Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля электропроводных изделий Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

-

(Л

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля удельной электропроводности и толщины неферромагнитных металлов. Целью изобретения является расширение диапазона отстройки от изменений зазора и повышение точности измерений. В устройство дополнительно введены N измерительных каналов, каждый из которых содержит сумматор 8, фазовращатель 9 и формирователь 10. В каждом дополнительном измерительном канале выходное напряжение суммируется с выходным напряжением преобразователя 2 так, чтобы максимум фазы выходного напряжения сумматоров 8 находился в середине одного из N поддиапазонов. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значения разности фаз во всех каналах. Посредством схем исключающее ИЛИ 11, схемы ИЛИ 12 и преобразователя 13 интервала в код выделяется большее значение разности фаз между опорным напряжением и выходным напряжением измерительного канала, т.е. осуществляется автоматическое расширение диапазона отстройки от зазора между преобразователем 2 и контролируемым изделием. А преобразователь 13 интервала времени в код совместно с цифровым индикатором 5 позволяет повысить точность измерения. 2 ил.

г

л

1

8

8

10

4

-

Я

11

-

13

12

СЛ

О СО СП

1C.

10

И

Фиг.1

ррватель 10. В каждом дополнительном измерительном канале выходное напряжение суммируется с выходным напряжением преобразователя 2 так, чтобы максимум фазы выходного напряжения сумматоров 8 находился в середине одного из п поддиапазонов. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значения разности фаз во всех каналах. Посредством схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, схемы ИЛИ 12 и преобразовате

Изобретение относится к неразрушающему контролю; в частности к контролю удельной электропроводности и толщины неферромагнитных металлов.

Целью изобретения является расширение диапазона отстройки от изменений зазора и повышение точности измерений.

На фиг.. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - зависимости показаний индикатора от зазора между преобразователем и контролируемым изделием.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, преобразователь 2 и измерительный канал (не показаны), включающий подключенный к преобразователю 2 усилитель 3 и последовательно соединенные фазовый детектор 4 и индикатор 5, а также опорный канал 6, формирователь 7, включенный между выходом усилителя 3 и входом базового детектора 4, п дополнительных измерительных каналов (не показаны), каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора 8, фазовращателя 9 и формирователя 10, первые входы сумматоров 8 подключены к выходу усилителя 3, а вторые - к выходу преобразователя 2, фазовый детектор 4 выполнен в виде (п -I- 1) схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, первыми входами подключенных к выходам формирователей 10, второй вход первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 подключен к выходу опорного канала 6, а вторые входы каждой из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - к выходу формирователей 7 и 10 предыдущего измерительного канала, схемы ИЛИ 12, соединенной входами с выходами схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, преобразователь

527

10

-V

ля 13 интервала в код выделяется большее значение разности фаз между опорным напряжением и выходным напряжением измерительного канала, т.е. осуществляется автоматическое расширение диапазона отстройки от зазора между преобразователем 2 и контролируемым изделием. А преобразователь 13 интервала времени в код совместно с цифровым индикатором 5 позволяет повысить точность измерения. 2 ил.

5

0

0

5

0

5

0

5

13 интервала времени в код, подключенный входом к выходу схемы ИЛИ 12, а выходом - к индикатору 5, при этом усилитель 3 выполнен избирательным.

Устройство работает следующим образом.

Напряжение с генератора 1 поступает на возбуждающую обмотку (не показана) преобразователя 2. Напряжение со встречно включенных измерительной и компенсационной обмоток (не показаны) через избирательный усилитель 3 и формирователь 7 прямоугольного напряжения поступает на первый вход фазового детектора 4. Измерительная . и компенсационная обмотки преобразователя 2 расположены на одной оси симметрично относительно возбуждающей обмотки. На вход опорного канала 6 поступает напряжение с компенсационной обмотки, удаленной от контролируемого изделия на большее расстояние. С выхода канала 6 прямоугольное напряжение поступает на опорный вход детектора 4 .

