RU2371672C2 - Method to control properties of entity made from electrically conducting materials - Google Patents
Method to control properties of entity made from electrically conducting materials Download PDFInfo
- Publication number
- RU2371672C2 RU2371672C2 RU2008113958/28A RU2008113958A RU2371672C2 RU 2371672 C2 RU2371672 C2 RU 2371672C2 RU 2008113958/28 A RU2008113958/28 A RU 2008113958/28A RU 2008113958 A RU2008113958 A RU 2008113958A RU 2371672 C2 RU2371672 C2 RU 2371672C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequencies
- frequency
- controlled
- oscillator
- conductivity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
1. Область техники1. The technical field
Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для контроля свойств объектов из электропроводящих материалов, в частности толщины покрытия и проводимости основы.The invention relates to non-destructive testing by the method of eddy currents and can be used to control the properties of objects from electrically conductive materials, in particular the thickness of the coating and the conductivity of the base.
2. Уровень техники2. The level of technology
Известен двухчастотный способ контроля свойств объекта (пат. РФ №2184931, МПК G01B 7/06, 2000), в котором определяют свойство объекта из электропроводящих материалов.A known two-frequency method for controlling the properties of an object (US Pat. RF No. 2184931, IPC
Недостатком способа является низкая точность измерений, вызванная неизбежными погрешностями при измерении амплитуды и фазы переменного напряжения.The disadvantage of this method is the low accuracy of measurements caused by inevitable errors in measuring the amplitude and phase of an alternating voltage.
Известен также, принятый заявителем за наиболее близкий аналог (прототип), способ контроля свойств объекта на электропроводящем основании (з-ка на изобретение №99127414/28, МПК G01B 7/06, опубл. 10.10.2001), включающий операции измерения частоты автогенератора, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, устанавливаемый последовательно на эталонный и контролируемый объекты, сравнения частот автогенератор эталонного и контролируемого объекта и установления свойства объекта по величине изменения частоты.Also known, adopted by the applicant for the closest analogue (prototype), is a method of controlling the properties of an object on an electrically conductive base (invention certificate No. 99127414/28, IPC G01B 7/06, publ. 10.10.2001), including the operation of measuring the frequency of the oscillator, the oscillatory circuit of which includes an eddy current transducer installed sequentially on the reference and controlled objects, comparing the frequencies of the oscillator of the reference and controlled object and establishing the property of the object by the magnitude of the frequency change.
Недостатком способа является низкая точность измерения, обусловленная его однопараметровостью, не позволяющая, например, произвести отстройку от влияния проводимости основы на результаты измерения толщины покрытия.The disadvantage of this method is the low accuracy of the measurement, due to its one-parameter, not allowing, for example, to detune from the influence of the conductivity of the substrate on the measurement results of the coating thickness.
3. Сущность изобретения3. The invention
3.1. Задача3.1. A task
Техническая задача - повышение точности контроля.The technical task is to increase the accuracy of control.
Технический результат - отстройка от влияния неконтролируемых свойств объекта на результаты измерения контролируемых параметров за счет перехода к многопараметровому контролю.The technical result is the detuning from the influence of the uncontrolled properties of the object on the measurement results of the controlled parameters due to the transition to multi-parameter control.
3.2. Перечень чертежей3.2. List of drawings
На фиг.1 представлен пример 1 реализации устройства для многопараметрового контроля свойств объекта из электропроводящих материалов, на фиг.2 - характер семейства зависимостей приращения двух частот - верхней (Δfв) и нижней (Δfн) от толщины диэлектрического покрытия (h) для разных значений удельной диэлектрической проводимости основы (σ), на фиг.3 - пример 2 реализации устройства для многопараметрового контроля свойств объекта из электропроводящих материалом, где 1 - автогенератор, 2 - блок вихретокового преобразователя с индуктивностью L1, 3 - блок управляемого конденсатора, 4 - цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), 5 - микропроцессор, 6 - устройство индикации, 7 - набор аналоговых ключей.Figure 1 shows an example 1 implementation of a device for multi-parameter control of the properties of an object of electrically conductive materials, figure 2 shows the nature of the family of dependences of the increment of two frequencies - the upper (Δfв) and lower (Δfн) on the thickness of the dielectric coating (h) for different values of specific dielectric conductivity of the base (σ), figure 3 is an example 2 of the implementation of a device for multi-parameter control of the properties of an object of electrically conductive material, where 1 is an oscillator, 2 is an eddy current transducer block with an inductance L1, 3 is bl managed to condenser 4 - analog converter (DAC), 5 - microprocessor 6 - display device 7 - a set of analog switches.
