Вихретоковый способ двухпараметрового контроля изделий Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

мативности

ния то/

покрытием

Иззбретение относится к контрольно- измер1|тельной технике и может найти щи- рименение во всех отраслях народно- хозяйства, например для одновременного контроля толщины слоев из- двуслойным гальваническим покры- толщины покрытия и удельной электропроводности основы изделия с пла- кируюфим слоем покрытия, толщины под- удельной электропроводности изделия с двуслойным гальваниче- плакирующим покрытием, толщи- ра4слоя между электропроводящими и т.п..

|ь изобретения - повышение инфор- за счет раздельного определе- щины слоев изделия с двуслойным

рокое г

го

и независимого

делия с

тием.

слоя основы ским ны слоями Це

И/1И

На чертеже приведена структурная схема устройства для осуществлений предлагаемого способа.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, вихретоковый преобразователь 2 с компенсатором (не показан), амплитудный детектор 3, логариф- митический усилитель 4, первый 5 и второй 7 сумматоры, функциональный преобразователь 6, а также фазометр 8, первый вход которого соединен с выходом генератора 1, второй вход с выходом преобразователя 2, а выход - с вторыми входами сумматоров 5 и 7. Выход-ами устройства являются выходы сумматоров 5 и 7,

Способ основан на гомотетичности годографов выходного сигнала преобразователя от вариаций толщины ti верхнего слоя

ON О 00

4 Ю N3

покрытия и различных фиксированных значениях толщины t2 нижнего слоя покрытия с центром в точке компенсации выходного сигнала преобразователя на эталонном изделии из материала верхнего слоя покрытия толщиной много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля. При этом точка компенсации является одновременно полюсом семейства логарифме- тических спиралей U(ti var; 12 const).

Таким образом, если известны амплитуда Da и фаза U выходного сигнала преобразователя, то t2 можно определить из алгоритма U In Ua + К U . а ti - как функцию измеренной фазы и фазы, найденной из предварительной построенной зависимости по известной величине t2.

Способ на примере решения задачи измерения толщин электропроводящих немагнитных слоев двуслойного покрытия, нанесенного на плоскую немагнитную электропроводящую основу с помощью накладного вихретокового преобразователя, реализуется следующим образом.

С помощью генератора 1 в вихретоко- вом пpeoбpaзoвateлe 2 возбуждают переменный ток. Затем преобразователь 2 устанавливают на эталонное изделие из материала верхнего слоя покрытия толщиной много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля. С помощью компенсатора (не показан) минимизируют амплитуду выходного сигнала преобразователя 2. При этом обеспечивается гомотетич- ность годографов выходного сигнала преобразователя 2 от вариаций ti при различных фиксированных значениях t2 с центром в точке компенсации преобразователя 2, являющегося одновременно полюсом ло- гарифметических спиралей (ti var; t2 const). После этого преобразователь 2 устанавливают на поверхность контролируемого изделия и с помощью амплитудного детектора 3 и фазометра 8, опорный сигнал на который подают с выхода генератора 1, осуществляют измерения амплитуды Ua и фазы выходного сигнала преобразователя 2,

В усилителе 4 осуществляют операцию логарифмирования амплитуды Ua выходного сигнала преобразователя 2. а в сумматоре 5 - операцию суммирования полученного на выходе фазометра 8 сигнала Uy и сигнала Ua. В резуль- тате на выходе первого сумматора 5 действует напряжение U In Ua+K Цр. зависящее только от величины 12. так как при вариациях ti конец вектора выходного сигнала преобразователя 2 Перемещается по одной и той же логарифмической спирали, U (ta cojist; ti vat.a изменения U могут имеггъ место лишь в случае, когда is изменяет свое значение.