Для создания экстремальности зависимости фазы выходного напряжения преобразователя 2 напряжение UK компенсационной обмотки выбрано больше начального напряжения U0 измерительной обмотки. Величина начального небаланса преобразователя 2 выбрана такой, чтобы экстремум фазы находился вблизи верхней границы диапазонов зазоров между преобразователем 2 и контролируемым изделием.

Весь диапазон изменения зазора разбит на равные поддиапазоны. Число измерительных каналов (включая , основной) равно числу поддиапазонов. В дополнительных измерительных каналах величина добавочно о напряжения,

поступающего на входы сумматоров 8 с выхода преобразователя 2, выбирается такой, чтобы максимум фазы выходных напряжений сумматоров 8 находился в середине соответствующего поддиапазона изменения зазора. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значения разности фаз выходных напряжений всех измерительных каналов относительно опорного напряжения канала 6. Формирователи 7 и 10 преобразуют синусоидальные напряжения в прямоугольные, поступающие на входы схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. На выходе первой схемы 11 формируются прямоугольные импульсы, длительность которых зависит от разности фаз между выходными напряжениями формирователя 7 и опорного канала 6. За один период формируется два импульса по передним и. задним фронтам прямоугольных напряжений. Это позволяет уменьшить влияние изменения амплитуды выходного напряжения преобразователя 2 на точность измерения фазы.

На выходе каждой из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 длительность прямоугольных импульсов зависит от разности сЬаз между выходными напряжениями последующего и предыдущего измерительных каналов, при этом, если разность фаз отрицательна, на выходе схемы ИЛИ 12 длительность выходных импульсов возрастает на величину, пропорциональную этой разности фаз. При положительной разности фаз длительность выходных импульсов схемы ИЛИ 12 остается прежней, зависящей от предыдущих измерительных каналов.

На выходе схемы ИЛИ 12 при любом зазоре формируются прямоугольные импульсы с максимальной длительностью, соответствующей измеряемому параметру. Преобразователь 13 интервала в код преобразует длительность импульсов в параллельный код, поступающий на цифровой индикатор 5.

Количество измерительных каналов зависит от точности измерения и диапазона изменения зазора. Удвоение числа измерительных каналов позволяет вдвое расширить диапазон зазоров при прежней точности.

На фиг. 2 изображены экспериментально полученные зависимости показаний толщиномера легкосплавных бурильных труб от зазора. Пунктирной линией показана зависимость однока0

нального толщиномера и оплошной - с

тремя дополнительными измерительными каналами. Радиус возбуждающей обмот- ки ВТП R. 17 мм, а измерительной Ни 14 мм. Диаметр контролируемых труб 147 мм, удельная электропроводность 20 МСн. Построение толщиномера по предлагаемой схеме с тремя дополнительными измерительными каналами позволяет измерять толщину стенки труб с погрешностью J 1% при изменении зазора от 2 до 15 мм и неизменной удельной электропроводности.

Предлагаемое устройство позволяет в несколько раз увеличить диапазон отстройки от зазора и может применяться для измерения удельной электропроводности и толщины неферромагнитньгх металлов

5

0

Формула изобретения

Вихретоковое устройство для нераз5 рушающего контроля электропроводных изделий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь и измерительный канал, включающий подключенный к преобразователю усили- тель и последовательно соединенные фазовый детектор и индикатор, а также опорный канал, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона отстройки от изменений зазора и повышения точности измерений,

5 оно снабжено формирователем, включенным между выходом усилителя и входом фазового детектора, дополнительными измерительными каналами, каждый из которых состоит из последовательно

0 соединенных сумматора, фазовращателя и формирователя, первые входы сумматоров подключены к выходу усилителя, а вторые - к выходу преобразователя, фазовый детектор выполнен в виде

5 п + 1 схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первыми входами подключенных к выходам формирователей, второй вход первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу опорного канала, а вторые входы каж0 дои из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - к выходу формирователя предыдущего измерительного канала, схемы ИЛИ, соединенной входами с выходами схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, преобразовате5 ля интервала времени в код, подключенного входом к выходу схемы ИЛИ, а выходом - к индикатору, а усилитель выполнен избирательным.

Ю,0

ьТ,мм

0,5

V/,5

Фиг.2

tf«2hlRB

V