SU1246905A3

SU1246905A3 - Способ регистрации расположени движущихс металлических объектов и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1246905A3
Application number: SU823466502A
Authority: SU
Inventors: Дюлк Карой
Original assignee: Вилати Вилламош Аутоматика Феваллалкозе Еш Дьярто Валлалат (Инопредприятие)
Priority date: 1981-08-03
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1986-07-23
Also published as: ES514193A0; PL237753A1; US4595877A; EP0071873A3; EP0071873A2; AU557259B2; DD202475A5; CA1217255A; ES8308639A1; YU154582A; ZA824554B; BR8204047A; MX151966A; HU184962B; BG37230A3; AU8672482A; PL139691B1; JPS5830689A

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности регистрации за счет использовани абсолютного измерени индуктивности. Способ регистрации расположени движущихс металлических объектов заключаетс в том, что токопровод щую петлю питают импульсами посто нного тока , де тельность которых превышает врем затухани вихревых токов в объекте. Измер ют напр жение петли через интервал времени, равный времени переходного процесса в петле, и по этому напр жению, характеризующему реакцию вихревых токов, суд т о расположении объекта. Устройство регистрации расположени движущихс металлических объектов содержит источник питани в виде источника посто нного напр жени , подключенную к нему возбуждающую катушку индуктивности в виде петли, измерительную катушку индуктивности в виде петли, управл емый коммутатор, включенный между источником питани и возбуждающей катушкой, а также блок управлени , служащий дл управлени токовыми цеп ми сравнени обработки сигналов и согласовани , 2 с.п. ф-лы. 5 3.п. ф-лы, 6 ил. СО ю 4 C3D : gi см

Description

1

12

Изобретение относитс к контроль- но-измер твльиой технике и может быть использовано дл регистрации металлических объектов, например автомобилей в потоке уличного движени , ; трубопроводов или прочих обладающих электропроводностью объектов.

Цель изобретени - повышение точности регистрации за счет использовани абсолютного измерени индуктивности .

На фиго 1 представлена схема устройства регистрации движущихс металлических объектов, в котором возбух - далоща и измерительна катушка индуктивности -выполнены в виде общей петли , а регистрируемый объект изготовлен не из;, ферромагнитно го материала на фиг. 2 - схема возбуждающей и измерительной катушек индуктивности; на фиг, 3 - схема блока управлени ; на фиг.4 - вариант схемы с разделенным .блоком управлени ; на фиг. 5 и 6 - форма наиболее простых компенсированных петель, образующих катушку индуктивности ,

. Устройство содержит источник питани (не показан), выполненный в виде источника посто нного напр жени ,подключенную к нему возбуждающую катушку 1 индуктивности В виде петли, котора вл етс также измерительной катушкой индуктивности, подключенный к ней усилитель 2, выполненньш с регул тором времени задержки (не показан ), управл емый коммутатор 3,включенный , между источником питани и катушкой 1 индуктивности, блок 4 управлени , выход которого подключен к выходу усилител 2, первый выход - к индикатору (не показан), второй выход - к управл ющему входу коммутатора 3, а третий выход - к входу задержки усилител 2.

В устройстве может быть использован ограничитель 5 тока, включенный параллельно катушке 1 индуктивности. Измерительна катушка 6 индуктивности может быть выполнена в виде нескольких петель, а направление намотки витков хот бы одной из петерь из- мерительно й катушки -6 индуктивности может быть противоположным направле- ншо намотки остальных петель.

Возбуждающа катушка 1 индуктивности и измерительна катушка 6 индуктивности (фиг. 2) могут быть выполнены раздельно. Блок 4 управлени со5 .2

держит регулируемый нестабильный

мультивибратор 7, моностабильный мультивибратор 8, второй моностабильный мультивибратор 9, элемент 10 задержки , элемент И 11, инвертор 12, компаратор 13, микрокомпьютер 14,. регулируемый генератор 15 тока, регулируе- элемент 16 генератора 15 тока, второй инвертор 17, второй регулир емый генератор 18 .тока, регулируемый элемент 19 генератора 18 тока и моностабильный мультивибратор 20.

Способ с помощью устройства регистрации движущихс металлических объектов осуществл етс следующим образом ,

Когда :Вблизи: петли катушки 1 индуктивности нет электропровод щего объекта 21 при замкнутом коммутаторе

3 петл подключена к источнику питани . Чтобы уменьшить потери, целесообразно ограничить ток только индуктивностью петли и омическим сопротивлением резистора 22.

