Устройство для контроля качества набивки межблочных швов катода электролизера Советский патент 1993 года по МПК G01N27/02 

фие.1

Изобретение относится к области производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов, и может быть использовано при монтаже катодного узла электролизера для измерения качества набивки между блоками.

Цель изобретения - повышение точности контроля качества набивки межблочных швов подовых и боковых блоков катодного узла электролизной ванны.

Существенным отличием предлагаемого технического решения является применение перестраиваемого генератора переменного тока высокой частоты, соединенного с входом усилителя - стабилизатора тока высокой частоты, выход которого соединен через переключатель режима работы с выходными клеммами четырехконтактных измерительных щупов.

Данное техническое решение позволило локализовать (уменьшить) глубину проникновения тока в толщу блоков в зависимости от частоты генератора тока высокой частоты. Изменением частоты регули-- руется глубина контроля качества заделки шва. Это позволяет не только выявить низкое качество заделки шва, но и производить оценку глубины дефекта в набивке шва.

Применение стабилизированного источника переменного тока уменьшает погрешность измерения сопротивления подовой массы, поскольку использование переменного стабилизированного по амплитуде тока исключает погрешность от сопротивления контакта электродов щупов с подовой массой или подовыми блоками н-а результат измерения. Схемное решение устройства позволяет использовать в качестве индикатора сопротивления цифровой вольтметр. Показания вольтметра определяются стабильной величиной силы тока на выходе усилителя со стабилизацией амплитуды переменного тока (например, сопротивление шва находится в пределах 1-10 Ом, тогда при стабильной величине амплитуды тока высокой частоты равной 1 мА, падение напряжения на данном участке будет находится в пределах 1-10 мВ).

Существенным отличием является также применение схемы, состоящей из фазо- инвертора импульсов генератора высокой частоты и синхронного детектора, что позволило значительно уменьшить погрешность измерения. Так как синхронное детектирование позволяет устранить погрешности, связанные с наводками на цепи измерительной части устройства (на щупы и входную цепь приемной части). Данная схема позволяет осуществить оптимальную обработку сигнала, несущего информацию об

измеряемом параметре, что повышает точность контроля данного устройства по срав- нению с известными техническими решениями.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, где введены следую.щие обозначения: задающий генератор высокой частоты 1, стабилизатор тока высокой частоты 2, переключатель режимов работы 3, эталонный резистор - 4, контакты измерительного щупа 5, контролируемый участок подовой массы 7, подовые блоки б, усилитель высокой частоты 8, синхронный детектор .9, фазоинвертор 10, фильтр нижних частот 11, аналого-цифровой преобразователь 12, цифровой индикатор 13.

На фиг. 2 приведены эпюры напряжения сигналов на выходе блоков устройства: форма сигнала на выходе стабилизатора тока высокой частоты и на выходе усилителя высокой частоты 14, сигнал на первом управляющем входе синхронного детектора 15, сигнал на втором управляющем-входе синхронного детектора 16, сигнал на выходе

фильтра нижних частот 18, сигнал на выходе синхронного детектора 17. Работа устройства:

В зависимости от удельного сопротивления подовой массы 7, используемой для

набивки межблочных швов, установив частоту генератора высокой частоты 1 определяем глубину зондирования из известного равенства

6

у ft f

где у,/, f, - электропроводность, абсолютная магнитная проницаемость подовой массы и частота генератора высокой частоты 1 соответственно.

В положении переключателя режимов работы -3 Контроль к выходу стабилизатора тока высокой частоты 8, подключают эталонный резистор 4. В этом положении производится градуировка шкалы прибора. После градуировки и проверки правильности функционирования прибора, переключатель режима работы 3 ставится в положение Работа. В этом положении переключателя к выходу стабилизатора тока высокой частоты 2 подключаются выходные контакты измерительного щупа 5 (на фиг. 1 внешние контакты четырехконтактного из- мерительного щупа 5), а вход усилителя высокой частоты 8 - к входным контактам четырехконтактного измерительного щупа (фиг. 1, внутренние контакты).

