Устройство для вихретокового контроля Советский патент 1980 года по МПК G01B7/06 G01N27/86 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий методом вихревых токов и может быть использовано для контроля толщины и физико-химических свойств нефёрромагнитных металлов. Известно устройство для контроля геометрических размеров изделий, а также удельного сопротивления материалов, содержащее последо вательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, датчик, измерительную цепь, состоящую из блоков компенсации и деления нафяжения, фазового и амплитудного детекторов, входами соединенных с выходом блока деления напряжения, индикатор, входом соединенный с выходами детекторов, и опорную цепь, состоящую из фазовращателя и усилителя-ограничите ля, вход которой подключен к выходу датчика 1. Известное устройство не может быть исполь зовано для контроля разной толщины изделий из различных металлов, так как рабочая частота генератора синусоидальных колебаний является фиксированной и оптимальной с точки зрения чувствительности к толщине и отстройки ОТ мешающих факторов только на определенных материалах. Однако с помощью этого устройства невозможно контролировать толщину изделий, имеющих электропроводность отличающуюся в процентах более, чем на велишну основной погрешности от электропроводности контрольных образцов, на которых производят настройку прибора. В ряде случаев, однако, необходимо контролировать разнотолшинность изделий при известной номинальной толщине (например, при контроле плоского и круглого сортамента) из различных металлов. Целью изобретения является улучшение контроля качества цветного проката путем обеспечения измерения разной толщины изделий из любых неферромагннтных металлов с постоянной чувствительностью. Достигается это тем, что в известное устройство, содержащее генератор синусоидальных колебаний датчик с токовой и сигнальной обмотками, измерительную цепь, состоящую из блоков компенсации и деления напряжения, фазового и амплитудного детекторов, индикатор и опорную цепь, состоящую из фазовращателя и усилителя опорного напряжения, дополнительно введе ны последовательно соединенные автоматически регулируемый делитель напряжения, подключенный к выходу генератора синусоидальных колебаний, усилитель мощности, балластный трансформатор, подключенный к усилителю мощности через токовую обмотку датчика, причем один из выходов балластного трансформато ра соединен с входом блока компенсации деления, а второй - с последовательно соединенным усилителем АРУ и детектором АРУ, причем выход последнего подключен к второму входу делителя гапряжения. переключатель диапазона толщины, соединеига)Ш входом с сигнальной, обмоткой датчика, а выходом - с вторым входом сумматора переменного тока и входом усилителя опорного напряжения-чодновременно, а между выходом фазового детектора и индикатором включены последовательно соединен: -ные переключатель режимов работы и усилитель постошшого тока, при этом к выходу усилителя опорного напряжения подключены последовательно соединенные амплитудный детектор и сумматор постоянного тока, соединенный с вторым входом переключателя режимов работы. Введение новых функциональных узлов и связей позволяет обеспечить контроль изделий из любых неферромагнитных металлов с постоянной чувствительностью к разной толщине, независимо от электропроводности контролируе мого материала и режимов работы. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого устрюйства; на фиг. 2 показана зависимость модуля вносимого напряжения /UBU/ от толщины Т, контролируемого материала при частотах i, 2 f з Предложенное устройство содержит генератор 1 перестраиваемой частоты; регулируемый автоматически делитель напряжения 2, усилител мощности 3, датчик 4, переключатель 5 диапазонов толщины; детектор АРУ 6, усилитель АРУ 7, балластный трансформатор 8; блок 9 компенсации; сумматор переменного тока 10, усилитель 11 напряжения сигнала разбаланса; фазовый детектор 12 переключатель 13 режимо работы; усилитель 14 постоянного тока; стрело ный индикатор 15, усилитель 16 опорного налр жения, фазовращатель 17, амплитудный детектор 18, сумматор 19 постоянного тока, источник 20 опорного напряжения. Устройство работает слелд ницим образом. Рабочая частота генератора синусоидальных колебаний устанавливается путем настройки до получения в сигнальной обмотке датчика, установленного на изделии с известным номиналом толщины (в пределах + 20%) модуля вносимого напряжения, не зависящего от разной тол щины. При перестройке частоты напряжение в сигнальной обмотке датчика, не установленного на изделие, поддерживается постоянным. Таким образом получение постоянного модуля вносимого напряжения, не зависящего от электропроводности изделия, путем настройки частоты генератора, обеспечивает постоянную чувствительность устройства к разной толщине изделия, независимо от электропроводности материала. Генератор перестраиваемой частоты 1 имеет ручки фиксированной и плавной регулировки частоты. Переменное напряжение рабочей частоты через регулируемый автоматически делитель напряжения 2 и усилитель мощности 3 поступает на последовательно включенные (токовыми обмотками) датчик 4 и балластный трансформатор 8, имеющие идентичные обмотки с равным числом витков. Напряжение сигнальной обмотки балластного трансформатора 8, усиленное усилителем АРУ 7 и продетектиррванное детектором АРУ 6, подается на вход регулируемого делителя 2 таким образом, чтобы оно, а также напряжение на сигнальных обмотках датчика 4, оставалось постоянным при перестройке частоты. При установке датчика на контролируемое изделие сигнал датчика через переключатель диатзонов толщины 5, служащий для выравнивания модуля вносимого напряжения на различных номиналах толщин, поступает на усилитель опорного напряжения 16, а затем на амплитудный детектор 18 и на сумматор постоянного тока 19, на второй вход которого поступает также опорное напряжение от источника опорного напряжения 20, равное по амплитуде: и противоположное по знаку. С выхода сумматора 19 суммарный сигнал через переключатель режимов работы 13 поступает на усилитель постоянного тока 14, а затем на стрелочный индикатор 15. В положении переключателя режимов работы настройка производится перестройка частоты генератора 1 до получения нулевого показания стрелочного индикатора 15, что свидетельствует о правильности установки частоты для контролируемого материала. Вносимое напряжение с сигнальных обмоток датчика 4 поступает одновременно на сумматор 10 переменного тока, на второй вход которого подается напряжение с сигнальной обмотки балластного трансформатора 8, измененное по фазе в блоке компенсации 9 таким образом, что сигнал первой гармоники рабочей частоты на выходе сумматора 10 близок к нулевом значению. При изменении толщины изделия сигнал разбаланса с выхода сумматора 10 поступает на усилитель напряжения сигнала разбаланса Ц, а затем на фазовый детектор 12, на второй вход которого подается опорное напряжение с выхода фазовращателя 17, подключенного к выходу усилителя опорного напряжения 16. С

