Толщиномер Советский патент 1993 года по МПК G01B7/06 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины различных покрытий на металлических основах.

Известен толщиномер, содержащий источник постоянного тока, индуктивный преобразователь, соединенный посредством управляемых ключей как с источником постоянного тока, так и повторителем, выход которого соединен через схему измерения с .индикатором, и схему управления (синхронизатор), соединенную с соответствующими ключами управления.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является толщиномер, содержащий соединенные последовательно генератор, преобразователь и детектор, а также соединенные последовательно блок, вычитания, вход которого подключен к детектору, блок коррекции и сумматор, выход которого подключен к индикатору, и соединенные последовательно блок опорных напряжений и блок автоматического выбора

пределов измерений, второй вход которого соединен с детектором, а выходы - с входами управления, блок вычитания, коррекции и сумматора.

Недостатками данного толщиномера является.также низкая томность и ограниченный диапазон измеряемых толщин покрытий металлических основ. В данном устройстве низкая точность измерений обусловлена влиянием дрейфа выходного сигнала детектора на значения сигнала, снимаемого с преобразователя, а ограниченный диапазон измерений обусловлен реальным динамическим диапазоном входных сигналов этого детектора или любого другого блока,выполняющего его функцию.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений.

Цель достигается тем, что толщиномер, содержащий генератор, соединенный с ним индуктивный преобразователь, источник опорного напряжения умматор и индикатор, снабжен синхронизатором, блоком вы(Л

с

-ч

45 CN

00 СЛ

борки хранения, компаратором и усилителем, усилитель входом соединен с выходом индуктивного преобразователя, выходом - с первым входом компаратора и первым входом блока выборки-хранения, второй 5 вход компаратора соединен с выходом сумматора, его вход - с входами синхронизатора и индикатора, выход синхронизатора соединен с вторым входом блока выборки- хранения, выход которого подключен к пер- Ю вому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения.

На фиг. 1 приведена структурная схема толщиномера; на фиг. 2-схема индуктивно- 15 го преобразователя; на фиг. 3 - эпюры выходных сигналов соответствующих блоков.

Толщиномер содержит генератор 1, индуктивный преобразователь 2, усилитель 3, устройство выборки-хранения 4, синхрони- 20 затор 5, источник опорного напряжения 6, сумматор 7, индикатор 8 и компаратор 9.

Проведенные исследования показали, что если питать излучающую систему индуктивного преобразователя импульсами по- 25 стоянного напряжения, то кривизна переходной характеристики сигнала реакции, воспринимаемого приемной системой индуктивного преобразователя от металлической основы, находящейся в его чувстви- 30 тельной зоне, не зависит от толщины покрытия. Однако на выходе усилителя 3, в связи с ограниченным пределом его динамического диапазона, наблюдаются области ограничения сигнала и они (эти области) 35 тем больше, чем больше величина амплитуды сигнала, поступающего на вход усилите- ля 3, т.е. чем тоньше покрытие металлической основы. Максимальное значение этого сигнала имеется при Отсутствии 40 какого-либо покрытия.

Благодаря введению в толщиномер компаратора 9 и соответствующих связей, а именно: соединение первого входа компаратора 9 с выходом усилителя 3, а его второ- 45 го входа - с выходом сумматора 7, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения 6, а второй вход - с выходом устройства выборки-хранения 4, а также соединение выхода компаратора 9 со 50 входом синхронизатора 5. управляющего работой устройства выборки-хранения 4 через его первый вход, удалось получить на выходе компаратора 9 импульс, длительность которого находится в зависимости от 55 толщины покрытия металлической основы. При этом в отличие от известных схем толщиномеров в предлагаемом - практически исключено влияние дрейфа амплитудного значения выходного сигнала усилителя 3 на

результаты измерений. Это происходит благодаря тому, что момент включения компаратора 9 происходит в момент прекращения действия возбуждающего импульса, а включение компаратора 9 происходит в точке переходной характеристики усиленного сигнала постоянно в одной и то же время, не зависимо от смещения его относительно какого-то уровня. Таким образом, длительность вырабатываемого компаратором 9 импульса для одного и того же сигнала будет постоянна, при этом с увеличением амплитуды сигнала на входе усилителя 3 будет увеличиваться длительность вырабатываемого компаратором 9 импульса и наоборот с ее уменьшением - уменьшаться. Последнее позволяет измерять толщину покрытий металлических основ во всем диапазоне реальной чувствительности индуктивного преобразователя 2.

