Устройство для определения координат металлических протяженных изделий Советский патент 1993 года по МПК G01B7/30 

ный генератор,вихретоковый преобразователь с возбуждающей и измерительными катушками, преобразователь угла вращения в электрический сигнал, кинематически связанный с электроприводом, и подключен- ные к измерительной катушке последовательно соединённые усилитель, амплитудный детектор и индикатор.

Однако это устройство не позволяет определить координаты расположения метал- лических протяженных изделий, поскольку осуществляется только измерение составляющих, которые ортогональны по отношению к возбуждающей катушке.

Целью изобретения является повыше- ние разрешающей способности и точности определения координат.

Для этого устройство для определения координат металлических протяженных изделий, содержащее высокочастотный гене- ратор, вихретоковый преобразователь с возбуждающей и измерительной катушками, преобразователь угла вращения в электрический сигнал, кинематически связанный с электроприводом, и подклю- ченный к измерительной катушке, последо; вательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и индикатор, снабжено модулятором включенным между высокочастотным генератором и возбуждающей катушкой, интегратором, включенным между амплитудным детектором и индикатором, управляемым фазосд- витающим блоком И подключенным к его выходу дополнительным индикатором, воз- буждающая катушка выполнена в виде расположенных в одной плоскости вытянутых прямоугольных рамок с одинаковой длиной больших сторон и разной длиной коротких, все рамки сопряжены одной длинной стороной, а вторые длинные стороны рамок распределены в плоскости катушки с равным шагом, сопряженные стороны рамок экранированы, измерительная катушка установлена с возможностью вращё- ния посредствам привода вокруг оси. параллельной длинным сторонам рамок, вход фазосдвигающего блока подключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а его выход соединен с управляющим входом модулятора.

Проведенные патентные и литературные исследования показали, что аналогов предложенным существенным отличитель- ным признакам нет.

На фиг.1 представлена конструкция вихретокового преобразователя; на фиг.2 - блок-схема устройства.

Вихретоковый преобразователь (фиг.1) содержит возбуждающую катушку 1, выполненную в виде неподвижных протяженных рамок с одинаковой длиной протяженных и разной длиной коротких сторон, расположенных так, что одни длинные стороны рамок плотно прилегают друг к другу, а другие равномерно распределены в пространстве в одной плоскости. При этом плотно прилетающие стороны рамок экранированы электропроводящим экраном 2.

Измерительная катушка 3 установлена с возможностью вращения и кинематически связана с электроприводом и преобразователем угла вращения в электрический сигнал, который на фиг.1 условно не показан. Ось вращения измерительной катушки ориентирована параллельно оси протяженного металлического изделия 4. Контролируемое протяженное металлическое изделие 4 представлено в виде линейного проводница, ; ; ;. -: :- ; -.

Бл бк-с х ема устройства для определения координат металлических протяженных изделий (фиг.2) содержит высокочастотный генератор 5, модулятор 6, управляемый фа- зосдвигающий блок с дополнительным индикатором 13, преобразователь 8 угла вращения в электрический сигнал, кинематически связанный с электроприводом 9 для вращения измерительной катушки 3 вихретокового преобразователя, усилитель 10, амплитудный детектор 11, интегратор 12 и индикатор 14,

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотный ток 1 т sin tot с генератора 5, промодулированный по амплитуде в модуляторе 6 синусоидальной функцией, поступающей от преобразователя угла вращения 8, имеет вид

i(t) sin(Qt+ sin cut, где а - коэффициент модуляции.

Этот сигнал, фаза (р которого регулируется управляемым фазосдвигающим блоком 7, поступает на возбуждающую катушку 1. В результате в зоне контроля создается квазиоднородное электромагнитное поле, возбуждающее в протяженном металлическом изделии 4, представленном в виде проводника, амплитудно-модулированный переменный ток, амплитуда низкочастотной составляющей которого изменяется по синусоидальному закону. С измерительной ка- тушки 3, приводимой во вращение электроприводом 9, сигнал будет представлять собой сложную периодическую функцию, промодулированную по амплитуде синусоидальным низкочастотным током.

