01N27/90 

.4 ел

СО

со

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля магнитной проницаемости и электропровод- нести ферромагнитных материалов.

Целью изобретения является повышение точности и скорости контроля параметров материалов за счет автоматизации подстройки рабочей часто- ты генератора.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2- временная диаграмма напряжений сигналов в различных цепях устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно перестраиваемый генератор 1, эталонный резистор 2, ключ 3, индуктивный датчик 4, второй вывод которого соединен с вторьм вы- ходом перестраиваемого генератора 1 , конденсатор 5, второй вьгеод которого соединен С общей точкой эталонного резистора 2 и ключа 3,амплитудньй детектор 6, второй вход которого соединен с первым выходом перестраиваемого генератора 1, и измеритель 7 частоты.

Устройство также содержит фильтр 8 низких частот, вход которого соеди нен С выходом амплитудного детектора 6, первый 9 и второй 10 компараторы, первьй вход каждого из которых соединен с выходом фильтра 8 низких частот, первый регулируемьш источник 11 опорного напряжения, выход которого соединен с вторыми входами первого 9 и второго 10 компараторов, соединенные последовательно дифференциальный усилитель 12, два входа ко торого соединены с выходами соответственно первого 9 и второго 10 компараторов 9 и 10, интегрирующий усилитель 13, сумматор 14, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора 1, второ регулируемый источник 15 опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом сумматора 14, и генератор 16 тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющим входом ключа 3.

Устройство работает следующим оразом.

Характеристики индуктивного дат- чика 4, емкость конденсатора 5 и номинальная частота перестраиваемого генератора 1 рассчитываются так, что удвоенное значение реактивного

сопротивления XL индуктивного датчика 4 равно реактивному сопротивлению Хс конденсатора 5

2Х 7е.

(1)

Рабочая частота управляемого напряжением перестраиваемого генератора 1 определяется параметрами его схемы и величиной входного напряжения, которое устанавливается вторым регулируемым источником 15 опорного напряжения. При включении устройства на выходе перестраиваемого генератора 1 появляется переменное напряжение поступающее на индуктивный датчик 4. На выходе генератора 16 тактовых импульсов формируются импульсы прямоугольной формы задан ной длительности, частота следования которых значительно (обычно на порядок) меньше рабочей частоты перестраиваемого генератора 1. Эти импульсы управляют работой полупроводникового ключа 3, который периодически разрывает цепь индуктивности датчика 4. Если при заданной вторым регулируемым источником 15 опорного напряжения частоте вьпсод ного напряжения перестраиваемого генератора 1 выполняется условие (1), то снимаемьй с эталонного резистора 2 и поступающий на вход амплитудного детектора 6 сигнал U ц не меняется по амплитуде. Это следует из уравнения для тока I в неразветвленной части цепи, состоящей из параллельно соединенных индуктивного датчика 4 и конденсатора 5, подключенных к источнику переменного напряжения

U-Vg2 + (b L - be)

(2)

где и - выходное напряжение генератора 1;

b - реактивная проводимость компенсирующего конденсатора;

g b - соответственно активная и реактивная проводимости индуктивного преобразователя. При удалении из цепи и включении в цепь индуктивного датчика 4, величина выражения ( be) не меняется, а следовательно, ае меняется и амплитуда сигнала UR на эталонном резисторе 2. В этом случае на выходе амплитудного детектора 6 формируется неизменный по амплитуде сигнал несущей частоты, равный номинальной частоте колебаний перестраиваемого генератора 1. Выходное напряжение фильтра 8 низких частот меньше напряжени и пор срабатывания компараторов 9

и 10, сигнал на выходе дифференциального усилителя 12 отсутствует, а выходное напряжение и„ интегрирующего усилителя 13 равно нулю. Результирующий сигнал на выходе сумматора 14, определяющий частоту колебаний напряжения перестраиваемого генератора 1, равен при этом по величине выходному напряжению первого регулируемого источника 15 опорного напряжения.

