Стенд для настройки приборов электромагнитного контроля изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к горной автоматике, конкретно к устройствам для настройки приборов контроля износа стальных канатов путем оптимизации варьируемых параметров преобразователя прибора по минимуму суммарной погрешности, и может быть использовано на заводах-изготовителях, в организациях, производящих ремонт и поверку приборов и на предприятиях, эксплуатирующих приборы,

Известно устройство, содержащее мостовую схему с включенными в ее плечи индуктивными датчиками, источник возбуждения мостовой схемы, схему совпадения, блок пусковых сигналов, многоканальный амплитудный анализатор импульсов, блок делителей напряжения, схемы ИЛИ и цепь последовательно соединенных предварительного усилителя, детектора, селектора и индикатора сигналов. Недостатком известного устройства является низкая точность настройки, сложность устройства.

Известно устройство для настройки прибора электромагнитного контроля, содержащее объект контроля, нагреватель или холодильник для нагревания или охлаждения объекта, измерители и регуляторы температуру, а также источник опорного сигнала с подключенным к его выходу блоком сравнения, второй выход которого под- ключей к измерителю температуры, а выход - к регулятору температуры. Недостатком известного устройства является невозможность быстрой настройки с его помощью по минимуму суммарной погрешности.

Целью создания стенда является повышение производительности настройки приборов контроля металлических канатов.

На фиг. 1 приведена функциональная схема стенда; на фиг.2 - вариант конструкции механизмов натяжения и вытяжки каната.

Стенд содержит модель контролируемого объекта 1, термобарокамеру 2 с регу- лятором 3 давления, регулятором 4 температуры. Дополнительно он снабжен регулятором 5 влажности, П-образной станиной 6, механизмом 7 натяжения, регулятором 8 вытяжки и нагревателем 9. Модель контролируемого объекта выполнена в виде жестко последовательно соединенных друг с другом участков 17, 18, 19, 20, 21 и 22 каната, имеющих различную увлажненность, замасленность, толщину цинкового покрытия проволок и количество ржавчины. Свободный конец первого участка каната жестко соединен с одним концом П-образ- ной станины 6. Свободный конец последнего участка каната пропущен через отверстие в другом конце П-образной станины 6 и соединен с механизмами натяжения 7 и вы- тяжки 8 каната. .

Нагреватель каната 9 может быть выполнен съемным с активной зоной меньшей длины отдельного участка каната. Механизм натяжения каната может быть выполнен в виде закрепленной на свободном конце участка каната 1 трубы с наружной резьбой, на которой навинчена гайка 11 с рукоятью 12. Механизм вытяжки может быть выполнен в виде привода 15с редуктором 16 в выходном валу которого выполнено отверстие, через которое пропущен свободный конец последнего участка каната 1. Между отдельными механизмами проложены шайбы 13 и 14.

На модели каната установлен и может свободно передвигаться настраиваемый преобразователь 23, в котором в заданных

пределах в процессе настройки могут изменяться и фиксироваться такие параметры, как база измерения, количество витков намагничивающей катушки, сечение сердечника магнитопровода преобразователя, величина воздушного зазора между магни- топроводом преобразователя и канатом, магнитная проницаемость сердечника магнитопровода, напряжение переменного тока в катушке возбуждения, частота переменного тока, соотношение длины катушки возбуждения и базы измерения, а также диаметр провода катушки возбуждения.

Измеритель 24 подключен к настраиваемому преобразователю 23.

Реализация процесса настройки конкретного прибора электромагнитного контроля износа стальных канатов шахтных подъемных машин на предложенном стенде осуществляется следующим образом.

Любой, но конкретный настраиваемый прибор предназначен для эксплуатации в определенных условиях. Под заданными условиями работы мы обозначаем здесь известные диапазоны изменения наиболее сильно влияющих факторов: температура каната t -At, увлажненности каната о) - До) , его замасленности el-Ad, натяжения h-Ah, вытяжки b АЬ, толщины цинкового покрытия проволок каната I -AI, количества ржавчины в канате g -Ag, а также температуры q-Aq, влажности а -Аа и давления окружающего воздуха р -Ар. По известным диапазонам изменений At, Аса, Ad, Ah, Ab, Al, Aq, Да, Ар определяют средние квадратиче- ские отклонения (СКО) соответствующих влияющих факторов:

а - c-At; аш с-Аод од Ad; Oh A h; boо о

Ob Ab; oi тгД1; ад Ад; ац - -g-Aq;

Ста - Аа; Ор .

