Способ измерения толщины слоев Советский патент 1990 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщины слоев .многослойных крупногабаритных неферро- магнитеТых изделий.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем уменьшения погрешности, связанной с воздействием внешних магнитных полей.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг.2-5 - диаграммы напряжений, поясняющие процесс измерения толщины слоев.

Способ измерения толщины слоев п- слоймого изделия 1 с диэлектрическими трубками заложенными между его слоями , осуществляют с помощью устройства, состоящего из первичного преобразователя 4, ферромагнитного эллипсоида 5, намагниченного вдоль большей оси и размещенного в общей полости диэлектрических трубок и соединенного с ними гидроцилиндра 6 с поршнем 7. Кроме того, устройство содержит электродвигатель 8, линейный преобразователь 9 угла поворота в линейное перемещение, установленный между валом электродвигателя 8 и поршнем

7,цифратор 10 угла поворота вала, механически связанный с валом электродвигателя

8,блок 11 управления, подключенный выходом к электродвигателю 8, логические схемы ИЛИ 12 и 13, подключенные выходами к входам Вправо блока 11 управления. На торцовых участках диэлектрических трубок с соответствующих сторон изделия установлены магниточувствительные элементы . Магниточувствительные элементы первой группы, размещенные с одной стороны изделия, и магниточувствительные элементы 15-15 второй группы, размещенные с другой стороны изделия, в каждой из групп соединены последовательно. Устройство также содержит магниточувствительные элементы 16 и 17, размещенные в зонах рабочих отверстий гидроцилиндра 6, формирователи 18- 21, триггер 22, соединенный входами с выходами формирователей 18 и 19, подключенных входами к выходам групп магнито- чувствительных элементов 14 -14 и соответственно, блок 23 вычисления и индикации, входы которого объединены с входами триггера.22, последовательно соединенные нуль-орган 24, элемент 25 равнозначности и логическую схему-И 26, под- ключенную выходом к третьему входу блока 23 вычисления и индикации и вторым входом к выходу цифратора 10 угла поворота, а также блок 27 дифференцирования, включенный между выходом первичного преобразователя 4 и вторым входом нуль-органа 24.

Способ измерения толщины слоев осуществляют следующим образом.

В исходном состоянии эллипсоид 5 находится на участке между магниточувстви- тельными элементами 17 и 16, а поршень 7 находится в крайнем правом положении. При поступлении напряжения на второй

0 вход схемы ИЛИ 13 включается электродвигатель 8, что приводит к перемещению поршня 7 влево. Поскольку гидросистема заполнена жидкостью, в которой находится и эллипсоид 5, последний начинает переме5 щаться к магниточувствительному элементу 14 и в момент прохождения в зоне его действия импульс с выхода формирователя 18 подготавливает блок 23 вычисления и индикации к приему информации и устанавлива0 ет триггер 22 в состояние, при котором на его выходе появляется уровень логической единицы. Поэтому элемент 25 равнозначности выполняет функцию повторителя. В процессе дальнейшего движен-ия эллипсоид 5,

5 магнитный момент М которого направлен, например, слева направо, входит в участок первой трубки 2 размещенный в объекте 1 контроля, и по мере приближения к преобразователю 4 на его выходе появляется на0 пряжение U4, зависимость от времени которого изображена на фиг.2. Это напряжение поступает на вход блока 27 дифференцирования. На его выходе зависимость выходного сигнала U27 имеет вид, показан5 ный на фиг.2. Нули U27 соответствуют экстремумам U4. При этом положение регистрируемых экстремумов практически не изменяется при воздействии внешних полей за счет операции дифференцирова0 ния.

При приближении эллипсоида 5 к первичному преобразователю 4 на выходе блока 27 дифференцирования появляется отрицательное возрастающее по модулю

5 напряжение U27 (фиг.З). При этом выходное напряжение U24 нуль-органа 24 равно нулю. Далее напряжение U27 уменьшается по модулю и в момент ti переходит через нулевое значение (изменяется знак U27). В момент ti

0 U24 принимает значение уровня логической единицы, которое повторяется на первом входе логической схемы И 26. Поскольку на ее второй вход поступают импульсы с выхода цифратора 10, количество которых прямо

5 пропорционально величине перемещения эллипсоида 5, на вход данных блока 23 вычисления и индикации поступает последова- .. тельность этих импульсов. В момент t2 смены знака U27 этот процесс прекращается и в оперативном запоминающем устройстве

блока 23 вычисления и индикации запоминается количество импульсов NI, прямо пропорциональное значению Ti.

