Вихретоковое измерительное устройство Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления для контроля парамет ров неферромагнитных изделий.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет автоматического тестирования процесса измене - ния и введения коррекции при отрица- тельном результате тестирования.

На чертеже приведена структурная схема предложенного устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератора 1 прямо- угольных импульсов, формирователь 2 импульсов, усилитель 3 мощности, вихретоковый преобразователь 4, состоящий из компенсационной катушки 5 индуктивности, измерительной катуш- кц 6 индуктивности и вспомогательной катушки 7 индуктивности, усилитель 8, синхронный детектор 9, коммутатор 10 и блок 11 автоматической калибровки. Блок 11 автоматической калиб- ровки содержит два компаратора 12 и 13, входы и выходы которых объединены и являются соответственно входом и выходом блока 11 автоматической калибровки, и источник 14 опорного напряжения, подключенный к вторым входам компараторов 12,13Устройство содержит также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 15, подключенный к второму выходу коммутатора 10, выход которого объединен с выходами компараторов 12 и 13, контроллер 16 и блок 17 вывода информации, последовательно соединенные регистр 18Р подключенный к выходу контроллера 16, цифроанало- говый преобразователь 19 и фазовращатель 20, опорный вход которого подключен- к формирователю 2 импульсов, а выход соединен с синхронным детекто- ром 9.

Кроме того, устройство содержит компенсатор 21, включенный между выходом формирователя 2 импульсов и входом усилителя 8, регистр 22, включенный между контроллером 16 и управляющим входом усилителя 8, и блок 23 тестирования, содержащий последовательно соединенные ключ 24, вход которого подключен к усилителю 3 мощности, а выход соединен с первым концом вспомогательной катушки 7 индуктивности, второй ключ 25, резистор 26 и ключ 27, вход которого соединен с вторым концом вспомогательной катушки 7 индуктивности, а выход подключен к усилителю 8, причем управляющие входы ключей 24, 25 и 27 подключены к контроллеру 16. Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 формирует прямоугольные импульсы постоянной высокой частоты, которые поступают в формирователь 2 импульсов. На выходах последнего формируется последовательность симметричных прямоугольных импульсов заданной частоты, поступающих одновременно на усилитель 3 мощности, компенсатор 21 и фазовращатель 20. Последовательность импульсов с усилителя 3 мощности поступает на вихретоковый преобразователь 4, установленный на контролируемом изделии (не показано). Одновременно последовательность импульсог с компенсатора 21 поступает на вход усилителя 8., где происходит компенсация напряжения, вызванного неидентичностью компенсационной и измерительной катушек 5, 6 индуктивности вихре- токового преобразователя 4. Фазовращатель 20 формирует необходимый сдвиг опорного напряжения, поступающий на опорный вход синхронного детектора 9. Сигнал с синхронного детектора 9 через коммутатор 10 поступает в зависимости от управляющего сигнала с контроллера 16 или на блок 11 автоматической калибровки, или на аналого-цифровой преобразователь 15, а затем - на контроллер 16. Результаты контроля отображаются блоком 17 вывода информации.

При настройке устройства вихретоковый преобразователь 4 устанавливается на эталонное изделие с минимальным уровнем контролируемого параметра и выбирается порог срабатывания компаратора 12, при срабатывании которого цифровой контроллер 16 прекращает изменять содержимое регистра 18 и приводит адиативкый тест. Вход аналого-цифрового преобразователя 15 подключается через коммутатор 10 к выходу синхронного детектора 9 и замыкается первый электронный ключ 25. Таким образом, параллельно компенсирующей катушке 5 индуктивности включен контур из вспомогательной катушки 7 индуктивности и резистора 26. Результаты тестирования запоминаются в

контро-i-K ре 16. После этого цифровой контроллер 16 переходит в режим настройки максимума. Выдается сообщени на блок 17 вывода информации.Устанавливается эталонный образец с макси- мапьным значением контролируемого па Р1метра, и цифровой контроллер 16 подключает выход синхронного детектора 9 через коммутатор 10 к входу компараторов 12 и 13, увеличивает содержимое регистра 22 и проверяет состояние второго компаратора 13. При увеличении содержимого регистра 22 увеличивается коэффициент усиления усилителя 8, а следовательно, и напряжение на выходе синхронного де- тРктора 9, Как только напряжение на выходе синхронного детектора 9 достигает максимального значения, срабатывает второй компаратор 13 и контроп- лер 16 прекращает увеличивать содержимое регистра 22. Опорное напряжение на вторых входах первого 12 и второго 13 компараторов задается источником 14 опорных напряжений и устнавливается соответственно минимальному и максимальному сигналам синхронного детектора 9.

