SU1104407A1 - Цифровой вихретоковый измеритель электропроводности - Google Patents

Abstract

ЦИФРОВОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ, содержащий соединенные последовательно генератор качающейс  частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-фор.мирователь , первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь , подключенный к выходу Бихретокового преобразовател , и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю , а выход-к входу вычитани  второго счетчика, третий элемент И, инверссные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей , а выход - к входам управлени  счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов И, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности в работе, он снабжен регистро.м, подключенным к выходу второго счетчнка. элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика, а второй предназначен дл  соединени  с гнездом «Пуск, четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилител м-формировател м, а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса - к выходу четвертого элемента И, пр мой выход соединен с третьими в.чодами третьего и четвертого элементов И, п тым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого тригё гера, а второй - с выходом первого усилител -формировател , вторым триггером, (Л вход установки которого подключен к выходу п того элемента И, а вход сброса предназначен дл  подключени  к гнезду «Пуск, и третьим триггером, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса подключен к выходу п того элемента И, вход синхронизации - к выходу первого усилител -формировател , а пр мой выход - к входу управ4 4 О лени  генератора качающейс  частоты и входам первого, второго и четвертого элементов И.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано дл  измерени  электропроводности неферромагнитных материалов в машиностроении, аваации и других област х техники. Известно устройство дл  измерени  удельного электрического сопротивлени  немагнитных электропровод щих материалов, содержащее соединенные последовательно возбуждающий генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности, вихретоковый датчик, фазовый детектор, генератор импульсов, счетчик импульсов, блок управлени  частотой возбуждающего генератора. дещифратор, вход которого подсоединен к выходу счетчика импульсов и входу блока управлени  частотой возбуждающего генератора и цифровой индикатор, соединенный с выходом дешифратора 1. Недостатком устройства  вл етс  снижение точности измерени , обусловленное наличием зоны нечувствительности и дрейфом порога срабатывани  генератора импульсов , а также погрешностью блока управлени  частотой возбуждающего генератора. Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  цифровой вихретоковый измеритель электропроводности , содержащий соединенные последовательно генератор качающейс  частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь , первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь , подключенный к выходу вихретокового преобразовател  и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю , а выход подключен к входу вычитани  второго счетчика, третий элемент И, инверсные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход - к входам управлени  счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов И 2. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  надежность его работы в услови х помех. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности в работе. Поставленна  цель достигаетс  те.м, что цифровой вихретоковый измеритель электропроводности , содержащий соединенные последовательно генератор качающейс  частоты , вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь , первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь, подключенный к выходу вихретокового преобразовател ,и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителюформирователю , а выход подключен к входу вычитани  второго счетчика, третий элемент И, инверсные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход - к входам управлени  счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный ко входам первого и второго элементов И, снабжен регистром, подключенным к выходу второго счетчика, элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика, а второй предназначен дл  соединени  с гнездом «Пуск, четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилител м-формировател м , а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером , вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса - к выходу четвертого элемента И, пр мой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, п тым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера, а второй - с выходом первого усилител -формировател , вторым триггером, вход установки которого подключен к выходу п того элемента И, а вход сброса предназначен дл  подключени  к гнезду «Пуск, и третьим триггером, вход установки которого соединен с инверсным выходо.м второго триггера , вход сброса подключен к выходу п того элемента И, вход синхронизации - к выходу первого усилител -формировател , а пр мой выход - к входу управлеки  генератора качающейс  частоты и входам первого, второго и четвертого эле.ментов И. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напр жений в контрольных точках. Цифровой вихретоковый измеритель электропроводности содержит соединенные последовательно генератор 1 качающейс  частоты , вихретоковый преобразователь 2, усилитель-формирователь 3, первый элемент И 4 и два счетчика 5 и 6, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь 7, подключенный к выходу вихретокового преобразовател  2 и второй элемент И 8, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю 3, а выход подключен к входу вычитани  второго счетчика 6, третий элемент И 9, инверсные вход ,ы которого подключены к выходам усилителей-формирователей 3 и 7, а выход - к входам управлени  счетчиков 5 и 6, и генератор 10 опорной частоты, подключенный к входа.м первого и второго элементов И 4, 8. Устройство содержит также регистр 1 1, подключенный к выходу второго счетчика 6, элемент 12 ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика 6, а второй - с гнездом «Пуск, четвертый элемент И 13, первый и второй

