Толщиномер диэлектрических покрытий Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 

ел vj

00

со со Изобретение относится к измерительной -технике и может быть использовано для измерения толщины диэлектрических покрытий, например защитных покрытий нефтепромысловых труб.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния параметров основы изделия.

На чертеже показана структурная схема толщиномера диэлектрических покрытий.

Толщиномер диэлектрических покрытий содержит последовательно соединенные автогенератор 1, вихретоковый преобразователь 2, селективный усилитель 3, сумматор 4, индикатор 5, между вторым входом сумматора 5 и автогенератором 1 последовательно соединены формирователь 6 опорного напряжения и фазочувствительный детектор 7. Второй автогенератор 8, синхронно работающий на частоте, нечетно кратной частоте автогенератора 1, последовательно подключен к второму вихретоковому преобразователю 9, селективному усилителю 10, умножителю 11 частоты, второму фазо- чувствительному детектору 12, выход которого подключен к третьему входу сумматора 4, а второй вход фазочув- ствительного детектора 12 соединен с усилителем 3.

Толщиномер работает следующим образом..

При контроле толщины покрытия автогенератор 1 обеспечивает питание преобразователя 2 синусоидальным током, с измерительной обмотки преобразователя 2 усилителем 3 формируется напряжение, которое поступает на сумматор 4.

На другой вход сумматора 4 поступает напряжение, пропорциональное сдвигу фазы фазочувствительного де- тектора 7. Сдвиг фазы определяется относительно источника опорного напряжения 6. На третий вход сумматора 4 вводится сформированное напряжение пропорциональное потерям на вихревые токи основы изделия. Это напряжение формируется следующим образом. Автогенератор 8, синхронно работающий на частоте, нечетно кратной частоте автогенератора 1, обеспечивает пита- нйе синусоидальным током преобразователя 9, с измерительной обмотки которого из сигнала сложной формы (при контроле толщины диэлектрика на ферромагнитной основе) селективным усилителем 10 выделяется напряжение частоты, кратной частоте автогенератора 8, которое с помощью умножителя 11 частоты формирует напряжение частотой, равной частоте усилителя 3.

Далее с помощью второго фазочувствительного детектора 12 формируется напряжение, пропорциональное потерям на вихревые токи в основе изделия. Полученное напряжение поступает на третий вход сумматора 4. Таким образом, вводится поправка в сумматор 4 и за счет этого повышается точность контроля толщины диэлектрических покрытий.

Сущность изобретения, например при контроле изделий с ферромагнитной основой, заключается в следующем.

Возбуждающие обмотки двух вихрето- ковых преобразователей в отдельности питаются синусоидальными токами синхронно работающих генераторов частот Јц и f2, где f4 - частота первого автогенератора, f2 - частота второго автогенератора, при этом f4 f2 и f4 нечетнократна f.

Изменение составляющих выходного напряжения первого преобразователя от толщины диэлектрических покрытий и основы изделия используется для получения информации о толщине

Uz k,UU, + , ,

где U - напряжение на выходе сумматора;

AU, - изменение напряжения первого преобразоватепя; М|(- изменение фазы напряжения

первого преобразователя относительно генератора тока; k - масштабные коэффициенты выбираются при настройке устройства.

При этом напряжение на выходе сумматора зависит не только от толщины покрытия, а также от потерь на вихревые токи основы изделия.

Поправка к И , зависящая от потерь на вихревые токи, формируется следующим образом.

С обмотки второго преобразователя, который жестко связан с первым вих- ретоковым преобразователем, из напряжения сложной формы (вследствие ферромагнитной основы изделия), которое

10

15

51573337

может быть представлено рядом Фурье, содержащим только нечетные гармоники, вторым селективным усилителем выделяется одна из составляющих гармоник основного напряжения частотой f2, а затем умножителем частоты формируется частота селективного усилителя. Напряжение умножителя частоты и пер- вого селективного усилителя поступает на входы второго фазочувствитель- ного детектора, напряжение на выходе которого дф , пропорционально потерям на вихревые токи основы изделия.