В процессе измерения прижимаем подпружиненные контакты измерительного щупа 5 к исследуемому участку подовых блоков 6, между которыми произведена заделка шва подовой массой 7. На приемных контактах измерительного щупа получаем сигнал (эпюра 14, фиг. 2), амплитуда которого пропорциональна сопротивлению участка подовой массы заданной глубины д. Напряжение принимаемого сигнала (падение напряжения на участке подовой массы между блоками 6) подается на усилитель высокой частоты 8, который служит для приведения сигнала к уровню достаточному для дальнейшей обработки сигнала (усилитель имеет регулируемый коэффициент усиления 10-100). Усиленный сигнал поступает на первые входы синхронного детектора 9. Одновременно на управляющие входы синхронного детектора 9 поступает сигнал с выхода фазоинвертора 10, вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты 1 (см. эпюры 15, 16 фиг. 2). Фазоинвертор 10 формирует на выходе импульсы сдвинутые по фазе на 180°. На эпюре 17, показан сигнал на входе синхронного детектора. В-результате на выходе ФНЧ - 11 получаем сигнал вида (эпюра 18, фиг. 2), амплитуда которого пропорциональна сопротивлению участка подовой массы 7 между блоками 6. С выхода фильтра нижних частот 11 сигнал подается на вход АЦП - 12 далее на цифровой индикатор 13.

Вход приемного устройства выполнен в виде четырехконтактного щупа 5, где два контакта генераторные, подсоединены к выходу стабилизатора тока высокой частоты 2, а вторая пара к входу усилителя высокой частоты 8. Сопротивление контакта щупов, подсоединенных к стабилизатору тока высокой частоты, не сказывается на протекающем через измеряемый участок подовой массы 7 токе, что обеспечивает стабилизатор, тока. Влиянием сопротивления второй пары контактов щупа также можно пренебречь , поскольку входное сопротив- .ление усилителя высокой частоты, можно принять равным бесконечности по сравнению с сопротивлением контактного перехода щупов.

Для определения суммарной погрешности устройства, учитываем погрешности, вносимые каждым из стандартных блоков прибора.

Погрешности узлов: генератора высокой частоты и стабилизатора тока высокой частоты, Ai,2 0,1 %; усилителя высокой частоты, Аз 0,01 %; синхронного детекто- ра и АЦП, Аз,5 0,23 %. Среднеквадратичная суммарная приведенная относительная погрешность составит

-

Максимальная приведенная относительная погрешность составит не более 0,5 %.

Применение предложенного устройства позволит определять координаты дефекта в набивке шва между блоками и ускорить процесс получения достоверной информации о качестве набивки швов подины алюминиевого электролизера, что продлит срок

службы катодного узла вцелом.

Формула изобретения Устройство для контроля качества набивки межблочных швов катода электролизера, включающее измерительные четырехконтактные щупы с электродами, блок индикации, эталонный резистор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля качества набивки швов

прошивных подовых и боковых блоков катодного узла электролизной ванны, в него дополнительно включены генератор высокой частоты, стабилизатор тока высокой частоты, усилитель тока высокой частоты, фазоинвертор, фильтр нижних частот, аналого-цифровой преобразователь, синхронный детектор, причем выход генератора высокой частоты соединен с входом стабилизатора тока высокой частоты, выход которого соединен с переключателем режимов работы, эталонный резистор, выходные контакты измерительных щупов, входные, контакты которых подключены к усилителю высокой частоты, выход которого соединен с первыми входами синхронного детектора,

вторые входы которого подключены к выходу фазоинвертора, выход синхронного детектора подключен к цифровому индикатору через последовательно соединенные фильтр нижних частот и аналого-цифровой преобразователь, а вход инвертора подключен к выходу генератора высокой частоты.

Использование: область производства алюминия электролизом криолит-глиноземных расплавов. Сущность изобретения: устройство включает генератор тока высокой частоты, стабилизатор тока высокой частоты, усилитель тока высокой частоты, четы-, рехконтактные измерительные щупы, эталонный резистор, фазоинвертор, синхронный детектор, фильтр нижних частот и . переключатель режимов работы. Выход генератора высокой частоты соединен с входом стабилизатора тока высокой частоты, выход которого соединен с переключателем режимов работы, в положении Контроль переключатель режима работы подсоединен к эталонному резистору, а в положении Работа - к выходным контактам измерительных щупов, входные контакты которых подключены к усилителю высокой частоты. Выход усилителя высокой частоты соединен первыми двумя входами с. синхронным детектором, вторые входы которого подключены к выходу фазоивертора, выход синхронного детектора подключен к цифровому индикатору через последовательно со- единенные фильтр нижних частот и а налого-цйфровой преобразователь, а вход инвертора - с.опорным выходом генератора высокой частоты. 2 ил. №