Этот ток создает в петле катушки 1 магнитный поток Фц.

После размыкани коммутатора 3 магнитный поток Ф уменьшаетс до нул в зависимости от определенного,

ограничителем 5 тока перегрузки (переходный процесс самоиндукции окончен), После этого петл находитс в состо нии поко , значение напр жени на клеммах; теоретически равно нулю. (Функции ограничител 5 тока молсет вз ть на себ один из других блоков токовой цепи). Затем с-помощью коммутатора 3 петл подключаетс к усилителю 2, который от начала замыкани коммутатора 3 до окончани переходного процесса запираетс блоком 4 управлени . Выход усилител 2,снаб- женньш интегрирующим помехозащитным устройством, соединен с входом блока 4 управлени . Кроме управлени прочими токовыми цеп ми, блок 4 управлени выполн ет функции сравнени ,обработки сигналов и согласовани .

Б соответствии с этим усилитель 2 после окончани индуктивного переход-, ного гфоцесса, когда задержка времени заканчиваетс , производит контроль измер емого на клеммах петли напр жени , обработанного в преобразователе- усилителе 2.

УчитыЕ а , что напр жение практически раЕ:но нулю, блок 4 управлени выдает на выход соответствующую логическую информацию, после чего изме

рени повтор ют с заранее установленной частотой.

Если в зоне петли катушки 1 индуктивности находитс электропровод щий объект 21 (например, металлический лист), процесс протекает следующим образом.

Часть ф магнитного потока Я проникает в объект 21 (т.е. пересекает его) со скоростью, завис щей от вихревых токов, возникающих в металлическом объекте 21.

Продолжительность замыкани коммутатора 3 регулируетс блоком 4 управлени таким образом, что степень подключени магнитного потока близка статическому значению.

После отключени коммутатора 3 Магнитный поток Ф (который не пересекал объект 21) быстро прекращаетс так же, как в предыдущем случае.

Магнитный поток Т , проход щий через металлический объект 21, прекращаетс вследствие вихревых токов медленно.

Вследствие прекращени тока в петле магнитный поток Ф преобразуетс в поле, и (так как теперь металлический объект представл ет собой уже возбуждающий элемент) через петлю катушки 1 идет только часть Я магнитного потока Я. Медленное снижение магнитного потока индуцирует посто нного напр жение в петле, которое может быть зарегистрировано во врем контрольных замеров.

Таким образом, имеет место элементарный измерительный цикл,состо щий из трех стадий. Повтор цикл с необходимой частотой, можно реализовать непрерывное измерение.

Описанный процесс происходит при многопетлевом устройстве и/или при ферромагнитном объекте аналогичным образом с тем отличием, что измен етс расположение магнитного потока.

Блок 4 управлени может обрабатывать сигналы с различной амплитудой, полученные во врем контрольного измерени , по-разному. В наиболее простой форме сигналы сравниваютс на уровне сравнени и вьщаетс информаци Да-нет. При другой форме, например при аналоговом измерении,может быть получена информаци о рассто нии между объектом и петлей и т.д. При необходимости (например, в случае сильного мешающего шума) можно ис-

2469054

пользовать логическ ао коррекцию ошибки или преобразование уровн .

В случае, когда блок 4 управлени не содержит микрокомпьютера 14,период с измерени регулируетс нестабильным регулируемьм мультивибратором 7, в то врем как отдельные промежутки времени и проведение контрольных замеров регулируютс запускающими друг друга )0 моностабильными мультивибраторами 8 . и 20, а также элементом 10 задержки. С помощью генератора 15 тока можно регулировать уровень сравнени , в то врем как генератором 18 тока )5 можно регулировать гистерезис, который имеет большое значение, в частности , при большом шумовом фоне.

Период моностабильного повторного включаемого в работу мультивибрато- 20 ра 9 длиннее, чем период нестабильного мультивибратора 7. Благодар этому обеспечиваетс посто нный уровень сигнала на выходе блока 4.Если блок 4 управлени содержит микроком- 25 пьютер, то последний может выполн ть функции большинства показанных на фиг. 3 элементов. В,шумной окружающей среде микрокомпьютер может иметь несколько программ с коррекцией ошибок. В одном из вариантов изменение результатов измерени воспринимаетс только в том случае, если они сохран ютс в течение по меньшей мере двух или трех периодов. В обоих указанных вариантах микрокомпьютер 14 контролирует правильность изменени результата измерени за существенно меньший период, чем период нормального измерени .

