Устройство для измерения толщины немагнитных электропроводящих листовых изделий Советский патент 1992 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дискретной и непрерывно-следящей толщи- нометрии листовых и рулонных изделий из электропроводящих и электроизоляционных немагнитных материалов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для толщинометрии листовых и рулонных изделий, которое содержит

последовательно соединенные генератор переменного тока и катушку возбуждения (излучатель переменного магнитного поля), располагаемую с одной стороны контролируемого изделия, и помещаемую COOQ.HO с катушкой возбуждения по другую сторону изделия катушку измерительного преобразователя с параллельно приключенной к нему переменной емкостью, к которым

последовательно присоединены усилитель, детектор и регистратор, причем к генератору переменного тока подключена также последовательная цепь из аттенюатора и переменной дифференциальной фазовра- щающемоя ячейки, соединенной выходом с катушкой измерительного преобразователя.

Недостатки этого устройства состоят в необходимости поочередной поперемен- ной манипуляции оператором - перед каждой серией измерений - двумя органами регулировки как амплитудного, так и фазового параметров компенсационного сигнала. К недостаткам этого устройства следует также отнести его критичность к незначительным девиациям частоты задающего генератора переменного тока, для компенсации ухода которого требуется соответствующая перестройка переменной дифференциальной фазовращающей ячейки.

Кроме того, указанное устройство является совершенно непригодным для толщи- нометрии и профильного контроля листовых и рулонных изделий, выполненных из диэлектрических (электроизоляционных) и немагнитных материалов.

Цель изобретения состоит в расширении области использования за счет измере- ния толщины как немагнитных электропроводящих листовых изделий, так и изделий из диэлектрических материалов при повышении точности проводимых измерений.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин с закруг- ленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитуд- ный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора,- указанное устройство снабжено диском из магнитомягко- го материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности.и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы

потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельных LC-кон- тура, выводы которых соединены со входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомяг- кого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 - видоизмененное исполнение чувствительного электромагнитного узла этого устройства.

Подлежащее контролю изделие, в частности диэлектрическая лента 1, протягиваемая роликами 2, вводится между парой направляющих пластин 3 и 4 с закругленными по направлению протягивания изделия 1 краями. При этом верхняя направляющая пластина 3 выполнена из немагнитного износоустойчивого материала, например, из капролона.

Пластина 3 своей тыльной стороной прикреплена к открытому нижнему торцу экранирующего магнитомягкого стакана 5, образующего совместно с центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником 6 бронированный магнитопровод первой катушки 7 индуктивности.

Нижняя по схеме направляющая пластина 4 выполнена из магнитопроводящего (магнитомягкого) материала и отполирована с контактной верхней стороны. К тыльной же стороне пластины 4 прикреплена пара цилиндрических стержней 8, которые являются перпендикулярными к плоской части пластины 4.

Стержни 8 проходят через соосные направляющие отверстия в двух параллельно расположенных капролоновых планках 9 и 10, неподвижно прикрепляемых к основанию (стативу) устройства с помощью болтовых элементов 11.

Стержни 8 снабжены упорными поясками 12, на которые воздействуют цилиндрические пружины 13 сжатия, которые охватывают стержни 8 в промежутке между неподвижными капролоновыми планками 9, 10.

Бронированный цилиндрический магнитопровод второй, компенсационной, катушки 14 индуктивности составлен экранирующим магнитомягким стаканом 15 и центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником 16, верхнее окончание которого выполнено в виде шпильки 17, на резьбу которой навинчены магнитомягкий диск 18 и контровочная гайка 19.

К первой катушке 7 индуктивности приключен постоянный конденсатор 20, образующий совместно с катушкой 7 параллельный LC-контур, а ко второй катушке 14 индуктивности параллельно подключен переменный конденсатор 21, образующий совместно с ка7ушкой 14 второй, перестраиваемый LC-контур системы.