Сущность предложенного способа заключается в следующем.The essence of the proposed method is as follows.
3.3. Отличительные признаки3.3. Features
В отличие от известного способа, включающего операции измерения частоты автогенератора, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, устанавливаемый последовательно на эталонный и контролируемый объекты, сравнения частот автогенератор эталонного и контролируемого объекта и установления свойства объекта по величине изменения частоты, в способе контроля свойств объекта из электропроводящих материалов производят измерения частот при нескольких значениях величин элементов, составляющих колебательный контур автогенератора, хотя бы один из элементов которого выполнен управляемым, и устанавливают свойства объекта по совокупности изменения частот, на которых были произведены измерения, при этом количество частот, на которых производятся измерения, выбирается не менее количества контролируемых параметров. При контроле толщины покрытия и проводимости основания снимают семейство эталонных зависимостей приращения частот от величины зазора и проводимости основания, измеряют приращение частот на контролируемом объекте, сравнивают с семейством эталонных зависимостей и устанавливают величину проводимости основания контролируемого объекта по соотношению приращения частот, а толщину покрытия по аппроксимированной зависимости приращения верхней частоты от величины зазора для установленного значения проводимости основания.In contrast to the known method, including the operation of measuring the frequency of the oscillator, in the oscillatory circuit of which is included an eddy current transducer installed sequentially on the reference and controlled objects, comparing the frequencies of the oscillator of the reference and controlled object and establishing the property of the object by the magnitude of the frequency change, in the method of controlling the properties of the object from conductive materials measure the frequencies at several values of the elements that make up the oscillatory circuit oscillator, at least one of the elements which is made controllable, and is set according to properties of the object the plurality of frequency change on which the measurements were made, the number of frequencies at which measurements are made is chosen not less than the number of monitored parameters. When monitoring the coating thickness and base conductivity, a family of reference dependencies of the frequency increment on the gap and base conductivity is removed, the frequency increment is measured on the controlled object, compared with the family of reference dependencies and the base conductivity of the monitored object is determined by the ratio of the frequency increment, and the coating thickness by the approximated dependence increments of the upper frequency from the gap for the set value of the conductivity of the base.
3.4. Описание способа3.4. Method description
Технический результат - отстройка от влияния неконтролируемых свойств объекта на результаты измерения контролируемых параметров осуществляется за счет перехода к многопараметровому контролю путем введения дополнительных частот. При этом элементы колебательного контура автогенератора (хотя бы один) должны быть выполнены управляемыми, измерения резонансной частоты контура автогенератора производится последовательно при нескольких (два или больше) значениях величин этих элементов, а об изменении свойств объекта контроля судят по совокупности изменений частот.The technical result is the detuning from the influence of the uncontrolled properties of the object on the measurement results of controlled parameters due to the transition to multi-parameter control by introducing additional frequencies. Moreover, the elements of the oscillatory circuit of the oscillator (at least one) must be controlled, the resonance frequency of the oscillator circuit is measured sequentially at several (two or more) values of these elements, and the change in the properties of the control object is judged by the totality of frequency changes.
Повышение точности контроля, по сравнению с другими многочастотными многопараметровыми способами контроля, достигается за счет измерения резонансной частоты колебательного контура автогенератора, с включенным в него вихретоковым преобразователем, а не за счет использования амплитудно-фазовых характеристик сигнала вихретокового преобразователя.Improving the accuracy of control, compared with other multi-frequency multi-parameter control methods, is achieved by measuring the resonant frequency of the oscillatory circuit of the oscillator with an eddy current transducer included in it, and not by using the amplitude-phase characteristics of the eddy current transducer signal.
4. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения4. Information confirming the possibility of carrying out the invention
На фиг.1 представлен пример реализации устройства для случая, когда управляемым выполнен конденсатор колебательного контура автогенератора.Figure 1 presents an example implementation of the device for the case when the controlled capacitor is made of the oscillatory circuit of the oscillator.
За основу принят автогенератор 1, выполненный по схеме емкостной трехточки, на транзисторе Т1. Конденсаторы С1-С3 и резисторы R1-R3 обеспечивают режим самовозбуждения и режим по постоянному току транзистора T1. L1 - индуктивность обмотки вихретокового преобразователя 2, образует с управляемым конденсатором 3 колебательный контур автогенератора. В качестве управляемого конденсатора используется варикап D1 (KB 105А) и цифроаналоговый преобразователь 4 типа код-напряжение (AD7390 фирмы Analog Device). Конденсатор С4 является разделительным и служит для сохранения режима транзистора по постоянному току при изменении управляющего напряжения на варикапе D1. Резистор R4 позволяет избежать шунтирования контура автогенератора низким выходным сопротивлением ЦАП 4 и сохранить высокую добротность контура. Информационный вход ЦАП 4 подключен к выходу микропроцессора 5 (ATmega 64 фирмы ATMEL). Выход автогенератора подключен ко входу микропроцессора 5, который обеспечивает необходимые режимы измерения, управления ЦАП 4, обработки получаемых результатов и представления результатов контроля на устройстве индикации 6 (МТ-6464А фирмы МЕЛТ).The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Микропроцессор 5 перед каждым циклом измерения частоты автогенератора 1 передает в ЦАП 4 управляемого конденсатора 3 цифровой код, обеспечивающий выходное напряжение ЦАП 4, при котором последовательно соединенные варикап D1 и конденсатор С4 с индуктивностью L1 ВТП 2 образуют колебательный контур, настроенный на одну из выбранных частот. После завершения переходного процесса в автогенераторе 1, вызванного изменением величины управляемого конденсатора 3, микропроцессор 5 производит измерение текущего значения частоты. После завершения процесса измерения цикл повторяется вновь, но уже для другой частоты.The
После перебора всех выбранных частот производится обработка результатов и вывод их на индикатор 6. После чего весь цикл измерения может быть вновь повторен.After enumerating all the selected frequencies, the results are processed and displayed on
В качестве примера построения алгоритма работы микропроцессора 5 рассмотрим задачу о раздельном контроле толщины диэлектрического покрытия и удельной электрической проводимости основания из немагнитного материала.As an example of constructing the algorithm of
Первоначально строится семейство зависимостей приращения частот от толщины диэлектрического покрытия h и проводимости основания σ, при использовании двух частот fH и fB.Initially, a family of dependences of the frequency increment on the thickness of the dielectric coating h and the conductivity of the base σ is constructed using two frequencies f H and f B.
Характер этих зависимостей приведен на Фиг.2.The nature of these dependencies is shown in Fig.2.
Такое взаимное расположение графиков и относительная их величина соответствуют условиям: fB>fH и σ1<σ2<σ3<σ4.Such a mutual arrangement of the graphs and their relative value correspond to the conditions: f B > f H and σ 1 <σ 2 <σ 3 <σ 4 .
Проводимость основы σ определяют, например, по соотношению ΔfH/ΔfB (в случае с прямыми линиями). По найденному значению проводимости следует выбрать соответствующую кривую (или рассчитать новую, используя соседние), а потом по выбранной кривой, используя зависимость h(ΔfB), определить искомую величину h.The conductivity of the base σ is determined, for example, by the ratio Δf H / Δf B (in the case of straight lines). From the found value of conductivity, one should select the corresponding curve (or calculate a new one using the neighboring ones), and then from the selected curve, using the dependence h (Δf B ), determine the desired value of h.