При аналоговом измерении микрокомпьютер может производить регулирова-

30

35

40

паратора 13.

Кроме вариантов, представленных на фиг. 1 и 2, катушки индуктивности могут быть реализованы по-другому.

При расположении места сбора информации и подачи энергии далеко от катушки коммутаци значительных токов катушки св зана с большими трудност ми . В этом предусматриваетс локальный преобразователь энергии, благодар чему в линии при высоком напр жении может протекать низкий

ток, I

При далеко расположенных друг от друга мест измерени функции блока 4 управлени распредел ютс на две части: часть блока управлени , котора

необходима дл работы около катушек (фиг. 3 элементы 8, 20, 17, 10, 13 и 16), располагаетс в самом блоке, а друга часть, производ ща логическую обработку сигналов (на фиг. 3 элементы 7, 9 и 14), располагаетс , например, в пункте сбора информации 1-ши на центральном пульте.

Систему, содержащую-несколько катушек индуктивности, можно выполнить так, чтобы центральна часть была общей дл разделенного блока 4 управлени ,

. Вариант устройства с разделенным блоком управлени имеет один или несколько каналов между част ми блока, служащих дл передачи сигналов, а также блок согласовани . Канал (каналы ) используют отдельную жилу или жз-шу, служащую дл передачи энергии (фиг. 4).

Вариант выполнени заключаетс в том, что дл подавлени магнитных шумов окружающей среды катушка индуктивности выполнены (на) в виде компенсированных петель (петли).

Наиболее простой вариант компенсированной петли представлен на и 6„ Петли такого типа наиболее пригодны дл подавлени или уменьшени магнитных помех, так как изменение мешающего магнитного потока в элементах петли, намотанных с противоположным знако-м,индуцирует нап1 ение противоположного знака.

Напр жение, имеющеес на клеммах петли, равно сумме напр жений отдельных элементов петли, т.е. напр жени противоположного знака вычитаютс друг из друга.

Если степень изменени мешающего магнитного потока в обоих намотанных с противоположным знаком элементах петли идентична, помехи полностью компенсируютс .

При этом на обнаружение полезного сигнала от петли представленной форм оказываетс лишь незначительное вли ние „

Ф о р м у Л а и 3 о б р е т е н и

Claims

1, Способ регистрации расположени движущихс металлических объектов , заключающийс в том, что с помощью токопровод щей петли в обьекте

0

5

0

С

воз буждают вихревые токи, регистрируют реакцию вихревых токов и по ней суд т о расположении объекта, о т - л 11 чающийс тем, что, с целью поБЬШ ени точности регистрации,, токопровод дую петлю питают посто нным током в интервале временидЛревы- иаюшем врем затухани вихревых токов в объекте,, предлагают питание токопровод щей петли, измер ют напр жение петли через интервал времени,равный времени переходного процесса в петле,и по этому напр жений определ ют реакцию вихревых токов,

2.Способ по П.1, отличаю- щ и и с тем,что перечисленные опе- рации повтор ют трижды,

3.Способ по пц. 1 и 2, о т л и - ч а ю ш, и и с тем, что измерение напр жени петли повтор ют,

4. стройство дл регистрации расположени движущихс металлических объектов, содержащее источник питани ,, подключенную к нему возб; : кдаю- щую ка.тушку индуктивности в виде петли , измерительную катушку индуктивности в виде петли, подключенный к ней усилитель и индикатор, о т л и - ч а ю щ е е с тем, что, источник питани выполнен в виде источника посто нного напр жени , усилитель выполнен с рег ул тором времени задерл ки,

а устройство снабжено управл емым коммутатором, включенным между источником питани и возбулсдающей катушкой индуктив - ости и блоком управлени , вход которого подключен к выходу усилител , а первый выход - к индикатору 5 второй выход - к управл ющему входу коммутатора, а третий выход - к входу задержки усилител .

5.Устройство по п.45 о т л и ч а- 10 пг е е с тем, что оно снабжено ограничителем тока, включеннь м параллельно возбуждающей катушке.

6.Устройство по пп, 4 и 5, о т - л и ч а ю щ е е с тем, что измерительна катушка индуктивности вы- пол гена в виде нескольких петедь,

7.Устройство по ппо 4-6, о т л и - ч а ю ;ц е е с тем, что витки хот бы одной из петель измерительной катушки индуктивности имеют направление намотки, противоноложное направ- очению намотки остальных петель.

и.

М

Фиг.1

Фм.2.

Фиг. З

A

}

Фиг.

O-.M

M

.5

.6