Одни концы катушек индуктивности 7 и 14 заземлены, в то время как вторые концы этих катушек соединены с симметричными входными клеммами усилителя 22 переменного тока, а также - через пару разделительных балластных резисторов 23 и 24 - с выводами симметрирующего потенциометра 25, подвижный контакт которого связан с выходом генератора 26 переменного тока.

Выход усилителя 22 переменного тока через амплитудный детектор 27 соединен с параллельно включенными входами стрелочного индикатора 28 (вольтметра) и самописца 29.

При проведении измерений листовых и рулонных изделий, требующих повышенной степени дискретности и информативности профильного контроля на исследуемых участках площади изделия, излучатель переменного магнитного поля, составленный катушкой 7 индуктивности и элементами 5, 6 бронированного магнитопровода, может быть заменен узлом, выполненным в виде магнитной головки с П-образным или С-об- разным магнитным сердечником 30 и посаженной на него обмоткой 31 (фиг.2), которая включается в устройство вместо катушки 7.

Устройство функционирует следующим образом.

Перед проведением измерений производится исходная тарировка измерительной системы, для чего при отсутствии между направляющими пластинами 3 и 4 подлежащего профильному контролю изделия 1 осуществляют балансировку устройства с помощью потенциометра 25 и магнитомяг- кого диска 18, вращением которого добиваются нулевого показания стрелочного индикатора вольтметра 28 и самописца 29. При необходимости, наиболее тонкая доводка системы до исходного баланса может быть произведена переменным конденсатором 21.

Фиксация магнитомягкого диска 18 в найденном при исходной балансировке системы положении осуществляется с по- - мощью контровочной гайки 19.

В результате проведения указанной предварительной настройки устройства на симметричные входы усилителя 22 переменного тока с выходов двух комплексных

делителей, образуемых соответственно элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, будут поступать синфазные гармонические сигналы равного уровня, обусловливающие формирование на выходе усилителя 22 нулевого разностного сигнала и соответственно нулевых сигналов на входах вольтметра 28 и самописца 29.

В процессе последующего проведения

0 профильных измерений, когда между верхней немагнитной направляющей пластиной 3 и нижней магнитомягкой направляющей пластиной 4 с помощью приводных роликов 2 протягивается диэлектрическая лента 1, в

5 связи с отделением подпружиненной магнитомягкой пластины 4 от нижнего открытого экранирующего магнитомя когс стакана 5 и от нижнего по чертежу торца цилиндрического сердечника 6 индуктивное сопро0 тивление катушки 7 будет убывать как по сравнению со своим исходным значением при отсутствии изделия 1, так и по сравнению с величиной индуктивного сопротивления катушки 14, сохраняющей свои

5 параметры неизменными после проведенной предварительной балансировки устройства.

В результате этого после введения между направляющими пластинами 3 и 4 подле0 жащего профильному контролю изделия 1 коэффициент передачи по напряжению комплексного делителя, составленного верхней от движка частью потенциометра 25, резистором 24 и LC-контурмо 7,20, уменьшается

5 по сравнению с коэффициентом передачи по напряжению комплексного делителя, образованного нижней от движка частью потенциометра 25, резистором 23 и LC-контуром 14, 21.

0 При этом происходит рассогласование переменных сигналов на входах усилителя 22, с выхода которого на вход амплитудного детектора 27 поступает разностный сигнал переменного тока, выпрямляемый узлом 27,

5 питающим входы вольтметра 28 и самописца 29.

Совершенно очевидно, что степень рассогласования коэффициентов передачи по напряжению двух комплексных делителей,

0 составленных двумя разделяемыми движком частями потенциометра 25, а также элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, и соответственно уровень разностного переменного сигнала на выходе усилителя 22,

5 как и уровень сигнала постоянного тока на входах конечных регистрирующих приборов - вольтметра 28 и самописца 29,однозначно определяются степенью отдаления нижней по схеме подпружиненной магнито- проводящей направляющей пластины 4 от

открытого нижнего торца экранирующего магнитомягкого стакана 5 и центрального магнитомягкого сердечника 6 катушки индуктивности 7.

