Вихретоковое устройство неразрушающего контроля Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к средствам вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано для контроля толщины и проводимости металлических покрытий на диэлектриках как в процессе производства, так и после изготовления.

Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля за счет введения амплитудно-фазовой настройки цепей устройства и формирования напряжения компенсации ухода нуля информационного сигнала.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит высокочастотный генератор 1, высокочастотный амплитудный детектор 2, соединенные последовательно усилитель 3 постоянного тока и индикатор 4, трехобмоточный дифференциальный вих- ретоковый преобразователь 5, возбуждающая обмотка 6 которого подключена к выходу высокочастотного генератора 1, первая и вторая измерительные обмотки 7 и 8 соединены встречно, начало второй измерительной обмотки 8 соединено с концом обмотки 6 возбудителя, соединенные последовательно низкочастотный генератор 9 и резистивно-емкостной делитель 10 напряжения, второй и третий входы которого соединены соответственно с началом первой измерительной обмотки 7 и общей точкой измерительных обмоток 7 и 8, а выход - с входом высокочастотного амплитудного детектора 2, клемму 11, предназначенную для подключения положительного постоянного напряжения, и делитель 12 напряжения, выход которого соединен с первым входом резистивно-ем- костного делителя 10 напряжения, схему 13 измерения минимального значения напряжения, первый и второй входы которой соединены соответственно с выходом высокочастотного амплитудного детектора 2 и плюсовой клеммой 11 источника постоСО

с

о о со ел

N) СО

янного тока, а выход - с входом усилителя 3 постоянного тока, соединенные последовательно компаратор 14, вход которого соединен с выходом усилителя 3 постоянного тока, источник 15 эталонного напряжения, схему 16 задержки, выход которой соединен с входом высокочастотного амплитудного детектора 2. Резистивно-емкостный делитель 10 напряжения выполнен в виде соединенных последовательно в замкнутую цепь первого конденсатора 17,варикапа 18, анод и катод которого соединены соответственно с первым конденсатором 17 и первым входом резистивно-емкостного делителя 10 напряжения, второго конденсатора 19, первого резистора 20, переменного резистора 21, ползунок которого является третьим входом резистивно-емкостного делителя 10 напряжения, и второго резистора 22, который, соединяясь с первым конденсатором 17, замыкает цепь третьего конденсатора 23, подключенного к общей точке второго конденсатора 19 и первого резистора 20, которая является вторым входом резистивно-емкостного делителя 10 напряжения, второй вывод третьего конденсатора является выходом резистивно-емкостного делителя 10 напряжения.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал высокочастотного генератора 1 поступает на возбуждающую обмотку вих- ретокового преобразователя 5. При этом на первой и второй измерительных обмотках 7 и 8 наводится электродвижущая сила, значение которой зависит от разнообразных факторов. Для того, чтобы ограничить число этих факторов зависящими только от свойств контролируемой детали, производят амплитудно-фазовую настройку цепей, подключенных к измерительным обмоткам 7 и 8, добиваясь минимального или нулевого сигнала в отсутствие детали. С этой целью на катод варикапа 18 резистивно-емкостного делителя 10 напряжения подается низкочастотный сигнал с низкочастотного генератора 9 и постоянное напряжение положительной полярности с клеммы 11 через делитель 12 напряжения. Элементы схемы резистивно-емкостного делителя 10 напряжения и делителя 12 напряжения подбираются такими, чтобы изменение емкости варикапа 18 под действием низкочастотного сигнала перекрывало точку настройки выходного сигнала измерительных обмоток 7 и 8 на минимум. На вход высокочастотного амплитудного детектора 2 поступает высо- кочастотный промодулированный низкой частотой сигнал, значение напряжения которого в минимуме за счет упомянутого

выше перекрытия не меняется при различных температурных и временных сдвигах частоты высокочастотного генератора 1. На выходе высокочастотного амплитудного детектора 2 остается положительная составляющая низкочастотной огибающей, которая поступает на первый вход (неинвертирую- щмй) схемы 13 измерения минимального значения напряжения. На второй ее вход

0 (инвертирующий) через резистор поступает постоянное напряжение с плюсовой клеммы 11 источника постоянного тока, сдвигающее выходной положительный сигнал в сторону отрицательных значений. Для ком5 пенсации отрицательной составляющей на вход амплитудного высокочастотного детектора 2 подается управляемое постоянное напряжение, которое изменяется при помощи компаратора 14 и источника 15 эталон0 ного напряжения так, чтобы выходной сигнал на индикаторе 4 в промежутке между измерениями был равен нулю. При появлении на входе индикатора 4 малого отрицательного напряжения (уход нуля в

5 отрицательную сторону) оно подается на вход компаратора 14, на выходе которого в этом случае появляется положительное напряжение питания +15В, которое заставляет срабатывать источник 15 эталонного