После прохождения через усилитель 3 и амплитудный детектор 11 сигнал U(t)

+ Т) sln( Qt + cp) интегрируется в интеграторе 12. Напряжение на выходе интегратора будет соответствовать амплитуде первой гармоники

27Г

Ат -Ј /0 f(t + T)sln(Qt+ 0)dt.

Изменяя фазу у в управляемом фазос- двигающем блоке 7 до тех пор, пока амплитуда первой гармоники не будет максимальна, фиксируют значение фазы на дополнительном индикаторе 11. Оно соответствует направлению вектора, проходящего через ось вращения измерительной катушки и ось контролируемого протяженного изделий (фиг. 1). Значение.обратно пропорциональное амплитуде первой гармоники , которое соответствует расстоянию до металлического изделия, индуцируется на индикаторе 14.

Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известными заключается в том, что оно позволяет значительно повысить точность определения координат металлических протяженных изделий за

счет создания специальной топологии возбуждающего электромагнитного поля и использованиявихретрковогопреобразователя в качестве множительного устройства при реализации анализатора

спектра.

Изобретение относится к неразрушаю- щеМу контролю и обнаружению электропро- водящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, а таюке и в других отраслях народного хозяйства, где необходимо определить координаты линейных проводящих изделий, а также проводников ,по которым протекает переменный ток. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности определения координат. Устройство снабжено модулятором, интегратором и управляемым фазрсдвигающим блоком с дополнительИзобретение относится к неразрушающему контролю и обнаружению электропроводящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, где необходимо определять координаты металлических протяженных изделий, а также проводников, по которым протекает переменчый ток. Известны устройства для обнаружения электропроводящих изделий, основанные на методе вихревых токов, к которых измерительным индикатором, а возбуждающая катушка выполнена неподвижной в виде протяжённых рамок с одинаковой длиной протяженных и разной длиной коротких сторон, расположенных так, что одни длинные стороны рамок плотно прилегают друг к другу, а другие равномерно распределены в пространстве в од ной плоскости, при этом плотно прилегающие стороны рамок экранированы. Ось вращения Измерительной катушки расположена параллельно протяженным сторонам рамок. Высокочастотный генератор подключён к возбуждающей катушке через модулятор, к модулирующему вхсду которого подключен выход фазосдвигающего блока с дополнительным индикатором , вход которого подключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а интегратор включен между амплитудным детектором и индикатором. Устройство позволяет значительно повысить точность определения координат металлических протяженных изделий за счет создания специальной топологии возбуждающего эгёктромагнитного поля и использования вихретокового преобразователя в качестве множительного устройства при реализации анализатора спектра. 2 ил. ный элемент вихретокового. преобразователя выполнен в виде круглой или квадратной рамки. К основным недостаткам этих устройств следует отнести то, что они не позволяют определить координаты электропроводящего изделия, а только фиксируют его наличие. Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее высоком а ст от(Л С VI ю со ю о ю

Формул а изоб рбт е ния

Устройство для определения координат металлических протяженных изделий, содержащее высокочастотный генератор, вих- ретоковый преобразователь с возбуждающей и измерительной катушками, преобразователь угла вращения в электрический сигнал, кинематически связанный с электроприводом, и подключенные к измерительной катушке последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и точности определения координат, оно снабжено модулятором, включенным между высокочастотным генератором и возбуждающей катушкой, интегратором, включенным между амплитудным детектором и индикатором, управляемым фазосдвигающим блоком и подключенным к его выходу дополнительным индикатором, возбуждающая катушка выполнена в виде расположенных в одной плоскости вытянутых прямоугольных рамок с одинаковой длиной больших сторон и разной длиной коротких, все рамки сопряжены одной длинной стороной, а вторые длинные стороны рамок распределены в плоскости катушки с равным шагом, сопряженные стороны рамок экранированы, изме- рительная катушка установлена с возможностью/вращения посредством привода вокруг оси, параллельной длинным сторонам рамок, вход фазосдвигающего блока подключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а его выход соединен с управляющим входом модулятора.

:ЯШ

Jk2