Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля с температурной компенсацией Советский патент 1989 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях при вихретоковом контроле изделий, измерений линейных и угловых перемещений в условиях г-еняющихся температур.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем расширения диапазона температурной компенсации.

На фиг Л приведена структурная схема предлагаемого вихретокового устройства для неразрушагощего контроля с температурной компенсацией; на фиг. 2 - схема реализации компенсатора температурной погрешности; на фиг. 3 и 4 - схемы реализации первого и второго коммутаторов соответственно.

Вихретоковое устройство содержит (фиГоО генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, первый коммутатор 3, детектор 4, второй коммутатор 5, генератор 6 тактовых импульсов,первый и второй интеграторы 7 и 8 и компенсатор 9 температурной погрешности. Генератор I, вихретоковый преобразователь 2, детектор 4 и второй коммутатор 5 соединены последовательноо Управляющий Бход вихретокового преоб4

СО

о

О) У1

3U

разоватштя 2 соединен с первым коммутатором 3, причем входы обоих коммутаторов 3 и 5 соединены с генератором 6 тактовых импульсов. Первый выход второго коммутатора 5 через первый интегратор 7 соединен с первы входом компенсатора 9 Второй выход второго компенсатора 5 через второй интегратор 8 соединен с вторым входо компенсатора 9, выход которого является выходом устройства.

Компенсатор 9 температурной погрешности (фиг ,2) состоит из двух компенсаторов 10 и 11 начального уров- ня, двух усилителей 12 и 14 и вычи- тателя 13. Выход одного из компенсатора, например компенсатора 10 начального уровня, связан через первый масштабный усилитель 12 с первым вхо дом вычитателя 13, а выход компенсатора 11 начального уровня связан с вторым входом вычитателя 13, выход которого соединен с входом второго масштабного усилителя 14.

Первый коммутатор 3 состоит (фиГоЗ) из конденсатора 15 и электронного ключа 16, который управляется тактовым генератором 6 Второй коммутатор 5 (фиг.4) состоит из инвертора 17 и двух ключей 18 и 19, поочередно открьшающихся с помощью тактового генератора 6

Вихретоковое устройство работает следующим образом,

Генератор 1 возбуждает вихретоко- вый преобразователь 2, измерительная катушка Которого является элементом резонансного колебательного контура. Рабочая точка выбрана на скло- не амплитудно-частотной характеристики (АЧХ)С С помощью первого коммутатор 3 путем поочередного подключения и отключения конденсатора к колебательному контуру сдвигают АЧХ так, чтобы обеспечить положение рабочей точки на противоположных склонах АЧХ.

Напряжения на измерительной катушке на разных склонах АЧХ различны:

и; и, + и,,;

U2 Uo + KQUBH,

и - вносимое напряжение, являющееся функцией воздействия объекта контроля на электрические параметры измерительной катушки; Kg - коэффициент, являющийся функцией добротности измерительной катушки, численно равный отношению вносимых напряжений на разных склонах АЧХ. При изменении температуры изменяется напряжение на измерительной катушке. С учетом воздействия температуры можно записать:

и, и„ - Ue« + и Uo - + м,,

где и - изменение вносимого напряжения вследствие влияния температуры;

К - коэффициент, численно равный отношению вносимых напряжений вследствие влияния температуры на разных склонах АЧХ.

При компенсации начального уровня отсюда следует

Ui - и, Кт

ви -

где и, Uj - Uo;

W и; - u,.

Сигнал с вихретокового преобразователя 2, продетектированньй детектором 4,подается на коммутатор 5,пред- назначенньй для раздельного вьоделе- ния продетектированных напряжений с ВТП на разных склонах АЧХ Напряжения после коммутатора 5 интегрируются интеграторами 7 и 8 и подаются на компенсаторы 9 и 10 начального уровня. Затем одно из них усиливается в К раз усилителем 11 и вычитается из другого вычитателем 12, После усиления в I/(KQ - К т) раз усилителем 13 получаем U, независящее от изменений температуры.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях при вихретоковом контроле изделий, измерении линейных и угловых перемещений в условиях меняющихся температур. Цель изобретения - повышение точности измерения и расширение диапазона температурной компенсации. Включив измерительную катушку вихретокового преобразователя в параллельный колебательный контур, периодически переключают реактивные элементы контура так, чтобы рабочая точка поочередно находилась на разных склонах амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) контура. Тогда вносимое напряжение определяется так: U_вн =U₂-U₁^.К00т / K_я-K_T, где U₁, U₂ - изменения напряжения на разных склонах АЧХ

K_T - КОЭФФИЦИЕНТ, РАВНЫЙ ОТНОШЕНИЮ ВНОСИМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ЗА СЧЕТ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ПОСТОЯННЫХ КОНТРОЛИРУЕМЫХ ПАРАМЕТРАХ НА РАЗНЫХ СКЛОНАХ АЧХ

K_Q - КОЭФФИЦИЕНТ, РАВНЫЙ ОТНОШЕНИЮ ВНОСИМЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПОСТОЯННОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ НА РАЗНЫХ СКЛОНАХ АЧХ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

D; и и;

напряжения на измерительной катушке на разных склонах АЧХ; начальное напряжение;

55 Формула изобретения

резонансный колебательный контур, и детектор, а также компенсатор температурной погрешности, отличаю- ще е с я тем, что, с целью повышения точности за счет расширения диа- пазона температурной компенсации,оно снабжено двумя коммутаторами, генератором тактовых импульсов и двумя интеграторами, выход генератора тактовых импульсов соединен через один из коммутаторов с входом вихретокового преобразователя и с одним из входов второго коммутатора, другой вход которого соединен с выходом детектора, а первый и второй выходы второго ком мутатора подключены через интеграторы соответственно к первому и второму входам компенсатора температурной погрешности, выход которого является выходом устройства.

УКК2

-.15

16

JL.

Фиг.З

Отб ,

фиг. i

От 6

18

К7

1д

К8