0 напряжения. На выходе источника 15 появляется положительное управляющее напряжение,, быстро заряжающее конденсатор С2 схемы 16 задержки через сопротивление R5 схемы 16 задержки (постоянная времени за5 рядки составляет несколько миллисекунд) до напряжения, необходимого для восстановления нуля на входе индикатора 4. Положительное напряжение с конденсатора С2 через резистор R4 подается на вход высоко0 частотного амплитудного детектора 2 и, увеличиваясь, смещает напряжение полезного сигнала в сторону положительных значений. При достижении нуля на входе индика- .тора 4, а также при положительном

5 напряжении (полезный сигнал при помещении на преобразователь измеряемого образца) компаратор 14 и источник 15 эталонного напряжения не срабатывают, напряжения на их выходах равны нулю. На

0 конденсаторе С2 остается напряжение, соответствующее нулевому выходному сигналу без образца. Это напряжение медленно уменьшается (постоянная времени разрядки конденсатора С2 более 100с), пока име5 ется положительное напряжение на входе индикатора 4, т.е. пока на вихретоковом преобразователе 5 имеется рабочий образец, вызывая при этом медленное уменьшение этого положитепьного напряжения на индикаторе 4 (полезный сигнал). Считывание показаний по индикатору 4 при измерениях следует проводить в первые 5с, при этом погрешность за счет самоуменьшения выходного сигнала составляет менее 1%. Так как в процессе измерения образца напряжение на конденсаторе С2 уменьшилось при снятии образца с вихретокового преобразователя 5 (промежуток между измерени- ями), выходной сигнал устройства сдвигается в отрицательную сторону, на входе индикатора 4 и компаратора 14 появляется малое отрицательное напряжение, срабатывают компаратор 14 и источник 15 эталонного напряжения, быстро подзаряжается конденсатор С2, нуль восстанавливается, процесс повторяется, происходит автоматическая подстройка нуля в паузы между измерениями.

Таким образом, предлагаемое устройство за счет автоматической подстройки на минимум в процессе измерений и автоподстройки нуля в промежутках между измерениями позволяет существенно повысить их точность и оперативность, исключить необходимость ручной подстройки, что позволяет использовать его в поточном производстве на автоматизированных линиях.

Формула изобретения Вихретоковое устройство неразрушающего контроля, содержащее высокочастотный генератор, высокочастотный амплитудный детектор, соединенные последовательно усилитель постоянного тока и индикатор, трехобмоточный дифференциальный вихретоковый преобразователь, возбуждающая обмотка которого подключена к выходу высокочастотного генератора, первая и вторая измерительные обмотки соединены встречно, начало второй измерительной обмотки соединено с корпусом, о т- личающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контро- ля, оно снабжено соединенными

последовательно низкочастотным генератором и резистивно-емкостным делителем напряжения, второй и третий входы которого соединены соответственно с началом. 5 первой измерительной обмотки и общей точкой измерительных обмоток, а выход - с входом высокочастотного амплитудного детектора, делителем напряжения, выход которого соединен с первым входом

0 резистивно-емкостного делителя напряжения, схемой измерения минимального значения напряжения, первый вход которой соединен с выходом высокочастотного амплитудного детектора, второй вход объеди5 нен с входом делителя напряжения и предназначен для подключения к положительному полюсу источника постоянного напряжения, а выход соединен с входом усилителя постоянного тока, соединенными

0 последовательно компаратором, вход которого соединен с выходом усилителя постоянного тока, источником эталонного напряжения, схемой задержки, выход которой соединен с входом высокочастотного

5 амплитудного детектора, а резистивно-ем- костный делитель напряжения выполнен в виде соединенных последовательно в замкнутую цепь первого конденсатора, варикапа, анод которого соединен с первым

0 конденсатором, а катод является первым входом резистивно-емкостного делителя напряжения, второго конденсатора, первого резистора, переменного резистора, регулируемый вывод которого является третьим

5 входом резистивно-емкостного делителя напряжения, и второго резистора, второй вход которого соединен с первым конденсатором и корпусом, третьего конденсатора, подключенного к общей точке второго кон0 денсатора и первого резистора, которая являетсявторымвходомрезистивно-емкостного делителя напряжения, второй вывод третьего конденсатора является выходом резистивно-емкостного

5 делителя напряжения.

Изобретение относится к средствам вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано для контроля толщины и проводимости тонких металлических пленок. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля за счет введения амплитудно-фазовой настройки цепей устройства и формирования напряжения компенсации ухода нуля информационного сигнала. Низкочастотный сигнал с генератора поступает на варикап, изменяя его емкость в пределах, обеспечивающих перекрытие точки настройки цепей на нуль сигнала. При расстройке устройства отрицательное напряжение с усилителя постоянного тока поступает на компаратор, который включает источник эталонного напряжения, поступающего через схему задержки на вход высокочастотного амплитудного детектора, подстраивая нуль информационного сигнала. 1 ил.