После срабатывания второго компаратора 13 контроллер 16 проводит мультипликативный тест, заключающийся в подключении выхода синхронного детектора 9 через коммутатор 10 к входу аналого-цифрового преобразователя 15 и подключении параллельно компенсирующей катушке 5 индуктивности вспомогательную катушку 7 индуктивности через замкнутые электронные ключи 24 и 27. Включение двух катушек параллельно изменяет их сопротивление. Можно так подобрать сопротивление катушек, что ток, протекающий через вихретоковый преобразователь 4, практически не изменится, а на входе усилителя 8 появится дополнительный сигнал, значение которого определяется заранее и запоминается в памяти контроллера 16.

После этого контроллер переходит в режим измерения. Выход синхронного детектора 9 подключается к входу аналого-цифрового преобразователя

15через коммутатор 10. Контроллер

16проводит измерение, аддитивный и мультипликативный тесты и, если они проходят, выдает измеренное значение (предварительно преобразовав их в

0

5

0

контролируемый параметр) в блок 17 вывода информации. Преобразование осуществляется программно и основывается на значениях эталонных образцов. Эти величины заранее внесены в программу контроллера 16. В случае изменения коэффициента передачи усилителя 8 или фазовращателя 20 контроллер 16 программно изменяет содержимое регистров 18 и 22, добиваясь прохождения тестов, и только после этого выдает измеренный параметр в блок 17 вывода информации.

Формула изобретения

Вихретоковое измерительное устройство, содержащее последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, формирователь импульсов, усилитель мощности, вихретоковый преобразователь, состоящий из последовательно соединенных соосно располо5 женных измерительной и компенсационной катушек индуктивности, выходом которых является их общая точка, усилитель, синхронный детектор и коммутатор, фазовращатель, включенный между выходом формирователя импульсов и опорным входом синхронного детектора, компенсатор, подключенный между выходом формирователя импульсов и входом усилителя, и блок тестирования, выполненный в виде последовательно соединенных в замкнутую цепь вспомогательной катушки индуктивности, резистора и ключа, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, подключенным к выходу коммутатора, контроллером и блоком выдачи информации, последовательно соединенными первым регистром, подклю- ченным к выходу контроллера, и циф- роаналоговым преобразователем, соединенным с управляющим входом фазовраQ щателя, вторым регистром, включенным между выходом контроллера и управляющим входом усилителя, вторым ключом, включенным между выходом усилителя мощности и первым концом вспомогательной катушки индуктивности, третьим ключом, включенным между вторым концом вспомогательной катушки индуктивности и входом усилителя, и блоком автоматической калибровки,

0

5

0

5

716528968

выполненным в виде двух компарато-жения, подключенного к вторым входам

ров, входы которых подключены к ком-компараторов, управляющие входы всех

мутатору, а выходы соединены с конт-ключей и коммутатора подключены к

роллером, и источника опорного напря-контроллеру.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в автоматизированных системах управления для контроля параметров неферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет автоматического тестирования процесса измерения и введения коррекции при отрицательном результате тестирования. Предварительно устройство калибруют, устанавливая вихретоковый преобразователь 4 на образцы с заданными свойствами, чем проверяются и корректируются пороги срабатывания компараторов 12 и 13. Затем осуществляется тестирование устройства путем переключения ключей 24,25 и 27, подключающих вспомогательную катушку 7 индуктивности. По результатам тестирования с помощью регистров 18 и 22 задаются коэффициенты передачи усилителя 8 и фазовращателя 20. Аналогичное тестирование осуществляется и в „ процессе контроля для коррекции возникающих погрешностей. 1 ил. г «/