Устройство для электромагнитногоКОНТРОля физичЕСКиХ СВОйСТВ МЕТАл-личЕСКиХ издЕлий Советский патент 1981 года по МПК G01N27/80 

I

Изобретение относится к средствам неразрушающего электромагнитного контроля качества металлических изделий и может быть использовано для многопара метрового контроля их физико-механических свойств.

Известно устройство, состоящее из генератора синусоидальных колебаний, блока накладных преобразователей, усили тел.я сигналов, измерительного блока, фадочувствнтельного детектора (его роль выполняет щелевой усилитель) и фазорегулятора с формирователем стробирующих импульсов lj.

Недостаток этого устройства - невысокая точность измерения в случае больших изменений зазора между рабочим преобразователем и поверхностью контролируемого изделяя.

Известно также устройство, в котором влияние зазора подавляется перемещением преобразователя относительно изделия с целью поддержания зазора постоянным , т.-е. используется активный ме-

тод подавления. При этом минимизирует- ся модуль многомерного сигнала преобразователя. Это устройство содержит генераторы синусоидальных ксшебаквв раз-х личных частот, преобразователя (вва преобразователя - компеисвряоошв к рабочий, включены по аифферейовальвой схеме), усилитель сигнала, квааратнчны детектор для формирования моауяя многомерного сигнала, оптимизатор с всполнв тельным меканизмом.

В этом устройстве влиянве аазора исключается эа сч&т перемешенвя преобразователя относительно изделия для поддержавия величины зазора аосгоявной.

В приборах с активным подавлением влияния аазора эта проблема ycnettrao решается в широких пределах иэ еяеняя его величины, так как никаких принце- пиалькых ограничений на работу системы перемещения .преобразователя нет 2j.

Недостатками известного устройства являются падение чувствительности системы к изменению величины зазора при

подходе к экстремуму, а также необходимость фильтрации составляющих сигнала, обусловленных поисковыми колебаниями.

Указанные недостатки устройства с экстремальными системами отсутствуют в устройствах со следящей системой.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для электромагнитного контроля физических свойств металлических изделий, содержащее последовательно соединенные блок генераторов, блок преобразо-. вателей, усилитель, блок обработки иаме- рительной информации, входы которого соединены также с выходами блока генераторов, индикатор, последовательно соединенные блок фазовращателей, соединенный входами с выходами блока генераторов, блок синхронных детекторов и исполнительный механизм, который механически соединен с блоком преобразователей

3.

Недостаток указанного устройства зак«

лючается в том, что оно не пригодно для решения многопараметровых задач, когда на сигнал преобразователя, наряду с величиной зазора, оказывают влияние еще несколько факторов. Это связано с тем, что в известном устройстве для возбуждения преобразователя предусмотрено использование тока только одной частоты, в результате чего выходной сигнал блока преобразователей является двумерным, что позволяет выделить сигнал, обусловленный влиянием зазора, для управления следящей системой только при наличии двух влияющих факторов: зазора и одного переменного фактора {который и является контролируемым параметром). В том, случае, когда на сигнал влияет больше, чем два фактора, размерность одночастогного сигнала меньше числа влияющих факторов и, следовательно, нельзя выделить сигнал, пропорциональный только зазору для управления следящей системой. Таким

образом, в данном устройстве нельзя устf .

/,

ранить погрешность, вносимую изменениями зазора, при решении многопараметро- вой задачи.

Цель изобретения - повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что устройства снабжено последовательно соединенными блоком коэффициентов, входы которого соединены с выходами блока синхронных детекторов, и суммирующим усилителем, выход которого соединен с исполнительным механизмом.

На чертеже Приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит блок 1 генераторов синусоидальны копебаний, блок 2

преобразователей (компенсирующий и рабочий преобразователи, включенные по,, дифференциальной схеме), усилитель 3 сигнала, блок 4 обработки измерительной информации, индикатор 5, блок 6

фазочувствительных синхронных детекторе®, блок 7 фазовращателей, блок 8 коэффициентов, суммирующий усилитель 9 и исполнительный механизм 10,

Количество входов у элементов 4,6,

7,8,9, а также количество генераторов в блоке 1 определяется числом факторов, влияющих на сигнал преобразователя. Элементы устройства соединены в следующем порядке: последовательно соединены блок 1 генераторов, блок 2 преобразователей, усилитель 3, блок 4 обработки измерительной информации и индикатор 5, последовательно соединены блок 1 генераторов, блок 7 фазовращателей, блок 6 синхронных детекторов, блок

8коэффициентов, суммирующий усилитель

9и исполнительный механизм Ю, который механически соединен с блоком 2. Кроме того, сигнальные входы синхронных детекторов блока 6 соединены с выходом

усилителя 3.