Отклонение контролируемого гара- метра от заданного значения, на которое первоначально была настроена схема, приводит к нарушению условия (1). Тогда при работе ключа 3 напряжение Ujj, U R становится модулированным по амплитуде (фиг. 2). Периодическое увеличение амплитуды сигнал Up по сравнению с исходным или, наоборот, уменьшение (сигнал Up) в момент удаления из цепи индуктивного датчика 4 соответствует отклонению контролируемого параметра в одну или другую сторону от заданного значения. В первом случае выходной сигнал Up фильтра 8 нижних частот имеет периодическое положительное превыше- |Ние над пороговым уровнем U р ком- Ьараторов 9 и 10. Первый компаратор 9, имеющий отклик на положительное превышение входного сигнала над установленным уровнем и POP срабатывания, начинает периодически срабатывать. На его выходе и на выходе дифференциального усилителя формируются положительные импульсы прямоугольной формы. Выходное напряжение Uj интегрирующего усилителя 13 уменьшается, и результирующее напряжение на выходе сумматора 14 увеличивается, частота колебаний выходного напряжения перестраиваемого генератора 1 увеличивается. Это .увеличение продолжается до тех пор, пока вновь начинает выполняться условие (1). Во втором случае начинает срабатывать второй компаратор 10, имею

3310

щий отклик на отрицательное превышение входного сигнала над установленным уровнем и pop срабатывания. На выходе дифференциального усилителя 12 появляются отрицательные и myльcы и а , выходное напряжение U интегрирующего усилителя 13 увеличивается, частота перестраиваемого генератора 1 уменьшается до величины, при которой вьтолняется условие (1).

Формула изобретения

Устройство для контроля физико- механических параметров ферромагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно перестраиваемый генератор, зталонньш резистор, ключ, индуктивный датчик, второй вывод которого соединен с вторым выходом перестраиваемого генератора, конденсатор, второй вывод которого соединен с общей точкой эталонного резистора и ключа, и амплитудный детектор, второй вход которого соединен с первым выходом перестраиваемого генератора, и измеритель частоты, отличающееся тем, что, с целью повьппения точности и быстродействия, устройство снабжено фильтром низких частот, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, первым и вторым компараторами, первый вход каждого из которых соединен с выходом фильтра низких частот, первьш регулируемым источником опорного напряжения, выход, которого соединен с вторым входом каждого из компараторов, соединенными последовательно дифференциальным усилителем, два выхода которого соединены с выходами соответственно первого и второго компараторов, интегриру- ющим усилителем и сумматором, выход которого соединен с управляющим входом перестраиваемого генератора, вторым регулируемым источником опорного напряжения, выход которого соединен с вторым входом сумматора, и генератором тактовых импульсов, выход которого соединен с управляющем входом ключа.

%

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности устройства и его быстродействия. В устройство введены фильтр 8 низких частот, компараторы 9 и 10, дифференциальный и интегрируюпщй усилители 12 и 13, сумматор 14, регулируемые источники 11 и 15 опорного напряжения и генератор 16 тактовых импульсов. В случае, если контролируемое свойство детали отклонилось от нормы, индуктивность датчика 4 меняется. Периодическое замыкание ключа 3 под действием тактовых импульсов приводит к появлению на входе компараторов 9 и 10 переменного напряжения. Если изменение свойства превысило предельное значение, амплитуда сигнала на входе компараторов 9, 10 превысит пороги их срабатывания, при этом усилителями 12 и 13 на сумматоре 14 формируют напряжение управления генератором 1. Частота генератора 1 меняется до тех пор, пока новое значение рабочей частоты не будет соответствовать собственной частоте контура, включающего индуктивньм датчик 4. 2 ил. (С сл

Ua

/гМ Я7ГМ-7ГЛ-л7ГА7ГЯТЛ

O/i

%

%

//Я2 i/i/

wt

Фиг.2.