В момент, когда эллипсоид 5 перемещается в зоне датчика 15 выходной сигнал формирователя 19 опрокидывает триггер 22 и запускает блок 23 вычисления и индикации на выполнение операции Tix TI - Тк (Тк - конструктивный размер преобразователя 4, предварительно записан в памяти блока 23 вычисления и индикации) и на индикаторе индицируется значение Tix - толщины первого слоя.

В процессе дальнейшего движения по трубке 2 эллипсоид 5 ориентирован так, что его магнитный момент М направлен справа налево (фиг.4). Однако благодаря тому, что вследствие опрокидывания триггера 22 на его выходе появляется сигнал логического нуля, элемент 25 равнозначности перево- дится в режим логического инвертора. Поэтому далее процессы протекают аналогично описанному, за исключением того, что полярности U27 и U24 обратны. В момент сра- батывания магниточувствительного элемента 14 блок 23 вычисления и индикации выполняет вычисление Тзх Т2 - Ti и индицируется значение Т2х. Одновременно вновь опрокидывается триггер 22, подготавливая схему для работы в режиме, когда М вновь направлен слева направо при движении эллипсоида по следующей трубке (фиг.5).

Далее процессы повторяются аналогично до момента, когда, пройдя все трубки, эллипсоид 5 вызывает срабатывание магниточувствительного элемента 16. При этом выходной сигнал формирователя 21 через логическую схему ИЛИ 13 воздействует на блок .11 управления так, что выполняется реверс электродвигателя 8 и поршень 7 начинает перемещаться вправо. Преобразователь 4 накладывают на новую точку контроля и аналогично выполняют измерение толщины слоев.

Пройдя все трубки, эллипсоид вызывает срабатывание магниточувствительного элемента 17 и выходной сигнал формирователя 20 через схему ИЛИ 12 вызывает реверс электродвигателя 8. Аналогично описанному преобразователь 4 вновь накладывают на новую точку контроля. Описанные процессы измерения толщины слоев продолжают последовательно во всех заданных точках контроля, после чего с входов блока 14 управления снимают питающее напряжение.

Формула изобретения Способ измерения толщины слоев, заключающийся в том, что при изготовлении изделия между его слоями размещают диэлектрические цилиндрические трубки, перемещают по ним тело в виде ферромагнитного эллипсоида вращения, намагниченного вдоль его большой оси, измеряют над поверхностью изделия параметры магнитного поля индукции, создаваемого эллипсоидом при перемещении, и используют их для определения толщины слоев, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в качестве параметров магнитного поля индукции выбирают ее составляющую, перпендикулярную оси намагниченности эллипсоида, фиксируют на поверхности изделия два участка, соответствующие максимумам измеряемой величины, измеряют расстояние между полученными участками и по измеренному расстоянию судят о толщине слоев между диэлектрической трубкой с эллипсоидом и поверхностью изделия.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины слоев многослойных крупногабаритных неферромагнитных объектов. Повышение точности измерения достигается за счет уменьшения погрешности, связанной с воздействием внешних магнитных полей. Эллипсоид 5 последовательно перемещается по диэлектрическим трубкам 2₁... 2_N-1, заложенным между его слоями 3₁... 3_N. С помощью первичного преобразователя 4 измеряют составляющую индукции магнитного поля эллипсоида, перпендикулярную его большой оси. Фиксируют с помощью электронной схемы два последовательных положения эллипсоида при максимальных значениях измеряемой величины. Определяют расстояние между зафиксированными положениями эллипсоида и по нему определяют толщину соответствующего слоя. 5 ил.

Фиг. 2

27

J

Mt

9,tt.f

Составитель П. Шкатов Техред М.Моргентал

27

ет

t f

3

м .5

Корректор И. Эрдейи