Известные диапазоны At, Aft,Ad, Al и Ад позволяют сформировать отличающиеся от основного участка 17, участки каната: участок 18, которые отличается от участка 17 увлажненностью на величину + туДад участок 19. отличающийся от участка 17 замасленностью на величину + Ad; участок 20, отличающийся от участка 17 толщиной цинкового покрытия проволок на величину .+ ж-Al; участок 21, отличающийся от участка 17 количеством ржавчины в канате на величину + -я-Ag; участок 22, отличающийся от участка 17 температурой на величину + Дг. На величину суммарной

погрешности прибора наибольшее влияние оказывают следующие параметры Ri преобразователя прибора: база измерения В, количество витков намагничивающей катушки преобразователя W, сечение Н сердечника магнитопровода преобразователя, воздушный зазор L между магнитопроводом преобразователя и канатом, магнитная проницаемость М сердечника магнитопровода (что однозначно определяется током подмагничивания I), напряжение U переменного тока в катушке воз- буждения, частота переменного тока, соотношение длины катушки возбуждения К

К и базы измерения В (Q -о-) а также диаметр

о

провода D катушки возбуждения.

Предложенный стенд позволяет осуществлять изменения (независимо друг от дру- га) десяти влияющих факторов (t/д d, h, b, I, g, q, а и р). Настраиваемый преобразователь позволяет изменять девять варьируемых параметров: В, W, Н, L, I, U, .F, Q и D в процессе настройки прибора до получения оптимальных величин.

Относительные значения параметров преобразователя в опытах прямого симплекса приведены в табл.1, 2.

Чтобы осуществить изменения всех де- вяти параметров преобразователя согласно симплексному планированию, эксперимента, используем исходную табл.1 симплекса в относительных единицах для девяти варьируемых параметров. Значение 1-го варьи- руемого .параметра для j-ro эксперимента определяют по формуле

Rij Rio + 0,5Ri ARi,

О)

где Rio 0,5(Rimax + Rimin), значение R берется на соответствующей строки табл.1, а ARI - соответствующие диапазоны изменения параметров.

Абсолютные значения параметров, вы- численные по формуле (1) для первых десяти опытов приведены в табл.2.

После выставления и фиксации всех десяти параметров согласно первой строки табл,1 преобразователь 23, устанавливают на основной участок 17 каната 1, включают измеритель 24. Регуляторами 3, 4 и 5 устанавливают номинальные значения температуры q, влажности Q и давления р воздуха в термобарокамере 2. С помощью

10 15

20

25 0

5 0

5

0

5

измерителя 24 измеряют значение сигнала YI. Затем переводят преобразователь 23 прибора на увлажненный участок 18 каната 1 измерителем 24 измеряют сигнал Ywl. Снова переводят преобразователь 23 с участка 18 на замасленный участок 19 каната 1 и аналогично измеряют сигнал Ydl. Включают нагреватель 9 каната и нагревают на

+ тч-At градусов участок 22 каната 1. Быстро

снимают нагреватель 9 с каната, на участок 22 переводят преобразователь 23 прибора и измеряют сигнал Ytl. Переводят преобразователь на ржавый участок 31 каната 1 и измеряют сигнал Ygi. Снова переводят преобразователь 23 прибора на основной участок 17 каната 1, регулятором 5 увеличивают

давление в термобарокамере на -Ар и измеряют сигнал Ypi. Регулятором5 возвращают давление до среднего значения, регулятором 3 повышают температуру воздуха в термобарокамере на + 7,-Aq и измеряют

сигнал Yql.

Регулятором 3 снижают температуру окружающего воздуха в термобарокамере до среднего значения, регулятором 4 увеличивают влажность окружающего воздуха

на + 7г Аа и измеряют сигнал Yal. Регулятором 4 уменьшают влажность окружающего воздуха в термобарокамере до среднего значения, навинчивая гайку 11с помощью рукоятки 12 на трубу 10 увеличивают натяжение каната на + -Ah и при этом измеряют

сигнал Yhi. Вращают гайку 11 в обратном направлении, уменьшая натяжение каната до среднего значения. Приводом 15 вращают редуктор 16, увеличивая вытяжку каната

