Вихретоковое измерительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G01B7/06 G01N27/86 

1

Изобретение относится к средствам контроля физико-мехаиических нараметров нзделнй электромагнитнымн методами и может быть иснользова 0 для контроля размеров и качества структуры материала изделий.

Известно внхретоковое измерительное устройство 1, содержащее генератор сигналов, связанный с ним вихретоковый преобразователь и подключенный к преобразователю блок обработки сигналов с двумя фазочувствительными каналами.

Однако пронзводительность контроля этн.м устройством недостаточная, так как генератор сигналов перестраивается вручную, а для анализа результатов контроля приходится выполнять ряд дополнительных графоаналитических операций.

Известно также вихретоковое измерительное устройство 2, содержащее генератор сигналов, подключенный к его выходу вихретоковый преобразователь, ортогонализатор, связанные одними входами с этим преобразователем два фазовых детектора, а другими входами - через ортогоналнзатор с выходом генератора сигналов н подключенный к выходам фазовых детекторов блок индикации сигналов.

Недостатком устройства является то, что производительность контроля этнм устройством недостаточная, так как генератор снгналов выполнен с ручной нерестройкой частоты, ортогоналнзатор выполнен в виде трансформатора, а блок ннднкацнн - в виде соответствующих }силитсле1 1 и стрелочных индикаторов, иоказания которых сводятся в соответствующие таблицы для последующих построений графиков.

Целью изобретения является иовышение производительности контроля. Цель достигается за счет того, что генератор сигналов выполнен в внде генератора качающейся частотьт, ортогоналнзатор - в внде формирователя прямоугольных нмпульсов, а блок индикации сигналов - в виде преобразователей «аналог-1;од н связанной с ннмн светодиодной матрнцы.

На чертеже нриведена схема иредложеи20 ного вихретокового измерительного устройства. Оно содержит генератор 1 качающейся частоты, внхретоковый преобразователь 2, два компаратора 3 н 4, два вынрямнтеля 5 п 6, триггерный преобразователь 7, два 25 фазовых детектора 8 н 9, усилитель 10, два нреобразователя И и 12 «аналог-код, светодиодную матрицу 13, я ииверторов 14, 15, 16.

Узлы 3, 4, 5, 6 н 7 составляют формироЯО вятель прямоугольных импульсов.

Вихретоковое измерительное устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение изменяющейся частоты с выхода генератора 1 поступает на входы вихретокового преобразователя 2, компараторов 3 и 4 и выпрямителей 5 и 6. На выходах этих выпрямителей формируются постоянные напряжения, равные амплитуде выходного напряжения генератора 1, деленной на)2. Причем вынрямитель 5 формнрует ноложительное нанряжение, а выпрямитель 6 формирует отрицательное наиряжение того же значения.

8моменты равенства синусоидального нанряжения с выхода геиератора 1 и постоянного напряжения с выходов соответствующих выпрямителей компараторы 3 и 4 формируют фронты ирямоугольных имиульсов. Выходные имнульсы с комиараторов 3 и 4 ностунают на входы триггерного преобразователя 7; выходные импульсы с компаратора 3 и триггерного преобразователя 7 имеют равную длнтельность и смещены между собой на четверть периода. Параметры (длительность, фазовый сдвиг) сформированных таким образом имиульсов не зависят от частоты выходного напряження геиератора 1. Эти импульсы используются для управления работой двух фазовых детекторов 8 и 9. На измерительные входы детекторов 8 и 9 поступает синусоидальное вносимое напряжение с выхода вихретокового нреобразователя 2, усиленное усилителем Ш. Выходные напряжения детекторов 8 и

9являются постоянными и пропорциопальнымн ортогональным составляющим вносимого нанряжения внхретокового нреобразователя 2.

Таким образом формирователь прямоугольных имнульсов является но существу ортогонализатором. Напряжение с выхода детекторов поступает на входы преобразователя «аналог-код 11 и 12, которые имеют п выходов. На одном на выходов преобразователей 11 и 12 формируется положительное напряжение, а на остальных выходах нулевое напряжение. Номер, выходной клеммы, имеющей положительное наиряженне, зависит от величины постоянного входного напряжения преобразователя «аналог-код. Таким образом, в сиифазном канале напряжение на шинах светоднодной матрицы 13 определяется синфазной составляющей вносимого напряжения вихретокового иреобразователя 2. А в квадратурном канале распределение напряжений на шинах светодиодной матрицы 13 определяется квадратурной составляющей вносимого наиряжения вихретокового преобразователя 2. Светодиодная матрица 18 содержнт п горизоитальиых и п вертикальных шнн. Менаду шинами включены п светоднодов. Значение п выбирается, исходя из требуемой

иогрешности индикации. Погрешность ийюоу

дикации определяется из выражения ° .

Для обеснечеиия такой работы светодиодной матрицы 13 выходы преобразователя 12 соединены с шинами светодиодной матрицы через л инверторов 14, 15, 16.

При изменении частоты выходного напряжения генератора 1 измеияются синфазная

и квадратурная составляющие вносимого наиряження вихретокового иреобразователя 2. Это ириводит к соответствующему иеремещеиию светящейся точки по полю светодиодной матрицы 13. Таким образом, на

светоднодной матрице 13 наблюдается траектория коица вектора виосимого напряжения вихретокового иреобразователя 2.

При установке вихретокового иреобразователя 2 на эталонное изделие, ири калибровке устройства, фиксируются номера светящихся светодиодов матрицы 13, но которым на нрозрачной пластине строится годограф вносимого напряжения для данного вихретокового преобразователя 2 и эталонного изделия. Это иластииа с годографом накладывается иа светодиодную матрии,у 13 и закреиляется.

При установке; вихретокового нреобразователя 2 на контролируемое изделие наблюдают перемещение светящейся точки но светодиодиой матрице 13 и сравиивают траекторию ее перемещения с калибровочным годографом. По отклонению траектории от калибровочного годографа судят об отличин

нараметров контролируемого изделия от эталоиного. По величине отклоиеиий оиределяют зиачеиия нриращений контролнруемых иараметров изделия.

Формула изобретеиия

Вихретоковое измерительное устройство, содержащее генератор сигналов, иодключенный к его выходу вихретоковый нреобразователь, ортогонализатор, связанные одними

входами с иреобразователем два фазовых детектора, а другими входами - через ортогоиализатор с выходом генератора сигналов и подключенный к выходам фазовых детекторов блок индикации сигналов, о тличающееся тем, что, с целью новышения производителностн контроля, генератор сигналов вынолнен в виде генератора качающейся частоты, ортогонализатор- в виде формирователя ирямоугольных имнульсов, а блок индикации сигналов - в виде преобразователей «аналог-ход н связанной с ними светодиодиой матрицы.

Источники информации, принятые во виимаиие ири экснертизе

1. Авторское свидетельство СССР jYo 208971, кл. G 01В, 7/06, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 257114, кл. G 01В 7/10, 1968 (ирототин).