Вихретоковое измерительное устройство Советский патент 1982 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к методам вихретокового контроля и может быть использовано для определения дефектов в электропроводящих изделиях и материалах.

Известно вихретоковое измерительное устройство, содержащее вихретоковый преобразователь, связанный с ним блок обработки сигналов и блок управления l . .

Недостатком данного устройства является .низкая точность измерений, так .как при вариации внешних условий изменяются характеристики вихретокового преобразователя иизмерительного канала.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является вихретоковое измерительное устройство, содержащее соединенные последовательно генератор, блок вихретокового преобразования, блок обработки сигналов и блок вывода информации 2.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений из-за нестабильности блока обработки сигналов и блока вихретокового преобразования.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что вихретоковое измерительное устройство снабжено цифровым контролле10ром, включенным между блоком обработки сигналов и блоком вывода информации, механизмом перемещения блока вихретокового преобразования, подключенного к цифровому KOHTPOJI15леру, и блоком тестов, включенныТ между цифровым контроллером и блоком вихретокового преобразования, управляющий вход которого подключен к генератору, а также тем, что блок

20 вихретокового преобразования выполнен в виде соединенных последовательно вихретокового преобразователя,содержащего возбуждающую, тестовую и измерительную обмотки, причем измери тельная обмотка выполнена в виде двух идентичных обмоток, включенных последовательно - встречно, одна из которых индуктивно связана с тестовой обмоткой, коммутатора и сумматора , второй вход которого подключен к измерительной обмотке вихретокового преобразователя, а выход к блоку обработки сигналов, и тем, что блок тестов выполнен в виде трех преобразователей код-аналог, входы которых соединены с выходами цифрового контроллера, фазовращателя, вход которого подключен к гене|эатору ,двух оптронных пар, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей код-аналог, выход первой оптронной пары подключен ко второму входу фазо вращателя, а выход второй оптронной пары включен между выходом фазовраща теля и вторым входом коммутатора бло ка вихретокового преобразования, а выход третьего преобразователя коданалог подключен к третьему входу коммутатора. На фиг.1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока вихретокового преобразования; на фиг. 3 - структур ная схема блока дифференциального ви ретокового преобразователя; на фиг. - структурная схема блока тес тов. Вихретоковое измерительное устрой ство на базе цифрового контроллера (фиг-.1) содержит генератор 1, блок 2 Bt xpeTOKOBoro преобразования, один вход которого подключен к выходу генератора 1, блок 3 обработки сигнало первый вход которого соединен с выхо дом блока 2 вихретокового преобразования, второй вход подключен к выход генератора Т, цифровой контроллер t, первая группа входов и выходов которого соединена с группой выходов и входов блока 3 обработки сигналов, блок 5 вывода информации, группа вхо дов и выходов которого подключена ко вtopoй группе выходов и входов контроллера k, механизм 6 перемещений, входы которого соединены с третьей группой выходов контролера 4, блок 7 тестов, один вход которого подключен к выходу генератора 1, группа входов соединена с четвертой группой выходов контроллера k, а выходы под5ключены к группе входов блока 2 вихретокового преобразования. Блок 2 вихретокового преобразователя (фиг.2) содержит вихретоковый преобразователь 8, возбуждающая обмотка которого соединена с выходом генератора 1, коммутатор 9. первый канал которого подключен к выходу измерительной обмотки вихретокового преобразователя 8, второй канал и вход упрггвления соединены соответственно с первым и вторым выводами блока 7 тестов, сумматор 10, первый вход которого подключен к выходу измерительной обмотки вихретокового преобразователя 8, второй вход соединен с выходом коммутатора 9, а выход подключен к первому входу блока 3 обработки сигналов. Блок 2 дифференциального вихретокового преобразователя (фиг,3) содержит дифференциальный вихретсэкрвый преобразователь, возбуждающая обмотка 11 которого соединена с выходом генератора 1, тестовая обмотка 12 подключена к первому выходу блока 7 тестов, а измерительная обмотка 13 к первому входу блока 3 обработки сигналов. Блок 7 тестов (фиг.