Устройство для электромагнитного контроля геометрических параметров объектов сложной конструкции Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

$иг 1

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для автоматического контроля геометрических параметров элементов сложных конструкций с периодически по- вторяющимися структурами (например, лопатки турбинных установок и др,).

Известен измерительный преобразователь, применяемый для преобразования активных сопротивлений и индуктивностей в напряжение, работающий по принципу использования интегрирующих коммутативных схем.

Известен также двухмерный преобразователь для измерения разбаланса актив- ных сопротивлений и индуктивностей, содержащий два датчика индуктивного типа, интегратор, связанный через кольцевой коммутатор, неуправляемый источник прямоугольного питающего напряжения, сое- диненные с датчиками и счетчиком импульсов, преобразователь выходного напряжения в код, соединенный с интегратором.

Наиболее близким по технической сущ- ности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство для электромагнитного контроля объектов, содержащее два питаемых от управляемого по частоте источника питания вихретоковых датчика, выходы которых подключены к одной диагонали кольцевого коммутатора, другая диагональ которого соединена с интегратором, выход которого соединен с блоком измерения и с управляющим входом счетчика импульсов, рабочий вход которого подсоединен к выходу управляемого по частоте источника питания, обеспечивающего прямоугольное напряжение различной частоты, Управление источником питания осу- ществляется блоком управления частотой напряжения источника питания, вход которого соединен с регистратором частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля..

Однако в описываемом устройстве производится контроль параметров только одного выступающего элемента, периодически появляющегося в зоне контроля.

Целью изобретения является обеспече- ние выборочного экспресс-контроля выступающих конструктивных элементов объекта.

Указанная цель достигается тем, что устройство для электромагнитного контроля геометрических параметров объектов сложной конструкции, содержащее два идентичных вихретоковых преобразователя, интегратор, соединенные с его выходом блок измерения и счетчик импульсов, кольцевой коммутатор, к одной диагонали которого подключены оба вихретоковых преобразователя, а к другой диагонали - подключен интегратор, и последовательно соединенные регистратор частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля, блок управления частотой напряжений питания и управляемый по частоте источник питания, выходом соединенный со вторым входом счетчика импульсоз, снабжено последовательно соединенными формирователем временного интервала, управляющий вход которого соединен со вторым выходом управляющего по частоте источника питания, а информационный вход соединен с вторым выходом регистратора частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля, фазосдвигающим блоком и логическим элементом НЕ, выход которого соединен с входами вихретоковых датчиков, а второй вход - соединен с третьим выходом управляемого по частоте источника питания.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства для электромагнитного контроля геометрических параметров объектов сложной конструкции; на фиг. 2 показаны временные диаграммы пэоцесса контроля.

Устройство для электромагнитного контроля геометрических параметров объектов сложной конструкции (фиг.1) содержит управляемый по частоте источник 1 питания, два идентичных вихретоковых преобразователя 2 и 3, кольцевой коммутатор 4, к двум точкам одной диагонали которого подключены соответственно выходы вихретоковых преобразователей 2 и 3, а к другой диагонали подключен интегратор 5. счетчик 6 импульсов и блок 7 измерения (например, цифровой вольтметр), подключенные к выходу интегратора 5, последовательно соединенные регистратор 8 частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля, блок 9 управления частотой напряжения питания, выход которого подктючен к управляющему входу источника 1 питания, а также формирователь 10 временного интервала, информационные входы которого подключены к источнику 1 питания л к регистратору 8 частоты появления элемента кон- струкции объекта в зоне контроля, фазосдвигающий блок 11, вход которого соединен с формирователем 10 временного интервала, и логический элемент 12 НЕ , управляющий вход которого соединен с источником 1 питания, управляющий вход с фазосдвигающим блоком 11, а выход подключен к вихретоковым преобразователям 2иЗ.

Устройство работает следующим образом.

Один из вихретоковых преобразователей, например 2, устанавливается в зоне появления выступающего элемента конст- рукции объекта, т.е. в зоне контроля. При прохождении элемента в зоне 2 параметры этого преобразователя изменяются и принимают значения по активному сопротивлению Г2 го + А г, а по индуктивности 1 + A L, где го - активное сопротивление катушек преобразователя, А г- вносимый разбаланс сопротивлений; LO - индуктивность катушек преобразователей, AL- вносимый разбаланс индуктивности. Другой вихрето- ковый преобразователь 3 устанавливается в той же температурной и вибрационной зоне так, что элемент конструкции обьекта контроля не изменяет его параметров, т.е. гз го и з LO. Интегратор 5 содержит две интег- рирующие емкости.

Запускающий импульс подается с блока 9 управления частотой напряжения питания, который представляет собой преобразователь напряжения в частоту. Напряжение на блок 9 подается с регистратора 8 частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля, который для вращающихся объектов построен на базе тахогенератора. Совместная работа ис- точника 1 питания, блока 9 управления частотой напряжения питания и регистратора 8 частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля обеспечивает следующее соотношение отрезков време- ни:

-.