входы которого подключены к усилител мформировател м 3 и 7, а выход соединен со входом установки регистра 11, первый триггер 14, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ 12, а вход сброса - к выходу четвертого элемента И 13, пр мой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И 9, 13, п тым элементом И 15, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триггера 14, а второй - с выходом первого усилител -формировател 

3,второй триггер 16, вход установки которого покдключен к выходу п того элемента И 15, а вход сброса - к гнезду «Пуск,

и третий триггер 17, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера 16, вход сброса подключен к выходу п того элемента И 15, вход синхронизации - к выходу первого усилител формировател  3, а пр мой выход - к входу управлени  генератора 1 качающейс  частоты и входам первого 4, второго 8 и четвертого 13 элементов И.

Измеритель работает следующим образом .

Вихретоковый преобразователь 2 размещают на поверхности контролируемого издели  (не показано). Все элементы устройства устанавливают в исходное состо ние, при котором триггеры 14 и 7 наход тс  в нулевом, а триггер 16 - в единичном состо нии , генератор 1 генерирует синусоидальное напр жение частотой fmtn , Сигнал с выхода генератора 1 поступает на вход вихретокового преобразовател  2, опорный . ,,и измерительный сигналы, на выходах которого при этом будет сдвинуты один относительно другого на интервал рис. 2, а, б), завис щий от значени  электропроводности в материала контролируемого издели  и частоты fmjn, Усилители-формирователи 3 и 7 после усилени  сигналов преобразуют положительные полупериоды в логические единицы, а отрицательные - в логические нули (рис. 2 8, г).

Сигнал «Пуск, поступивший на вход измерител  в момент времени 1о,.устанавливает триггер 16 в нулевое, а триггер 14 через элемент ИЛИ 12 - в единичное состо ние (фиг. 2, е, д). Единичный потенциал с инверсного выхода триггера 16 поступает на информационный вход триггера 17, который переходит в единичное состо ние по заднему фронту измер емого сигнала , поступающего на его синхронизирующий вход с выхода усилител -формировател  3 (фиг. 2 ж). Единичный потенциал с его выхода поступает на входы элементов И

4,8 и 13 и управл ющий вход генератора 1., вследствие чего последний начинает плавно измен ть частоту от до ftnax. Нулевой потенциал с выхода усилител -фор.мнровател  3 откроет элемент И 9, так как на другой его инверсный вход поступает нулевой потенциал с выхода усилител -формировател  7 и единичный потенциал с пр мого выхода триггера 14, и поступивший на управл ющие входы счетчиков 5 и 6 единичный сигнал -(фиг. 2 з) записывает в них соответственно числа, например 7 (при п 3) и 999 (при емкости счетчика в три двоично-дес тичных разр да). По вивщийс  на выходе усилител -формировател  7 единичный уровень опорного сигнала в момент времени ti (фиг. 2в) открывает элемент И 8, и счетчик 6 начинает подсчитывать в обратном коде на прот жении временного интервала tt импульсы генератора 10 частотой fo, поступающие на его вычитающий вход. В момент по влени  на выходе усилител -формировател  3 единичного уровн  измер емого сигнала в счетчике 6 окажетс  зафиксированным в обратном коде число N, .