В качестве индуктивного преобразователя может быть использован, например, индуктивный преобразователь (фиг. 2), содержащий излучающую катушку 10 и две идентичные приемные катушки 11, .включенные последовательно-встречно. Плоскость излучающей катушки 10 перпендикулярна плоскости приемных катушек 11, 12. Приемные катушки находятся в контуре излучающей. Преобразователь установлен так, что плоскость излучающей катушки параллельна плоскости металлической основы 13с покрытием 14.

Исключение влияния зависимости дрейфа амплитудного значения выходного сигнала усилителя 3 на результаты измерений позволяет использовать его с максимально реализуемым коэффициентом усиления полезного сигнала.

Это позволяет во столько раз уменьшить погрешность измерений, во сколько раз увеличивается усиление полезного сигнала.

, Толщиномер работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает импульсы 15 (фиг. 3, где на оси ординат 16 величина напряжения, а на оси абсцисс 17 - время) прямоугольной формы заданной частоты, которые подаются на излучающую катушку индуктивного преобразователя. Сигнал реакции основы, воспринимаемый приемными катушками, подается на усилитель 3, где он усиливается и подается на второй (управляемый) вход устройства выборки-хранения 4 и на первый вход компаратора 9.

На выходе усилителя 3 усиленный сигнал реакции основы имеет вид кривой 18, для случая когда толщина покрытия мала.и вид кривой 19,когда толщина покрытия велика, т.е. в случае, когда воспринимается сигнал большой амплитуды, длительность насыщения усилителя 3 больше, чем для случая, когда воспринимается сигнал меньшей амплитуды. С помощью источника опорного напряжения б выбирается порог срабатывания 20 (Коп) компаратора 9, например, в точке 21 переходного процесса сигнала реакции опоры. Вследствие этого компаратор 9 вырабатывает импульс 22 с длительностью 23 или импульс 24 с длительностью 25 в зависимости от амплитудного значения воспринимаемого сигнала, т.е. от толщины покрытия. Передний фронт выходного импульса компаратора 9 форми- руется в момонт изменения полярности вос- принимаемого сигнала, а задний - в выбранной точке 21 переходной характеристики этого сигнала. Выходной импульс компаратора 9 подается на вход синхрони- затора 5, который вырабатывает управляющий импульс 26 с длительностью 27, с задержкой 28 относительно выходного импульса компаратора 9. Длительность задержки 28 выбирается такой когда величина амплитудного значения переходной характеристики воспринимаемого сигнала реакции от металлической основы практически полностью отсутствует, При нормальной работе усилителя 3 на его выходе (после спада переходной характеристики) сигнал отсутствует. Поскольку управляющий импульс 26 подается на первый (управляющий) вход устройства выборки-хранения 4. на выходе этого устройства будет отсутствовать сиг-

нал, поскольку в это время он отсутствует на втором входе устройства выборки-хранения 4 (имеется ввиду амплитудное значение сигнала). Таким образом, в этом случае на второй вход сумматора не подается какое-либо напряжение сигнала его выходе имеется величина напряжения, обусловленная только значением опорного напряжения, т.е. выбранным порогом срабатывания 20. подаваемым на первый вход сумматора 7. Это напряжение подается на второй вход компаратора 9, что и определяет моменты его срабатывания.

Формула изобретения Толщиномер, содержащий генератор, соединенный с ним индуктивный преобразователь, источник опорного напряжения, сумматор и индикатор, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, он снабжен синхронизатором, блоком выборки- хранения, компаратором и усилителем, усилитель входом соединен с выходом индуктивного преобразователя, выходом - с первым входом компаратора и первым входом блока выборки-хранения, второй вход ко.мпаратора соединен с выходом сумматора, его выход - с выходом синхронизатора и индикатора, выход синхронизатора соединен с вторым входом блока выборки-хранения, выход которого подключен к первому входу сумматора, второй вход которого подключен к выходу источника опорного напряжения.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, а именно к устройствам для измерения толщины различных покрытий на металлических основах. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений, Толщиномер содержит генератор, индуктивный преобразователь, усилитель, блок выборки-хранения, синхронизатор, источник опорного напряжения, сумматор, инди- катор И компаратор. Первый вход компаратора соединен с выходом усилителя, а второй вход - с выходом сумматора, первый вход которого соединен с источником опорного напряжения, а второй вход - с выходом блока выборки-хранения, выход компаратора соединен с входом синхронизатора, управляющего работой блока выборки-хранения через его первый вход. 3 ил.

У/////////ШШШ Фиг. 2