Магнитный толщиномер покрытий Советский патент 1993 года по МПК G01B7/06 

Dai, входящих в группы 7 и 8соответственно. Разности, пройдя коммутаторы 10 11, умножаются на некоторые коэффициенты AI и Bi и подаются первая через коммутатор 16 на измерительный вход АЦП 18, вторая через коммутатор 17 на его опорный вход. Т.к. АЦП 18 дает показания (на индикаторе 19),

равные отношению напряжения измерительного входа к напряжению опорного, то показание х всего толщиномера будет х Аг (U-Uii)/Bi (U-U2i). Т.о. реализуется кусочно-гиперболическая апроксима- ция. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины покрытий неразрушающим электромагнитным методом. Цель - повышение точности за счет уменьшения погрешности магнитного толщиномера. При измерении преобразователь .2 устанавливают на контролируемую деталь с неизвестной толщиной покрытия. В соответствии с уровнем сигнала, а значит, и с участком диапазона блок 20 управления соединяет определенный вход каждого из коммутаторов 10, 11, 16 и. 17 с выходом. Поскольку источник 9 имеет противоположную по отношению к сигналу полярность, то на выходе сумматоров 12 и 13 образуются разности U-Un и U-Uai, где U - напряжение сигнала на выходе нормирующего усилителя 6; Un и-Uai- напряжения, .снимаемые с делителей Dii и

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения толщины покрытий неразрушающим электромагнитным методом.

Целью настоящего изобретения является повышение точности.

Сущность предложенного устройства поясняется чертежом, на котором изображена функциональная блок-схема толщиномера.

Устройство состоит из последовательно соединенных генератора 1, первичного преобразователя 2, усилителя 3, детектора 4, .блока 5 установки нуля, выполненного в виде сумматора, масштабного усилителя 6. Имеется, кроме того; группы 7 и 8 делителей напряжения, входы которых (т.е. верхние точки резистивных делителей, если применены таковые) присоединены к источнику 9 постоянного напряжения. Полярность его противоположна полярности сигнала, имеющему место на выходе масштабного усилителя 6. Имеются коммутаторы 10 и 11, у каждого из них по N выходов. Входы коммутатора 10 соединены с выходами делителей Дц....,Дш группы 7, а входы коммутатора 11 Соединены с выходами делителей Д21,...,Д2М группы 8. В состав толщиномера входят два двухвходовых сумматора 12 и 13, входы которых присоединены к выходам коммутаторов 10 и 11. Вторые же входы сумматоров 12 и 13 соединены с выходом нормирующего усилителя 6. Устройство снабжено еще двумя группами 14 и 15 делителей напряжения и еще двумя коммутаторами 16 и 17, аналогичными коммутаторам 10 и 11. Входы делителей Дз1....,Д2Ы группы 14 соединены с выходом сумматора 12, а входы делителей Д41,...,Д4М группы 15-с выходом сумматора 13. Толщиномер снабжен также последовательно соединенными АЦП 18 и индикатором 19. У АЦП имеется измерительный вход, который соединен с выходом коммутатора 16 и опорный вход (вход опорного напряжения), который соединен с выходом коммутатора 17. Коммутаторы 10, 11, 16 и 17 имеют

также управляющие входы, а в толщиномер введен блок 20 управления, вход которого соединен с выходом нормирующего усилителя, а выходы соединены со входами управления коммутаторов 10, 11, 16 и 17. Число участков N соответственно и элементов устройства определяется характеристикой первичного преобразователя 2,. чем более она нелинейна (исправлена), тем больше N.

Число N увеличивается также с увеличением диапазона измерения при неизменной конструкции преобразователя 2.

Блок 20 управления может быть, в частности, выполнен в виде набора компараторов, настроенных на срабатывание при различных уровнях сигнала.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 возбуждает первичный

преобразователь 2, снимаемый с последнего сигнал усиливается усилителем 3, детектируется детектором 4, проходит через блок 5 установки нуля. В нем сигнал суммируется с напряжением, равным напряжению сигнала, получающемуся при установке преобразователя 2 на основу без покрытия. В результате этого на выходе блока 5 сигнал обращается в нуль когда измеряемая толщина покрытия равна нулю. В нормирующем

усилителе 6уровень сигнала приводится к определенному значению в конце диапазона (нормируется). При измерении преобразователь 2 устанавливают на контролируемую деталь с неизвестной толщиной покрытия. В соответствии с уровнем сигнала, а значит, и с участком диапазона блок 20 управления соединяет определенный вход (обрзначим: 1-й) каждого из коммутаторов 10,11,16 и 17с выходом. Поскольку

источник 9 имеет противоположную по отношению к сигналу полярность, то на выходе сумматоров 12 и 13 образуются разности U- Он и U - Uai, где U - напряжение сигнала на выходе нормирующего усилителя 6, Un и

U2 - напряжения, снимаемые с делителей

Ди и Д2 входящих в группы 7 и 8 соответственно. Далее эти разности пройдя коммутаторы 10 и 11, умножаются на некоторые коэффициенты AIM Bi, являющиеся фактически коэффициентами передачи делителей Дз1 и Д41 из групп 16 и 17 соответственно, и подаются: первая через коммутатор 16 на измерительный вход АЦП 18, вторая через коммутатор 17 на его опорный вход. Так как АЦП 18 дает показания (на индикаторе 19) равные отношению напряжения измерительного входа к напряжению опорного, то показание х всего толщиномера будет

х

A|(U-Un Bi (U - U2I )

Таким образом, реализуется кусочно- гиперболическая апроксимация. Очевидно, что на начальном участке, включающем нулевую толщину, т.е. где х U 0, имеем U «-О.

Действие формулы (2) с неизменными константами, т.е. с фиксированными значе- ниями.номера i и AI, Bi(1 l N) сохраняется на некотором участке общего диапазона измеряемых толщин х. При выходе этот участок блок 20 управления переведет коммутаторы 10, 11, 16 и 17 в другое положение и будут подключены другие делители, которые определят новые значения констант в формуле (2). Тем самым и на другом участке характеристики первичного преобразователя 2 будет достигнута оптимальная, более точная, ее апроксимация. Поскольку каждый участок характеристики заменяется не отрезком прямой, как в прототипе, а криволинейной дугой, то и точность апррксимации, а, значит, и всего прибора выше и самих этих участков требуется меньше. ,

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Магнитный толщиномер покрытий, со- держащий последовательно соединенные генератор, первичный преобразователь,

усилитель, детектор и первый сумматор, нормирующий усилитель, второй сумматор и последовательно соединенные аналого- цифровой преобразователь и индикатор, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен источником постоянного напряжения, первой и второй группами делителей напряжения по N в каждой группе, входы которых соединены с выходом источника постоянного напряжения, первым и вторым коммутаторами, входами соединенными соответственно с выходами делителей первой и второй групп третьим сумматором, третьей и четвертой группами делителей напряжения по N в

каждой группе,входы делителей третьей группы соединены с выходом второго сумматора, а входы делителей четвертой группы с выходом третьего сумматора, третьим и четвертым коммутаторами, аналогичными

первым двум, входы которых соединены с выходами делителей соответственно третьей и четвертой групп, выходы третьего и четвертого коммутаторов соединены соответственно с измерительным и опорным

входами аналого-цифрового преобразователя, и блоком управления, вход которого соединен с выходом нормирующего усилителя, а выходы - с входами управления коммутаторов, первый сумматор выполнен в виде блока

установки нуля, выход которого соединен с входом нормирующего усилителя, выход которого соединен с первыми входами второго и третьего сумматоров, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго коммутаторов.