Единичный измер емый сигнал на выходе усилител -формировател  3 в момент времени t) закрывает элемент И 8 и открывает элементы И 4 и 13. Единичный сигнал с выхода элемента И 13 поступает на управл ющий вход регистра 11, записыва  в нем число NJ с выхода счетчика 6, и на сбросовый вход триггера 14. Последний устанавливаетс  в нулевое состо ние и закрывает элемент И 13. Через открытый элемент И 4 на вход счетчика 5 поступают импульсы частотой fo. Счетчик 5 обеспечивает деление частоты fp в п раз (вьпие мы положили п 3). Счетчик 6 начинает подсчитывать число NI импульсов частотой fo/n , поступающих на его суммирующий вход с выхода переполнени  счетчика 5, при этом он вычитает из зафиксированного ранее числа N/ число Nj.. Так как измерение начинаетс  с наименьшей частоты fmin гармонического сигнала, генерируемого генератором 1, на первых периодах фаза измер емого сигнала будет меньше заданной величины Y fs4A- момент времени tbf, когда на вход счетчика 6 гюступит (Nj +1)-ный импульс частотой /п единичный сигнал с его выхода переполнени  установит через элемент ИЛИ 12 в единичное состо ние триггер 14. Единичный потенциал с выхода триггера 14 поступит на входы элементов И 13 и 9, которые остаютс  в закрытом состо нии благодар  единично .му сигналу, поступающему на инверсный вход первого с выхода усилител -формировател  3, и нулевому сигналу, поступающему на вход второго с выхода усилител -формировател  7. В момент по влени  на выходе усилител -формировател  3 нулевого потенциала в счетчике 6 оказываетс  зафиксированным число/iN Ni -Nj. Нулевой потенциал с выхода усилител -формировател  3 закрывает элемент И 4 и открывает элемент И 9, сигнал с выхода которого поступает на управл ющие входы счетчика 5 и 6. Описанный процесс повтор етс  до тех пор, пока на i-том периоде в момент t ...число N/ .сравн етс  с числом N/. Дл  увеличени  помехоустойчиВОС7И измерител  триггер 14 фиксирует выполнение услови  . В этом случае в момент ti триггер 14 оказываетс  в нулевом состо нии, запрещающий потенциал с его пр мого выхода поступает на входы элементов И 13, 9, а разрешающий потенциал с его инверсного выхода поступает на вход элемента И 15. Нулевой сигнал с выхода усилител -формировател  3 через элемент И 15 устанавливает в единичное состо ние триггер 16 и в нулевое состо ние триггер 17. Нулевой потенциал с пр мого выхода триггера 17 поступает на управл ющий вход генератора 1 и на входы элементов И 4, 8 и 13. В регистре 11 при этом оказ)з1ваетс  зафиксированным число NJ N, ,по величине которого определ етс  электропроводность.

romoSo Пуск Предлагаемый цифровой вихретоковый измеритель электропроводности обладает р дом существенных преимуществ. В данном измерителе равенство сдвига фаз между опорным и измерительным сигналами заданному значению фиксируют при выполнении услови  , что обеспечивает получение результата из.мерени  в услови х случайных помех. Возможность подключени  измерител  к ЭВМ и нахождение численного значени  электропроводности позвол ет проводить измерени  при изменении электропроводности изделий в щироких пределах . При наличии случайных помех использование микро-ЭВМ позвол ет увеличить точность измерени  путем усреднени  результатов многократного измерени  электропроводности. Возможность программной обработки позвол ет также по результатам измерени  электропроводности издели  определить и другие его параметры, св занные с электропроводностью, увеличить точность измерени  за счет применени  математических методов обработки информации , а также создавать архив данных контрол  по каждому изделию.

tsj w

5

Q

Claims (1)

1. ЦИФРОВОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ, содержащий соединенные последовательно генератор качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель-формирователь, первый элемент И и два счетчика, соединенные последовательно второй усилитель-формирователь, подключенный к выходу вихретокового преобразователя, и второй элемент И, второй вход которого подключен к первому усилителю-формирователю, а выход~к входу вычитания второго счетчика, третий элемент И, инверссные входы которого подключены к выходам усилителей-формирователей, а выход — к входам управления счетчиков, и генератор опорной частоты, подключенный к входам первого и второго элементов И, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он снабжен регистром, подключенным к выходу второго счетчика, элементом ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, а второй предназначен для соединения с гнездом «Пуск», четвертым элементом И, первый и второй входы которого подключены к усилителям-формирователям, а выход соединен с входом установки регистра, первым триггером, вход установки которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а вход сброса — к выходу четвертого элемента И, прямой выход соединен с третьими входами третьего и четвертого элементов И, пятым элементом И, первый вход которого соединен с инверсным выходом первого триг- _о гера, а второй — с выходом первого усили- S теля-формирователя, вторым триггером, вход установки которого подключен к выходу пятого элемента И, а вход сброса предназначен для подключения к гнезду «Пуск», и третьим триггером, вход установки которого соединен с инверсным выходом второго триггера, вход сброса подключен к выходу пятого элемента И, вход синхронизации — к выходу первого усилителя-формирователя, а прямой выход — к входу управления генератора качающейся частоты и входам первого, второго и четвертого элементов И.

   SU ,,„1104407