Импульсный вихретоковый металлоискатель Советский патент 1981 года по МПК G01V3/10 

(54) ИМПУЛЬСНЫЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ МЕТАЛЛОИСКАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к средствги неразрушаюадего контроля электромаг- , нитными методами, предназначенным для обнаружения предметов из зазличных металлов в непроводящих и слабопроводящих средах.

По основному авт. св. 748319 известен импульсный вихретоковый металлоискатель, используемый для обнаружения металлических предметов в различных укрывающих средах, содержащий генератор импульсов, вихретоковый преобразователь, подключенный к генератору импульсов, блок индикации,последовательно соединенные ограничитель, компаратор, формирователь и триггер с раздельным запуском, включенные между генератором импульсов и блоком индикации, источник опорного напряжения, подключенный к второму входу компаратора и одновибратор,вход которого подключен к генератору импульсов и второму входу блока индикации, а выход - к второму входу триггера 1 .

В указанном устройстве сигнал на выходе триггера появляется при попадании металла в зону контроля, т.е. при увеличении длительности переход ного процесса t,,, катушке пихретокового преобразователя (ВП). При отсутствии металла в зоне контроля длительность переходного процесса

на катушке ВП равна t -l n/Bn определяется собственными параметрами катушки: индуктивностью L и актианьии сопротивлением г. . Попадание метгитшического предмета в зону контроля приводит к увеличению длительнос10ти переходного процесса на катушке в - вп . Компенсация начальной длительности переходного процесса 1/, , не несущей полезной информации, осуществляется путем подбора

ts соответствующей длительности импульса одновибратора гф , где Cjj - длительность импульса формироват.вля,и одновременной подачи указанных импульсов на входы триггера или

20 любого другого устройства, выполняю.щего функцию схеглл совпадения (схемы

И).

В результате длительность сигнала на выходе триггера (схемы И) -tpt,,y.

25 определяется прирашением длительности переходного процесса при попадании металла в зону контроля

-г -г --г-„ iu

-f i&LL

сиги:об с гн.

6 о

6П

(прн t;n.t;,)

Недостаткомизвестного устройства является влияние температурной и вреиенной нестабильности длительности импульса одновибратора и собственног переходного процесса катушки ВП li, что приводит к появлению ложного сигнала на выходе триггера (схемы И), а следовательно, и на выходе блока индикации. Устранить ложный сигнал, вызванный температурным или .временным дрейфом устройства, можно ручной подстройкой длительности импульса одновибратора , , либо регулировкой величины опорного напряжения, подаваемого на второй вход компаратора. Однако необходимость ручной подстройки устройства затрудняет автоматизацию контроля промышленной продукции и сырья в потоке.

Цель изобретения - повышение стабильности работы устройства и автоматизация процесса контроля.

Поставленная цель достигается тем что импульсный вихретоковый металлоискатель, содержащий генератор импульсов, вихретоковый преобразователь, подключенный к генератору импульсов, блок индикации, последовательно соединенные ограничитель,компаратор, формирователь и триггер с раздельным запуском, включенные между генератором импульсов и блоком индикации, источник опорного напряжения, подключенный к второму входу компаратора и одновибратор, вход которого подключен к генератору импульсов, а выход - к второму входу триггера, снабжен двумя инверторами,схемой совпадения, блоком заряда и интегрирующим усилителем, причем входы инверторов, подключены соответственно к выходам формирователя и одновибратора, их выходы подключены к нходу схемы совпгщения, триггер с раздельным запуском, схема совпадения и генератор импульсов подключены через блок заряда с блоком индикации и интегрирующим усилителем, выход которого подключен к второму аходу компаратора.

На фиг. 1 Приведена блок-схема предлагаемого импульсного вихретокового металлоискателя; на фиг. 2 электрическая схема блока заряда;на фиг. 3-14 - эпюры напряжений на элементах блок-схемы в отсутствие метгшлического предмета; на фиг. 1526 - то же, при наличии металлического предмета.

Устройство (фиг. 1)содержит генератор 1 импульсов, вихретоковый пре образователь 2, ограничитель 3, компаратор 4, формирователь 5, одновибратор 6, инверторы 7 и 8, триггер 9 с раздельным запуском, схему 10 совпадения, блок 11 заряда, интегри рукхдий усилитель 12 и блок 13 индикации, схема блока заряда с транзисторами (фиг. 2) имеет ключи 14 - 16 и зарядный конденсатор 17.