на + -Ab и при этой вытяжке измеряют

сигнал Ybi. Приводом 15 через редуктор 16 проворачивают канат в обратном направлении, снова устанавливая среднюю вытяжку каната. На этом реализацию опыта по первой строке таблицы 2 параметров преобразователя считают законченной. Для первой строки таблицы 2 считывают значение среднего квадратического отклонения (СКО) суммарной погрешности настраиваемого прибора для первого опыта по формуле:

oi (Yi - Yci)1 (YI - Ytir + (Yi - Y )2 + +(Yi - Ydi)2 H- (Yi - Yhi)2 + (YI - Ybi)2 + + (Yi -Yei)2 + (Yi - Ygi)2 + (Y - Yqi)2 +

+(Y| - Yal)2 + (Yi - Ypl)

В формуле (2) значение а выражено непосредственно в процентах сечения каната и учтены влияния на результаты измерений одновременно десяти и наиболее сильных некоррелированных между собой влияющих факторов, а также учтены независимые друг от друга изменения девяти варьируемых параметров преобразователя. Аналогично проводят на 2-й опыт, выставив параметры настраиваемого преобразователя согласно второй строке табл,2, затем рассчитывают значения среднего квадратического отклонения (СКО) суммарной погрешности настраи- ваемого прибора для второго опыта по формуле (2).

Последовательные изменения девяти параметров преобразователя проводят в три этапа, на первом из которых параметры сначала устанавливают в вершинах исходного симплекса в порядке В, W, H, L, M, U, F, Q, D и последовательно изменяют их до наступления момента вращения исходного симплекса вокруг точки с наименьшим значением суммарной погрешности, на втором этапе параметры сначала устанавливают в вершинах обратного симплекса в порядке

5 10 15

20 25

D, Q, F, U, M, L, H, W, В и последовательно изменяют их дл наступления вращения обратного симплекса вокруг точки с наименьшим значением суммарной погрешности, на третьем этапе сначала из исходного и обратного симплексов выделяют по четыре совокупности параметров, соответствующих наименьшим значениям суммарной погрешности и к восьми выделенным совокупностям добавляют еще одиннадцать совокупностей таких значений параметров, которые равномерно заполняют пространство варьирования параметров, и их этих девятнадцати совокупностей значений параметров образуют комплекс, после чего параметры последовательно устанавливают в вершинах добавленных одиннадцати совокупностей, а затем значения параметров для последующих изменений совокупностей определяют отражением вершины с наибольшим значением суммарной погрешности относительно центра тяжести противоположной грани оставшегося врсемнадцэтимерно- го комплекса.

В результате получим набор оптимальных параметров преобразователя для заданных условий эксплуатации, выбранных по критерию минимума СКО погрешности измерительного преобразователя.

Изобретение относится к горной автоматике, конкретно к устройствам для настройки приборов контроля износа стальных канатов путем оптимизации варьируемых параметров преобразователя прибора по минимуму суммарной погрешности. Цель изобретения - повышение производительности настройки приборов контроля металлических канатов достигается благодаря тому, что стенд содержит модель контролируемого объекта и термобарокамеру с регуляторами температуры и давления, а также П-образную станину, механизм натяжения, регулятор вытяжки, влажности и нагреватель, модель контролируемого объекта выполнена в виде жестко последовательно соединенных друг с другом участков каната, имеющих различную увлажненность, замас- ленность, толщину цинкового покрытия проволок и количество ржавчины, свободный конец первого участка канала жестко соединен с одним концом П-образной станины, а свободный конец последнего участка каната пропущен через отверстие в другом конце П-образной станины и соединен с механизмами натяжения и вытяжки каната. Нагреватель каната может быть выполнен съемным с активной зоной, меньшей длины отдельного участка каната. Механизм натяжения каната может быть выполнен в виде закрепленной на свободном конце участка каната трубы с наружной резьбой, на которой навинчена гайка с радиальной рукоятью. Механизм вытяжки каната может быть выполнен в виде привода с редуктором, в выходном валу которого выполнено отверстие, через которое пропущен свободный конец последнего участка каната. 3 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 ил. ел С х| ю ел ы о ю

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

конец второго крайнего участка каната пропущен через отверстие в другом конце П-образной станины и соединен с механизмом натяжения и вытяжки каната.

что механизм натяжения каната выполнен в виде закрепленной на свободном конце участка каната трубы с наружной резьбой, на которой навинчена гайка с радиальной рукоятью.

участка каната,

H

Ш

01

i s

л

Q

Фиг. 2