Для измерения толщины ti верхнего слоя покрытия расчетным или экспериментальным путем определяют зависимость фазы сигнала, вносимого в преобразователь 2 5 контролируемым изделием без верхнего слоя покрытия (ti 0), от изменений толщины t2 нижнего слоя покрытия. Полученная зависимость реализуется с помощью функционального преобразователя 6, выходной 10 сигнал которого используют для коррекции нелинейности фазовых зависимостей преобразователя 2 при изменениях толщины t2. В связи с этим на вход преобразователя 6 П( цают сигнал U, действующий на выходе 15 первого сумматора 5 и зависящий только от толщины t2. Формирование сигнала, пропорционального толщине ti, осуществляют с помощью второго сумматора 7, первый вход которого Подключен к выходу функци- 0 онального преобразователя 6, а второй - к выходу фазометра 8. Информацию о толщине ti верхнего слоя покрытия (независимо от вариаций толщины t2 нижнего слоя покрытия) снимают с выхода второго сумматора 7, 5 а информацию о толщине t2 (одновременно и независимо от вариаций ti) - с выхода первого сумматра 5.

Способ позволяет без каких-либо перестроек осуществлять не только измерения 0 толщины покрытия и удельную электропроводность основы однослойного изделия, но и толщину этого слоя покрытия и толщину, подстилающего слоя. Так, например, пред лагаемым способом можно решить задачу 5 измерения толщины серебра на любых основах (от титана до меди) и удельную электропроводность основы под слоем серебра, а также измерить толщины серебра и, например, медного подслоя на латуни или 0 бронзе. При этом не требуется каких-либо изменений в схеме прибора, что расширяет его область использования.

Коэффициент К 0,9 - 1,2 выбирается опытным путем, исходя из минимальной по- 5 грешности измерений толщины нижнего . слоя покрытия в заданных диапазонах вариаций параметров изделия.

Формула изобретения Вихретоковый способ двухпараметро- 0 вого контроля изделий, заключающийся в том, что компенсируют выходной сигнал вихретокового преобразователя при наличии в зоне контроля эталонного изделия толщиной, много большей глубины про- 5 никновения в него электромагнитного по- ля, размещают в зоне контроля контролирующее изделие, измеряют амплитуду и фазу выходного сигнала вихретокового преобразователя и опрееляют по результатам их обработки параметры изделия.

о т л

повышения

дeдь| oгo определения

ЛИЙ

комп

KOBOI о преобразователя i

МОЩ1 Ю

верхнего

го слфя ния

где Ц

- сигнал, пропорциональный амплитуде выходного сигнала преобразователя;

сигнал, пропорциональный фазе вы- ходнс|го сигнала преобразователя;

ичающийся тем, что, с целью информативности за счет раз- толщины слоев изде- с двуслойным покрытием, |нсаци выходного сигнала вихрето- , сосуществляют с поэталонного изделия из материала - слоя покрытия, толщину 1„ нижне- покрытия определяют из соотноше f(ln Ua + К Uyj) ,

К - константа, из заранее полученной зависимости напряжения, пропорционального фазе сигнала и вносимого в преобразователь зталонными изделиями без верхнего слоя покрытия, от изменений толщины нижнего слоя покрытия, по определенной толщине нижнего слоя покрытия получают соответствующее толщине нижнего слоя покрытия значение напряжения, формируют сигнал, пропорциональный алгебраической сумме напряжения, пропорционального измеренной фазе, и напряжения, определенного по указанной зависимости, и по величине этого сигнала определяют толщину верхнего слоя покрытия.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти широкое применение во всех отраслях народного хозяйства, например, для одновременного и независимого контроля толщины слоев изделия с двухслойным гальваническим покрытием, толщины покрытия и удельной электропроводности основы изделия с плакирующим слоем покрытия. Цель изобретения - повышение информативности за счет раздельного определения толщины слоев изделий с двухслойным покрытием, для этого компенсацию выходного сигнала преобразователя осуществляют при наличии в зоне контроля эталонного изделия из материала верхнего слоя покрытия, определяют толщину нижнего слоя покрытия по измеренным амплитуде и фазе сигнала преобразователя, а затем, используя зависимость фазы сигнала, вносимого в преобразователь изделия без верхнего слоя покрытия, от изменений толщины нижнего слоя покрытия и измеренную фазу, определяют толщину верхнего слоя покрытия. 1 ил.