Выбор количества и величин частот, на которых производятся измерения, определяется условиями контроля. Если решается задача измерения толщины электропроводящего немагнитного покрытия на электропроводящем немагнитном основании (толщина алюминиевой плакировки на дюралевых листах), мешающим фактором при измерении толщины покрытия с постоянной проводимостью будет влияние изменений проводимости основы. В этом случае достаточно проводить измерения при двух значениях управляемого конденсатора, которые следует выбрать так, чтобы глубина проникновения электромагнитного поля на первой резонансной частоте была примерно равна толщине плакирующего слоя, а на второй - значительно ее превышала, но все же была меньше толщины листа, что осуществляется общеизвестными расчетами (см., например, "Физический энциклопедический словарь". Советская энциклопедия. М: 1984, с.690, реф. "Скин-эффект").The choice of the number and magnitude of frequencies at which measurements are made is determined by the control conditions. If the problem of measuring the thickness of an electrically conductive non-magnetic coating on an electrically conductive non-magnetic substrate (the thickness of aluminum cladding on duralumin sheets) is solved, the influence of changes in the conductivity of the substrate will be an obstacle when measuring the thickness of a coating with constant conductivity. In this case, it is sufficient to carry out measurements at two values of the controlled capacitor, which should be chosen so that the depth of penetration of the electromagnetic field at the first resonant frequency is approximately equal to the thickness of the cladding layer, and at the second it is much higher, but still less than the sheet thickness, which carried out by well-known calculations (see, for example, “Physical Encyclopedic Dictionary.” Soviet Encyclopedia. M: 1984, p. 690, ref. “Skin Effect”).
В этом случае изменения первой резонансной частоты будут в основном связаны с изменением толщины плакирующего слоя, а второй - с изменением проводимости основы.In this case, changes in the first resonant frequency will be mainly associated with a change in the thickness of the cladding layer, and the second with a change in the conductivity of the base.
Сняв эти зависимости и занеся их в память микропроцессора, можно по совокупности изменений этих частот определить отклонение параметров контролируемого изделия от номинала.Having removed these dependencies and entered them into the microprocessor memory, it is possible to determine the deviation of the parameters of the controlled product from the nominal value by the totality of changes in these frequencies.
В случае, когда требуется контролировать еще и толщину листа, придется ввести третье значение емкости конденсатора, соответствующее резонансной частоте автогенератора, на которой глубина проникновения электромагнитного поля больше толщины листа и изменения которой будут сильно зависеть от толщины листа и слабее от проводимости основания и толщины покрытия.In the case when it is also necessary to control the sheet thickness, it is necessary to enter a third value of the capacitance of the capacitor corresponding to the resonant frequency of the oscillator, at which the penetration depth of the electromagnetic field is greater than the thickness of the sheet and the changes of which will strongly depend on the sheet thickness and weaker on the base conductivity and coating thickness.
Если в качестве величины, влияющей на точность измерения толщины покрытия, окажется еще и его проводимость, то потребуется еще одно значение емкости конденсатора колебательного контура, соответствующее частоте, на которой глубина проникновения электромагнитного поля меньше толщины плакировки и будет зависеть, при постоянных прочих условиях, от проводимости этого слоя.If the conductivity is also found as a quantity affecting the accuracy of measuring the thickness of the coating, then one more value of the capacitance of the oscillator circuit capacitor will be required, corresponding to the frequency at which the penetration depth of the electromagnetic field is less than the thickness of the cladding and will depend, under other conditions, on conductivity of this layer.
На фиг.3 представлен пример реализации устройства для случая, когда управляемой выполнена катушка индуктивности колебательного контура автогенератора.Figure 3 presents an example implementation of the device for the case when the controlled coil is made inductance of the oscillatory circuit of the oscillator.