Л) содержит три преобразователя Й-Тб код-аналог, входы которых соединены с четвертой группой выходов контроллера 4, фазовращатель 17, две оптронных пары 18 и 13, входы которых соединены соответственно с выходами преобразователей 14 и 15 код-аналог, выход резистора оптронной пары 18 подключен Кб второму входу фазовращателя 17, выход резистора оптронной пары 19 включен между выходом фазовращателя 17 и входом второго канала коммутатора 9 а выход преобразователя 16 код-аналог соединен со входом управления коммутатора 9Работает устройство следующим образом. Вначале в контроллер Ц вводится . информация об исходных данных процесса измерений, например, координаты точек, в которых производятся измерения. Затем механизм 6 перемещений, управляемый контроллером k, устанавливает блок 2 вихретокового преобразования в заданную позицию. Генератор 1 возбуждает вихретоковый преобразователь 8 блока 2. Блок 3 обработки сигналов усиливает, фильт5рует, детектирует и преобразует в цифровые коды сигналы блока 2 вих ретоковогр преобразователя. Контрол лер k запоминает эти коды и обраба тывает их по тестовому алгоритму. Коды тестов с выходов контроллера поступают на входы блока 7 тестов, преобразуются в аналоговую форму и вводятся в блок 2 вихретокового пре образования. Результат измерений выводится блоком 5 вывода на индикацию или печать. Экспериментальные исследования показывают, что градуировочная характеристика измерительного канала устройства, за исключением вихретокового преобразователя 8, описывается с точностью до 1% выражением вида ; у., а,(л) + ... ()lSa4.;u(x)f где и(х) - напряжение на выходе вих ретокового п|эеобразователя. Таким образом, для определения параметров | необходимы, на пример, три аддитивных и один мультипликативный тесты. В первом такте определяется величина У-о- «1 а2.и(л) V a,,u(x)f а4Си(х При этом управляющим сигналом со второго выхода блока 7 тестов включен второй канал коммутатора 9 (фиг.2), на вход которого с первого выхода блока 7 тестов подается напря жение, равное нулю. В трех последую щих тактах контроллер 4 выдает на входы блока 7 тестов коды тестов, которые преобразуются им в напряжения и, U2, Ua,. Тесты, прошедшие через коммутатор 9, имеющий коэффицйент передачи k, суммируются затем: с сигналом и(Л) в сумматоре 10 и , поступают в блок 3 обработки сигнало Результаты преобразований получают в виде i,--ci,(x)vKu;l-b (/) ки,1 + а ад) t ки , ci;,iJ(x)tKUaJ ai№)-KuJ аДи(х) 05 а, i tsi2.u(x)+K. 1аДи(, ()()+Ки,1; в гэследнем такте вводится мультипликативный тест. При этом управляющим сигналом со второго выхода блока 7 тестов включен первый канал коммутатора 9 на вход которого с выхода измерительной обмотки вихретокового преобразователя 8 подается сигнал и(х) Результат преобразования получают в випе , (A) (x)(x| Решение системы уравнения 3 и t) дает значения а,., которые после подстановки в уравнение (2) и решения дают значениеи(х). По полученному значению и(х) с помощью гра-, дуировочной характеристики вихретокового преобразователя, хранящейся в памяти контроллера , определяется измеряемая величина х. Затем вихретоковый преоб.разователь помеща- . ется в следующую позицию. При использовании дифференциального вихретокового преобразователя тесты целесообразно вводить по схеме (фиг.З). В этом случае в выражении градуировочной характеристики вида (1) член с коэффициентом а, пренебрежимо мал и достаточно использовать только аддитивные тесты. Которые вводятся через тестовую обмотку 12. Этот вариант ввода тестов .предпочтительнее, так как они вводятся непосредственно в вихретоковый преобразователь, градуировочная характеристика которого учитывается общей характеристикой измерительного канала устройства вида (1). Предлагаемое устройство позволяет осуществлять эффективный контроль печатных плат при изготовлении их на автоматических линиях. Формула изобретения 1. Вих0етоковое измерительное устройство, содержащее соединенные последовательнЬ генератор, блок вихретокового преобразования,блок обработки сигналов и блок вывода информации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено цифровым контроллером, включенным между блоком обработки сигналов и блоком вывода информации, механизмом перемещения блока вихретового преобразования, подключенного к цифровому контролле ру, и блоком тестов, включенным меж ду цифровым контроллером и блоком вихретокового преобразования, управ ляющий вход которого подключен к ге нератору . 2.Устройство по п.Ь, о т л ичающееся тем, что блок вихретокового преобразования выполнен а виде соединенных последовательно вихретокового преобразователя, содержащего возбуждающую, тестовую и измерительную обмотки, причем измерительная обмотка выполнена в виде двух идентичных обмоток, включенных псследовательно-встречно, одна из которых индуктивно связана с тестовой обмоткой, коммутатора и сумматора, второй вход которого подключе к измерительной обмотке вихретоково го преобразователя, а выход - к бло ку обработки сигналов, 3.Устройство по П.1, о т л ичающееся тем, что блок тестов выполнен в виде трех преобразо58йателей код-аналог, входы которых соединены с выходами цифрового контроллера, фазовращателя, вход которого подключен к генератору двух оптронных пар, входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго преобразователей коданалог, выход первой оптронной пары подключен к второму входу фазовращателя, а выход второй оптронной пары включен между выходом фазовращателя и вторым входом коммут атора блока вихр|етокового преобразования, а выход третьего преобразователя код-аналог прдкгйочен к третьему входу коммутатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Приборы для неразруАающего контроля. Справочник под ред В.В. Клюева, т.2, М., Машиностроение, 197&, с. 326. 2, Авторское свидетельство СССР по заявке 2771635/25-28, кл. G 01 N 27/90, 1979 (прототип).