Устройство работает следующим образом.

Выходной сигнал блока 1 генераторов, явл5Иощийся суммой синусоидальных колебаний различных частот, поступает на блок 2 преобразователей. Выходной сигнал блока 2 усиливается усилителем 3. Выходной сигнал усилителя 3 поступает на сигнальные входы блока 6 синхронных детекторов, на опорные входы которых подается через блок 7 фазовращателей опорный сигнал от блока 1. Сигналы блока 6 фазочувствительных синхронных детекторов поступают на блок 8 коэффициентов. I.

Условия, из которых выбираются устанавливаемые коэффициенты в блоке 8,

° определяют исходя иэ того, что связь сигнала блока 2 электромагнитного преобразователя с технологическими или структурными факторами нскзит стохастический характер из-«а случайного распре-

5 целения дефектов и их параметров в кон- тролируемом изделии. Поэтому устанавливаемые коэффициенты рассчитываются статистическим методом наименьших квадратов из системы нормальных уравне ,7/М/-//(ь// //рх//, - нормированная корре- ляционная матрица сигналов; // РХ / - матрица корреляции зазора с сигналом преобразователя; // р// - матрица-столбец нормированны с ввоаимых: коэффициентов. Матрицы// //и определяются тео ретически на основании уравнений преобразователя и параметров случайной поме ля или экспериментально на основании данных многофакторного эксперимента. Для ввода коэффициентов в устройство разработана специальная методика. В результате обработке сигнала с этими коэффициентами выделяется сигнал зависящий только от вариаций зазора, а вл:ияние остальных факторов подавляется. Этот сигнал поступает на суммирующий усилитель 9, где суммируются сигналы I синхронных детекторов блока 6. Сумми;рованныйсигнал поступает авлее на исполнительный механизм Ю, который осуществляет перемещение рабочего преоб- разователя блока 2 нормально кповерхности испытуемого изделия.. Путем перемещения рабочего преобразователя блока 2 восстанавливается равенство зазоров под компенсирующим и рабочим преобразователями, что устраняет, погрешность контроля, вызванную изменением зазора. Выходной сигнал усилителя 3 поступает также на вход блока 4 обработав из- мерительной информации. На другие входы блока 4 поступают сигналы с выхода бло ка 1. В блоке 4 происходит выделение сигнала, характеризующего значение изме ряемого параметра. Сигнал с блока 4 поступает на индикатор 5, где может быть записан или считан со шкалы. Тйким образом, введение блока 8 коэффициентов и суммирующего усклнталя 9 позволяет в условиях одновременного действия на сигнал блока 2 нескопьквх мешающих факторов исключить влвянне зазора. Это в свою о1ёредь позволяет осуществлять многопараметровый контроль металлических изделий с высокой точностью при изменении зазора в широком диапазоне его значений. Формула изобретення Устройство для электрсмагнитного i контроля физических свойств металлических изделий, содержащее последовательно сое- , диненные -блок генераторов, блок преобразователей, усилитель, блок обработки измерительной информации, входы которого соединены также с выходами блока генераторов, индикатор, последовательно соединенные блок фазовращателей, соединенный входами с выходами блока генератора, блок синхронных детекторов и исполнительный механизм, который меха: ничесЕИ соединен с блоком преобразователей, отличающееся гем, что, с целью повышения точности, оно снабжено последовательно соединенными блоком коэффициентов, входы которого со единены с выходами блока синхровных детекторов, и суммирующим усилителем, выход которого соединен с исполнительным механизмом. Источники информации, принятые во внимание при экспертвзе 1.Пустынниксж в. Г. и АнисимовС. Д. лектронное устройство для контроля каества термической обработки стальных зделий.- Электромеханика, 1964, № 4. 2.Авторское свидетельство СССР 249724, кл. Q О1 М 27/80, 1968. 3.Электроника. Труды МЭИ, 1964, ып. 57, с. 139 (прототип).