Указанное расстояние между нижней направляющей магнитомягкой пластиной 4 и открытым торцом магнитопровода 5, 6 катушки 7 будет в свою очередь определяться толщиной измеряемого пленочного изделия 1 на его контролируемом участке.

Однозначная зависимость уровня разностного переменного напряжения на выходе усилителя 22 и соответственно уровня напряжения постоя иного тока на выходе детектирующего узла 27, а также на входах вольтметра 28 и самописца 29, от толщины пленочного изделия, вводимого между немагнитной 3 и магнитомягкой 4 направляющими пластинами, обусловливает возможность проведения предварительной градуировки устройства, при которой его конечные индикаторные и регистрирующие органы 28 и 29 позволяют по уровню поступающих на их входы напряжений непосред- ственноопределятьтолщину

контролируемого пленочного изделия на его измеряемом участке.

Градуировка шкалы вольтметра 28, а также градуировка накладной масштабной линейки самописца 29 непосредственно в единицах подлежащего контролю параметра толщины осуществляется последователь- ным вводом между направляющими пластинами 3 и 4 серии калиброванных по толщине эталонных образцов, отвечающих по составу подлежащим контролю изделиям, с нанесением на шкалу индикатора 28 и на масштабную линейку самописца 29 у мест отклонения их подвижных элементов значений толщин калиброванных эталонных образцов, вызвавших указанные отклонения индикаторных элементов.

Указанная градуировка оконечных индикаторных узлов заявляемого устройства (28, 29) в единицах толщины обеспечивает повышенные оперативность, удобство и производительность проводимых измерений с расшифровкой регистрируемых самописцем профилограмм непосредственно в единицах контролируемого параметра.

В процессе протягивания роликами 2 контролируемого ленточного изделия 1 между немагнитной и магнитомягкой направляющими пластинами 3 и 4 одновременно с выдачей стрелочным индикатором 28 текущего значения толщины изделия 1 на его контролируемом в данный момент участке происходит параллельная графическая

регистрация самописцем 29 профилограм- мы, отражающей характер изменения толщины изделия вдоль его контролируемого профиля. При этом масштаб регистрации профилограммы может широко варьироваться в зависимости от устанавливаемого соотношения между скоростью перемещения контролируемого изделия 1 и скоростью протягивания ленты у самописца 29.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины немагнитных электропроводящих листовых изделий, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки

индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитудный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора, отличающеес я тем, что, с целью расширения области использования за счет измерения толщины также и изделий из диэлектрических материалов и повышения точности измерения, оно снабжено диском из магнитомягкого

материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности, и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой

катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельных LC-контура, выводы

которых соединены с входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия.

26

Йзобрете:-,-1Я относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщины немагнитных электропроводящих и диэлектрических материалов. Цель изобретения - расширение области использования за счет измерения изделии из диэлектрических материалов и повышение точности измерения. Для достижения цели устройство, содержащее генератор 26 переменного тока, потенциометр 25, две катушки 7, 14 индуктивности с сердечниками полуброне- вого типа, направляющую в виде пары пластин 3, 4 с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике катушки им. ОЛВОне исны лекя - чет маия. жаен 14 не- пла из машки 7 индуктивности, последовательно соединенные усилитель 22 переменного тока, амплитудный детектор 27 и регистратор в виде параллельно соединенных самописца 29 и стрелочного индикатора 28, снабжено диском 18 из магнитомягкого материала, установленнымсвозможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца катушки 14 индуктивности,и постоянным конденсатором 20, соединенным с обмоткой катушки 7 индуктивности и землей, переменным конденсатором 21, соединенным с обмоткой катушки 14 индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра 25 соединен с выходом генератора 26, а крайние выводы потенциометра 25 соединены через балластные резисторы 23, 24 с соответствующими обмотками катушек 7, 14 индуктивности, образующих с конденсаторами 20, 21 два параллельных LC-контура, выводы которых соединены с входами усилителя 22, а вторая пластина 4 направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия. 2 ил. СО с XI iO ю о 0

31

s

.30

JJ

by. V- vrvyv wvvxa

У

фие.2