Устройство для контроля твердости Советский патент 1981 года по МПК G01N27/80 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ТВЕРДОСТИ

Изобреетние относится к неразрушаюадему контролю и может быть исполь зовано для проверки изделий и матери лов в металлургической, машиностроит льной и других промышленностях. Известно устройство для контроля твердости, содержащее преобразовател с двумя намагничивающими и двумя измерительными обмотками, два фильтра, входы которых соединены с измеритель ными обмотками, соединенные последовательно фазометр, сумматор, множитель и индикатор l . Недостаток известного устройства низкая точность контроля. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для контроля твердости, соде жащее соединенные последовательно генератор, блок усиления, индуктивны преобразователь, селективный усилитель и индикатор, а блок усиления выполнен в виде операционного усилителя, подключенного к нему двухтактного выходного каскада с токовыми резисторами, двух источников тока, выходы которых подключены к опорным входам двухтактного каскада и четырехполюсника обратной связи, вход которого подключен к выходу двухтакт ного выходного каскада, а выход - к инвертирующему входу операционного усилителя f2. Однако возникающие нелинейные искажения в устройстве зависят от тока покоя выходного каскада, который изменяется в зависимости от окружающей температуры, приводят к возрастанию погрешностей измерений. Цель изобретения - повышение точности и надежности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено соединенными последовательно источником опорного напряжения, .дифференциальным; интегрирующим усилителем и инверторе i выход которого подключен к входу первого источника тока, а входы дифференциального интегрирующего усилителя соединены с токовыми резисторами, а выход - со вторым источником тока. На чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства. Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1, блок 2 усиления, индуктивный преобразователь 3, селективный усилитель 4 и индикатор 5 и соединенные последовательно источник 6 опорного напряжения, диффе:ренциальный интегрирующий усилиель 7 и инвертор 8. Блок 2 усилеия выполнен в виде операционного силителя 9, подключенного к нему вухтактного выходного каскада 10 токовыми резисторами 11 и 12, чеырехполюсника 13 обратной связи, ключенного между выходом двухтактого выходного каскада 10 и неинвертиующим входом операционного усилитея 9, и двух источников 14 и 15 тоа, выходы которых соединены с опрр ными входами двухтактного выходного каскада 10, а входы - с выходами соответственно дифференциального интегрирующего усилителя 7 и инвертора 8 .

Устройствоработает следуюг имобразом.

Синусоидальный сигнал, вырабаты- ваемый генератором 1, через блок 2 усиления питает обмотку возбуждения индуктив.ного преобразователя 3. Прео.бразователь устанавливают на контролируемый объект (на чертеже не показан) и в его измерительной катушке .появляется сигнал сложной формы, содержащий высшие гармоники. Этот сигнал поступает на вход селективного усилителя 4, который выделяет вторую гармонику основной частоты тока возбуждения. Индикатор 5 измеряет амплитуду этой гармоники, по величине которой судят о твердости.

Для получения минимальной погрешности контроля ток покоя двухтактного выходного каскада 10 выбирается таким, при котором амплитуда второй гармоники в питающем датчик синусоидальном напряжении минимальна. Ток покоя двухтактного выходного каскада 10 создает на токовых резисторах 11 и 12 падение напряженияuU которое поступает на входы дифференциального .интегрирующего усилителя 7. Сюда же на инвертирующий вход поступает опорное напряжение от источника 6 опорного напряжения, полярность которого противоположна полярности ли. На выходе дифференциального интегрирующего усилителя 7 образуется сигнал рассогласования между опорным напряжением и падением напряжения на токовых резисторах, который поступает на вход источника 15 тока и на вход инвертора 8, с выхода которого инвертированный сигнал рассогласования поступает на вход источника 14 тока.

Если падение напряжения uU на токовых резисторах 11 и 12 по абсолютной величине меньше опорного напряжения, поступающего с источника 6 опорного напряжения, то сигнал рассогласования, вследствие высокого коэффициента передачи дифференциального интегрирующего усилителя 7 велик, что приводит к увеличению выходного тока источников 14 и 15 тока, а следовательно, и тока покоя выходного каскада.

Если падение напряжения на токовых резисторах по абсолютной величине больше опорного напряжения, поступающего от источника 6 опорного напряжения, устройство работает анаf логично с той лишь разницей, что напряжение рассогласования на выходе дифференциального интегрирующего усилителя 7 меняет свой знак на противоположный, что приводит к уменьшению

выходного тока источников 14 и 15 тока, а соответственно, и тока покоя выходного каскада 10.

Вследствие высокого коэффициента передачи дифференциального интегрирующего усилителя 7 падение напряжения

5 AlTна токовом резисторе оказывается практически равным опорному. Поэтому ток покоя выходного каскада 10 равен отношению величины опорного напряжения к суммарной величине токов

0 резисторов и не зависит от температуры и изменения напряжения питания усилителя мощности, что приводит к независимости уровня второй гармоники в сигнале питания индуктивного преобразователя 3 от изменения тех же параметров и, следовательно, снижению погрешности и повышению стабильности работы устройства.

Q Так как дифференциальный интегрирующий усилитель является фильтром низких частот, и его дифференциальные входы подключены к токовым резисторам, принадлежащим разным плечам двухтактного выходного каскада,

то на его выходе переменная составляющая сигнала оказывается практически полностью подавленной, что исключает самовозбуждение устройства.

Формула изобретения

Устройство для контроля твердости, содержащее соединенные последовательно генератор, блок усиления, индуктивный преобразователь, селективный усилитель и индикатор, а блок усиления выполнен в виде операционного усилителя, подключенного к нему двухQ тактного выходного каскада с токо- выми резисторами, двух источников тока, выходы которых подключены к опорным входам двухтактного каскада и четырехполюсника обратной связи, вход которого подключен к выходу двухтактного выходного каскада, а выход - к инвертирующему входу операционного усилителя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и надежности контроля, оно снабжено соединенными последовательно источником опорного напряжения, дифференциальным интегрирующим усилителем и инвертором, выход которого подключен к входу первого источника тока, а входы дифференциальнрго интегрирующего усилителя соединены с токовьоми резисторами, а выход - со BToptiiM источником тока.

Источники информации, принятые во внимание при Э1{спертизе

411367, кл. G 01 N 27/84, 07.12.71,

2,Зацепин Н.Н. Устройство для нераэрушающегс контроля. - Дефектоскопия, 1976, 5, с. 104 (прототип) .