выхода фазового детектора 12 сигнал, пропорциональный толщине изделня, через переключатель режимов работы 13 (в положении нзмерение) поступает на вход усилителя постоянного тока 14, а с его выхода на стрелочный индикатор 15. Фазовращатель 17 обеспечивает поворот фазы опорного напряжения таким образом, чтобы влияние зазора между рабочим торцом преобразователя и контролируемым изделием на показания стрелочного индикатора 15 было минимальным.

Предлагаемое устройство дает возможность контролировать разной толщины изделия плоского и круглого сортамента (лнстов, труб), а также различные изделия с толщиной стенки 0,5-3 мм из любых неферромагнитных металлов путем изменения рабочей частоты при настройке на контролируемом изделии, 1фичем чувствительность индикатора к разной толщине остается постоянной независимо от контролируемого материала.

Кроме того, предлагаемое устройство может быть использовано для контроля физико-химических свойств, например, электропроводности материала изделий.

Формула изобретения

Устройство для вихретокового контроля, зо содержащее генератор синусоидальных колебаний, датчик с токовой и сигнальной обмотками, измерительную цепь, состоящую из блоков компенсации и деления напряжения, фазового и амплитудного детекторов, индикатор и опорную цепь.

состоящую из фазовращателя и усилителя опорного напряжения, отличающееся тем, что, с целью улучшения контроля качества цветного проката путем обеспечения с постоянной чувствительностью измерения разной толщины изделий из любых неферромагнитных металлов, в него дополнительно введены последовательно соединенные автоматически регулируемый делитель напряжения, подключённый к выходу генератора синусоидальных колебаний, усилитель мощности, балластный трансформатор, подключеный к усилителю мощности через токовую обмотку датчика, причем один из выходов балластного трансформатора соединен с входом блока компенсации деления, а второй - с последовательно соединенньп га усилителем АРУ и детекторам АРУ, причем выход последнего подключен к второму входу делителя напряжения, переключатель диапазона толщины, соеданенный входом с сигнальной обмоткой датчика, а выходом - с вторым входом сумматора переменного тока и входом усилителя опорного напряжения одновременно, а между выходом фазового детектора и шщикатором включены последовательно соединенные переключатель режимов работы и усилитель грстояшюго тока, при зтом к выходу усилителя опорного напряжения подключены последовательно соединенные амплитудный детектор и сумматор постоянного тока, соединенный с вторым входом переключателя режимов работы.

Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 458702, кп. G 01 В 7/06, 1975.