Токовихревой способ измерения параметров электропроводных изделий Советский патент 1977 года по МПК G01N27/86 

1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий, а более конкретно - к способам измерения параметров электропроводных изделий токовихревым методом.

Известны способы токовихревого контроля параметров электропроводных изделий, заключающиеся в том, что изделие помещают в высокочастотное поле токовихревого преобразователя, содержащего одну или несколько токовых и одну измерительную катущку, формируют результирующее напряжение путем суммирования высокочастотного напряжения измерительной катушки с опорным напряжением той же частоты, выделяют две независимые составляющие результирующего напряжения, например фазу и амплитуду, которые используют в качестве информативных сигналов и, с целью получения сигналов, слабо зависящих от величины мешающих параметров, подвергают дальнейшей аппаратурной обработке 1.

Недостатком, затрудняющим реализацию известных способов и увеличивающим инструментальную погрешность измерений, является необходимость использования при их реализации фазочувствительных устройств, которые должны обладать высокой точностью и стабильностью в широком диапазоне изменения амплитуд и частот их выходных сигналов.

Известен способ токовихревого контроля параметров электропроводных изделий, заключающийся в том, что изделие помещают в высокочастотное поле токовихревого преобразователя и векторно суммируют напряжение преобразователя с опорным напряжением той же частоты, выделяют активную и реактивную составляющие, которые использзют в качестве информативных сигналов 2J. Этот способ является наиболее близким к предложенному.

Недостаток известного способа - сложность реализации, недостаточная точность и надежность контроля.

По предлагаемому способу для точности измерения напряжение преобразователя векторно суммируют со вторым опорным напряжением той же частоты, не совпадающим с первым по амплитуде и фазе одновременно, вы-, деляют напрял ;ения, соответствующие амплитудам полученных результирующих напряжений, и используют их в качестве информационных сигналов.

Возможность использования полученных напрял ений в качестве информативных сигналов обусловлена тем, что они являются независимыми функциями контролируемых пара-метров. Если в прямоугольных координатах

(ReUBH, /mt/вн) ОбОЗНаЧИТЬ ЧереЗ (ReifeH,

JmUm), (ReUoi, /nit/oi). (Rc.L/nz, /mt/oa) соответственно координаты концов: векторов напряжений преобразователя бпр, первого , i/oi и второго i/02 опорных напряжений, то можно записать

1 : ( - ) + ( - WH) (1)

Ul (RJJ,, RJJ,Y + (tJJo - (2)

где Uz-соответственно, амплитуды первого и второго результирующих напряжений.-.

Уравнения (1) и (2) являются независимыми, если только опорные напряжения Uoi и 02 не совпадают между собой одновременно по амплитуде и по фазе. И так как координаты концаВектора напряжения на преобразователе (ДеОвп, Jm.(JBs) ЯВЛЯЮТСЯ независимыми функциями параметров контролируемого электропроводного изделия, то и амплитуды напряжений Ui и Us. также являются независимыми функциями тех же параметров и могзт быть использованы в качестве информативных сигналов. Использование в качестве информативных сигналов амплитуд двух результирующих напряжений,- сформированных описанным способом, существенно упрощает его реализацию, так как не требует применения фазочувствительных устройств (измерители фазы, устройства выделения активной и реактивной составляющих), работающих в широком диапазоне изменений амплитуд входных сигналов. Это преимущество особенно ощутимо в устройствах с регулируемой или переключаемой в зависимости от диапазона изменения контролируемых параметров частотой питания преобразователя.

На фиг. 1 изображены диаграммы напряжений на преобразователе, опорных и результирующих напряжений при изменении удельной электропроводности а материала изделия и зазора Л; на фиг. 2 - функциональная схема устройства.

Применение описываемого способа позволяет решнть эту задачу более простыми средствами без применения фазочувствительных детекторов. Для этого необходимо опорные напряжения L/oi и Uoz (фиг. 1) выбрать таким образом, чтобы вектор их разности t/oi-Uoz составлял с действительной и мнимой осями углы, равные 45°, при этом разность квадратов амплитуд результирующих напряжений с точностью до постоянных слагаемых будет пропорциональна сумме активной и реактивной составляющих вносимого напряжения. Действительно, вычитая (1) из (2), получим :

2R,UB,,(ReUoi-I Uo2)+ 2/mt/BH(/mf 01 /mf/02)+t/o - (3),

где;

t/0 ()2-(/mf/Ol)2+()-(et/Ol)2

зависит от амплитуд и фаз опорных напряжеНИИ, т. е., если ReUoi--ReUo2 mUoi-ImUoz (что .имеет, место-в том случае, когда вектор разности Uoi и Uoz составляет с осями координат угол 45°), то вычитание квадратов ,амплитуд результирующих напряжений эквивалентно суммированию активной и реактивной составляющих вносимого напряжения преобразователя. При этом нет необходимости в применении фазбчувствительных детекторов, что несомненно упрощает реализацию и обеспечивает повышение/точности измерений- за счет снижения инструментальной ощибки.

Устройство, реализующее способ, содержит токовихревой преобразователь 1 и блоки 2 и

3 формирования опорных напряжений, входы которых соединены с выходом высокочастотного генератора 4, а выходы блоков формирования соединены со входами двух квадратичных амплитздных детекторов 5 и 6, входы которых соединены последовательно между собой и с выходом преобразователя, а выходы подключены к амплитудным детекторам 7, 8, выходные сигналы которых являются функциями активной и реактивной составляющих

вносимого напряжения преобразователя и, следовательно, независимыми между собой функциями параметров контролируемого изделия.

Ф ормула изобретения

Токовихревой способ измерения параметров электропроводных изделий, заключающийся в

том, что изделие помещают в высокочастотное поле токовихревого преобразователя и векторно суммируют напряжение преобразователя с опорным напряжением той же частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, напряжение преобразователя векторно суммируют со вторым опорным напряжением той же частоты, не совпадающим с первым по амплитуде и фазе одновременно, выделяют напряжения, соответствующие амплитудам полученных результирующих напряжений, и используют их в качестве информационных сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Рубин Б. Д. и др. Электромагнитные методы контроля, М., 1969, с. 221-227.

2.Авторское свидетельство № 257114, кл, G 01В 7/10, 1968.,...

h-0

/

-TS .

/,.x,

J/r, SH}

,,. Jm