Можно показать, что &Ф пропорционально потерям на вихревые токи следующим образом. Если принять во внимание, что в технике слабых токов принято выражать магнитные потери через угол магнитных потерь, равный углу между синусоидальным током, создающим поле, перемагничивающее сердечник, и переменным потоком индукции в этом сердечнике, то магнитные потери можно разбить: потери на гистерезис и вихревые токи.

Потери на гистерезис зависят от первой степени частоты питающего напряжения, а потери на вихревые токи - от второй степени этой же частоты,. тогда

ЬУг

ЛЧ1,

iifi . . - а (f f 1 -f - /Mf 2- f,),

учитывая, что f, начив Д Рп k

и

k . и

f - const k,

и

k4 обозз Ц г - k4 ДСЛ , где const, окончательно имеем

/3(fz- f,). A0Разность фаз Д1/ выходных обмоток напряжений двух преобразователей, питающихся токами разной частоты f4 и Ј2, пропорциональны потерям на вихревые токи основы изделия.

Формула изобретения

20

25

30

Alf, oi - f ,

Alf2 ei f2

где Дс(

+ /V f

+ (Ь f

t

2 2

- изменение фазы напряжения первого вихретокового преобразователя относительно генератора тока с частотой

f2;

ktft-- изменение фазы напряжения

второго преобразователя относительно генератора тока с частотой fЈ; сС и А - соответственно потери на

гистерезис и вихревые токи основы изделия

После деления равенства (1) на f и равенства (2) на f z, произведя вычитание, получим следующее:

Редактор С.Патрушева

Толщиномер диэлектрических покрытий, содержащий последовательно соединенные автогенератор, вихретоковый преобразователь, селективный усилитель, сумматор, последовательно соединенные второй вихретоковый преобразователь и второй селективный усилитель, два фазочувствительных детектора, формирователь опорного напряжения, подключенный к выходу автогенератора и к опорному входу первого фазочувствительного детектора, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точнос(-1) ти измерения за счет уменьшения влияния параметров основы изделия, он

(2) ,с снабжен вторым автогенератором с частотой, нечетно краткой частоте первого автогенератора,подключенным к входу второго вихретсковогс преобразователя, умножителем частоты, подключенным между выходом второго селективного усилителя и сигнальным входом второго фазочувствительного детектора, при этом выход первого селективного усилителя соединен с сигнальным входом первого фазочувствительного детектора и с опорным входом второго фазо- чувствительного детектора, выходы которых подключены к второму и третьему входам сумматора соответственен но, а выход сумматора соединен с индикатором.

Составитель О.Барышникова

Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

35

40

45

ЬУг

ЛЧ1,

iifi . . - а (f f 1 -f - /Mf 2- f,),

f, k

и

f - const k,

и

обозз Ц г - k4 ДСЛ , где t, окончательно имеем

/3(fz- f,). A0Разность фаз Д1/ выходных обмоток напряжений двух преобразователей, питающихся токами разной частоты f4 и Ј2, пропорциональны потерям на вихревые токи основы изделия.

Формула изобретения

20

25

30

,с ен

35

,с ен

40

,с ен

45

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерения толщины диэлектрических покрытий путем уменьшения влияния параметров основы изделия. Толщиномер диэлектрических покрытий, который содержит последовательно соединенные автогенератор 1, вихретоковый преобразователь 2, селективный усилитель 3, фазочувствительный детектор 7, подключенный опорным входом через формирователь 6 опорного напряжения к выходу автогенератора 1, сумматор 4 и индикатор 5 и последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 9, селективный усилитель 10 и фазочувствительный детектор 12, снабжен автогенератором 8, подключенным к вихретоковому преобразователю 9 и синхронно работающим на частоте, нечетно кратной частоте автогенератора 1, и умножителем 11 частоты, включенным между выходом селективного усилителя 10 и сигнальным входом фазочувствительного детектора 12. При этом выход селективного усилителя 3 дополнительно соединен с вторым входом сумматора 4 и опорным входом фазочувствительного детектора 12, выход которого подключен к третьему входу сумматора 4, а выход сумматора 4 соединен с индикатором 5. 1 ил.