В данном случае обмотка ВТП 2, играющая роль катушки индуктивности L1 колебательного контура автогенератора 1, выполнена состоящей из двух частей, а с помощью набора аналоговых ключей 7 (например, ADG719 фирмы Analog Device) в колебательный контур может быть включена либо только ее часть, либо вся катушка целиком. Управление ключами осуществляется по сигналу микропроцессора 5, а соотношение частот, на которых производится измерение, определяется через соотношение величин индуктивности частей обмотки катушки L1.In this case, the winding of the ECP 2, which plays the role of an inductor L1 of the oscillatory circuit of the
Конденсатор С4 является вторым элементом контура и величина его емкости совместно с величиной индуктивности катушки L1 определяет резонансную частоту колебательного контура автогенератора 1. В данном случае набор ключей 7 позволяет использовать только два значения резонансной частоты, а следовательно, устройство может быть использовано для решения только двухпараметровых задач. Увеличением количества ключей 7 и секций катушки индуктивности L1 можно увеличить количество рабочих частот, а следовательно, и количество измеряемых параметров объекта контроля.Capacitor C4 is the second element of the circuit and the value of its capacitance, together with the magnitude of the inductance of the coil L1, determines the resonant frequency of the oscillatory circuit of the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113958/28A RU2371672C2 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Method to control properties of entity made from electrically conducting materials |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008113958/28A RU2371672C2 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Method to control properties of entity made from electrically conducting materials |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008113958A RU2008113958A (en) | 2008-08-27 |
RU2371672C2 true RU2371672C2 (en) | 2009-10-27 |
Family
ID=41353334
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008113958/28A RU2371672C2 (en) | 2008-04-14 | 2008-04-14 | Method to control properties of entity made from electrically conducting materials |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2371672C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577037C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Method for eddy current monitoring of thickness of composite materials on non-metal substrates and device therefor |
-
2008
- 2008-04-14 RU RU2008113958/28A patent/RU2371672C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2577037C1 (en) * | 2014-12-09 | 2016-03-10 | Открытое акционерное общество Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения | Method for eddy current monitoring of thickness of composite materials on non-metal substrates and device therefor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008113958A (en) | 2008-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4526043B2 (en) | Measuring apparatus and measuring method for measuring dielectric properties of products, in particular humidity and / or density | |
CN101084432B (en) | Measuring device and method for recognizing foreign bodies in a product, particularly in tobacco, cotton or another fiber product | |
CA2858527C (en) | System, controller, and method for determining conductance of an object | |
Dziczkowski | Elimination of coil liftoff from eddy current measurements of conductivity | |
EP2338032A2 (en) | Position sensor | |
CN106152927A (en) | The device and method of detection metal thickness | |
RU2371672C2 (en) | Method to control properties of entity made from electrically conducting materials | |
CN1200252C (en) | Differential vortex sensor | |
WO2020256664A1 (en) | Measuring the ground resistance of the grounding system by using capacitive probe and the method of usage | |
Sever et al. | LC oscillator design used in sensor measurement based on embedded technology | |
Dziczkowski | Effect of eddy current frequency on measuring properties of devices used in non-destructive measurements of non-ferromagnetic metal plates | |
RU2747916C1 (en) | Method for vortex measurement of physical and mechanical parameters | |
US3543145A (en) | Eddy current method and apparatus for the nondestructive testing of electrically conductive tubes utilizing two mutually coupled hartley oscillators | |
EP3292559B1 (en) | Method, measurement probe and measurement system for determining plasma characteristics | |
JP6897276B2 (en) | Deterioration detection device and deterioration detection method for mold materials for electrical equipment | |
RU2305280C1 (en) | Method of testing article | |
RU2499234C1 (en) | Method of controlling quality factor of piezoelectric resonators and apparatus for realising said method | |
SU580488A1 (en) | Autooscillator device for analysis of media by their electromagnetic properties | |
RU2073232C1 (en) | Eddy current defectoscope and method for it tuning | |
RU2781006C1 (en) | Method for indirect eddy current resonance control and measurement of temperature of products made of ferromagnetic materials | |
JP2751285B2 (en) | Reactance measurement method | |
PL243698B1 (en) | System for measuring electrical and geometrical parameters of thin, poorly conductive multilayer structures with a binary generator | |
SU1000892A1 (en) | Method and device for composite material electromagnetic quality control | |
JP2021173585A (en) | Measurement device and measurement method | |
PL243697B1 (en) | System for measuring electrical and geometrical parameters of thin, poorly conductive multilayer structures with a coupled generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -BZ1A- IN JOURNAL: 24-2008 FOR TAG: (72) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170415 |