Устройство работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь (ВП) 2 питается мощными зондирующими импульсами тока, формируемыми выходным каскадом генератора 1. Форма импульсов напряжения 1 на катушке ВП приведена на фиг. 4. Периодичность работы устройства, а также длительность зондирующих импульсов UrsH, определяется задающим каскадом генератора 1 (фиг. 3); Импульсы напряжения U с катушки ВП 2 подаются на ограничитель 3, ограничиваются по максимуму (фиг. 5) и поступают на вход компаратора 4. На второй вход компаратора 4 подается опорное напряжение Upn от стабилизированного источника. В результате на выходе

компаратора 4 вырабатывается импульс, напряжения и).(Фиг.6) ,длительность которого определяется моментами ра- венства напряжений на входах компаратора. Поскольку сигнал с ВП представляет собой медленно изменяющуюся величину (закон затухания, близкий к экспоненциальному), при машых уровнях опорного напряжения Ujj, задний фронт импульса компаратора 4 получается затянутым (фиг. 6). Для формирования крутых фронтов этого импульса к выходу компаратора 4 подключен формирователь 5, с выхода которого сформированный импульс t (фиг. 7) поступает на один из входов триггера с раздельным запуском 9 и на инвертор 8. На второй вход триггера с раздельным запуском 9 подается импульс t „ одновибратора 6 (фиг. 8),запускаемого задним фронтом импульса генератора 1. Кроме того, импульс одно вибратора б поступает на вход инвертора 7 и инвертируется (фиг. 11). Длительность импульса одновибратора б выбирается равной или немного мень5 Ч1ей длительности импульсаZ/cf на выходе формирователя 5 при отсутствии металла в зоне контроля (фиг.7).

Таким образсяи, при отсутствии металлических предметов в зоне контроQ ля на выходе триггера с раздельным запуском 9 импульс напряжения или отсутствует (при равенстве длительностей импульсов эдиовибратора

Qg И формирователя ti ) , либо имеет

к;

- минимальную длительность, равную tiф-tQg (фиг. 9). В том случае, если длительность импульса одновибратора в результате температурного или временного дрейфа оказывается больше длительности.импульса формирователя

Ьф , выходной импульс U( , появляется на выходе cxeN« 10 совпадения (фиг. 12), на входы которой подаются проинвертированные импульсы с формирователя 5 и одновибратора б (фиг. 10 и 11). Сигнал определенной длительности . , ; появляющийся на выходе триггера 9 с раздельным запус ком или схвглл 10 совпадения подается .на блок 11 заряда и открывает соответствующий ключ 14 или 16 (фиг. 3) Величина напряжения заряда U,ap(t) конденсатора 17 пропорциональна дли тельности импульса сигнала выу ij и благодаря большой постоянной времени разряда запоминается до следующего такта измерения (фиг. 13 и 14). Полярность напряжения на конденсаторе 17 положительна при подаче на ключ 14 импульса EL n.ji с выхода триггера с раздель ьых Lfj. ным запуском 9 или отрицательна - пр подаче на ключ 16 импульса (/и5 со схемы 10 совпадения. В результате на вход интегрирующе го усилителя 12 и блока 13 индикации подается практически постоянное напряжение Unjop(t), пропорциональное длительности импульса сигнала. Во избежание шунтирования конден сатора заряда блок индикации и интегрирующий усилитель должны иметь высокие входные сопротивления. Перед началом очередного такта измерения «конденсатор 17 .разряжается путем подачи импульса Utbdv.reH выхода задаю щего каскада генератора 1 на транзис торный ключ 15, шунтирукядий конденсатор 17. С выхода интегрирующего усилителя 12, имеющего большую постоянную времени (несколько секунд), сигнал поступает на второй вход компаратора 4, где суммируется с опорным напряжением UOP . Таким образом, при появлении на выходе блока 11 заряда напряжения той или иной полярности, вызванного температурным или временным дрейфом длительности импульса, одновибратора, или собственной постоянной времени катушки ВП, появляется сигнал на выходе интегрирующего усилителя, который вызывает изменение уровня опорного напряжения на входе компаратора, а следовательно, и изменение длительности имnyjibcat формирователя 5. В результате происходит самобгшансировка тракта и сигнс1л на выходе блока заряда равен нулю. При появлении метгшлического предмета в зоне контроля.длительность импульса Vgn переходного процесса на катушке ВП увеличивается (фиг. 16), что вызывает появление сигнала положительной полярности на выходе блока заряда. Учитывая то, что время нахождения металлического предмета в поле ВП при контроле в технологическом потоке либо при сканировании ВП над поверхностью объекта меньше постоянной времени интегрирующего усилителя, полезный сигнал не компенсируется и регистрируется блоком индикации (фиг. ). Таким образом, импульсный вихретоковый металлоискатель позволяет автоматизировать процесс контроля, что увеличивает производительность труда. Формула изобретения Импульсный вихретоковый металлоискатель по авт. св. W 748319, о тличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы и автоматизации процесса контроля,он дополнительно снабжен двумя инверторами, схемой совпадения, блоком заряда и интегрирующим усилителем,причем входы инверторов подключены соответственно к выходам формирователя и одновибратора, их выходы подключены к входу ::xeNtt3i совпадения, триггер с раздельным запуском, схема совпадения и генератор импульсов соединены через блок заряда с блоком индикации и интегрирующим усилителем, выход которого подключен к второму входу компаратора . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР I 748319, кл. G 01 V 3/10, 1978. . :JL 0-tZD-

+ fTOW.

ищ-ген.

Hj /f(Wffl/f

-П(Л«. и-в

D D

U3ap.eff}

и зад ген.