где Тп - период импульсов питающего на- пряжения;

ts - время прохождения одного выступающего элемента конструкции объекта в зоне преобразователя. Время появления выступающих элементов конструкции в зо- не преобразователя показано на фиг.2а. где Тэ - период прохождения одного и того же элемента взоне преобразователя. М -число этих элементов по окружности. Временная диаграмма питающего напряжения показа- на на фиг. 26. Формирователь временного интервала 10 формирует импульс длительностью Тз Тэ

Ja М

который показан на

фиг. 2в. При подаче этого импульса на уп- равляющий вход логической схемы НЕ 12 схема НЕ запирается, и на вихретоковые преобразователи 2 и 3 не подается напряжение питания. Фазосдвигающий блок 11.

управляемый оператором или автоматически, сдвигает временной интервал Тз, поступающий с формирователя 10. для контроля первого элемента конструкции на время t3i.

так, чтобы ts t31 . (фиг.2в).

В этом случае на вихретоковые преобразователи 2 и 3 в течение времени t3 . подается питание (фиг.2д) и в измерительной схеме устройства (блоки 2, 3, 4, 5, 6, 7) формируются выходные параметры указанным ниже способом. Через время Тэ процесс повторяется и формирование выходных параметров продолжается до достижения ими установившихся значений.

Для контроля параметров второго элемента конструкции фазосдвигающий блок 11 обеспечивает сдвиг временного интерваТэ

ла на время 1зд t3(

М

(фиг.2-г). В этом

случае происходят аналогичные процессы, но в этот промежуток времени, когда в зоне контроля находится второй выступающий элемент конструкции (фиг.2-е). Для любого 1-го элемента конструкции необходимо обеспечить сдвиг временного интервала Тз на время.

, + (i- 1)

JL

М

Формирование выходных параметров происходит следующим образом. Ток И, протекающий по цепи вихретокового преобразователя 2 и определяемый индуктивностью L LO + A L и сопротивлением Г2 го t + А г за время положительного импульса питающего напряжения по цепи черэз копь- цевой коммутатор 4 заряжает первую и разряжает вторую накопительные емкости интегратора 5, а ток la через обмотку вихретокового преобразователя 3, определяемый индуктивностью Ln и сопротивлением го, разряжает первую и заряжает второю емкости интегратора 5.

При отрицательных импульса питающего напряжения происходит обратный процесс. Режим заряда первой накопительной емкости интегратора 5 обусловлен токами И. 2. а также напряжением Uk-1 , где k - номер импульса), сформировавшимся на этой емкости к началу рассматриваемого периода, а заряд второй емкости интегратора 5 обусловлен соответственно токами b и И. а также напряжением Uk-1 . сформировавшимся на этой емкости к началу рассматриваемого периода. Импульсы питающего напряжения, соответствующие отсутствию выступающего элемента конструкции объекта в зоне вихретокового преобразователя 2 не вносят разбаланса параметров, т. к. при этом Г2 гз го, L.2 La Lo токи li и г одинаковы, они не изменяют напряжение на накопительных емкостях интегратора 5. Переходный режим длится до того момента, когда интегральные значения токов заряда и разряда накопительных емкостей интегратора 5 станут равными. По истечении переходного периода на выходе интегратора 4 устанавливается напряжение U U + U , где L) - установившееся напряжение на первой накопительной емкости, a U1 - установившееся напряжение на второй накопительной емкости интегратора 5, Формула изобретения Устройство для электромагнитного контроля геометрических параметров объектов сложной конструкции, содержащее два идентичных вихретоковых преобразователя, интегратор, соединенные с его выходом блок измерения и счетчик импульсов, кольцевой коммутатор, к одной диагонали которого подключены оба вихретоковых

преобразователя, а к другой диагонали - подключен интегратор, и последовательно соединенные регистратор частоты появления элемента конструкции объекта в зоне

контроля, блок управления частотой напряжения питания и управляемый по частоте источник питания, выходом соединенный с вторым входом счетчика импульсов, отличающееся тем, что, с целью обеспечения

выборочного экспресс-контроля выступающих конструктивных элементов объекта, оно снабжено последовательно соединенными формирователем временного интервала, управляющий вход которого соединен

с вторым выходом управляемого по частоте источника питания, а информационный вход соединен с вторым выходом регистратора частоты появления элемента конструкции объекта в зоне контроля,

фазосдвигающим блоком и логическим элементом НЕ, выход которого соединен с входами вихретоковых датчиков, а второй вход соединен с третьим пыходом управляемого по частоте источника питания.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для контроля геометрических параметров элементов сложных конструкций с периодически повторяющимися структурами. Цель - обеспечение выборочного экспресс-контроля выступающих конструктивных элементов объекта. Один из ВТП 2 устанавливают в зоне контроля, а другой - так, что элемент конструкции объекта контроля не изменяет его параметров. Источник 1 питания, блок 9 управлзния частотой напряжения питания и регистратор 8 частоты появления элементов конструкции объекта в зоне контроля обеспечивает соотношение t3 -Ј-, Тп - период импульсов питающего напряжения, Хэ - время прохождения одного выступающего элемента конструкции объекта в зоне преобразователя. Формирователь 10 импульсов формирует импульс задержки и запирает НЕ 12 и на ВТП 2 и 3 не подается напряжение питания, а фазосдвигающий блок 11 сдвигает временной интервал Тз, поступающий с формирователя 10 для контроля первого элемента конструкции на время хз. 2 ил. со с

a

1

L

з

д

Тз

/Ч

t