SU1260833A1 - Способ измерени толщины электропровод щих изделий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю изделий дл  измерени  толщины плоских электропровод щих изделий, например листов проката в металлургической промышленности и др. отрасл х народного хоз йства . Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  толщины электропровод щих изделий за счет использовани  в качестве информативного параметра направлени  векторов напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных полей вихревых токов при поддержке посто нным отношени  . действительной и мнимой составл ющих вносимых напр жений на низких частотах. Дл  осуществлени  этого устройство содержит генератор высокой частоты, генератор низкой частоты, сумматор, блок стабилизации фазового угла, вихретоковый преобразователь , блок разделени  частот, блок определени  направлени  векторов напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных полей Ei-гхревых токов и блока вычитани . Использование в качестве информативного параметра направлени  вектора напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных пьлей вихревых токов осуществл етс  за счет конструкции вихретокового преобразовател  и введени  блока определени  направлени  векторов напр жен- мости высокочастотного и низкочастотного магнитных полей вихревьсх токов . Посто нное отношение действительной и мнимой составл ю1цих вноси- мьк напр жений на низкой частоте поддерживаетс  за счет введени  блока 4 стабилизации фазового угла совместно с reHepaTof)OM низкой частоты вихретокового преобразовател  и блока разделени  частот, информаци  о толщине издели  снимаетс  с выхода блока вычитани , 2 ,ф-лы, 3 ил. (/)

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано дл  измерени  тол пщны плоских электропровод щих изделий , например листов проката, в машиностроительной, металлургической и других отрасл х народного хоз йства .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  толщины ПЛОСКИХ электропровод 1цих изделий путем исключени  погрешности в определении толщины издели , возникающе за счет неоднозначной зависимости электропроводности материала на низких и высоких частотах.

На фиг,1 приведена структурна  схема измерени  толщины электропровод щих изделий, по сн юща  способ; на фиг,2 - гадографы вносимых напр жений j по сн ющие работу блока стабилизации фазового угла; на фиг.З - структурна  схема блока стабилизации фазового угла.

Устройство содер5кит генератор 1 высокой частоты, генератор 2 низкой частоты, подключенный к выходам генераторов высокой и низкой частот сумматор 3, подключенный одним входом и выходом соответственно к выходу и входу генератора 2 низкой частоты - блок А стабилизации фазового угла, вихретоковый преобразователь , включающий возбуждающую катушку 5, подключенную к выходу сумматора 3, возбуждающа  катушка выполнена плоской и пр моугольной формы и расположена перпендикул рно рабочей поверхности преобразовател  измерительные катушки 6, 7 и включенные с ними последовательно-встрено компенсационные катушки 8 и 9 , измерительные и компенсационные катушки выполнены плоскими пр моугольной формы, взаимно перпендикул рными , одна пара, состо ща  из компенсационной и измерительной катушек, расположена параллельно, а друга  пара - перпендикул рно рабочей поверхности преобразовате-п , подключенные входом к выводам измерительных и компенсационньгх катушек 6, 7, 8 и 9,первый блок 10 и второй блок компенсации, причем первый вход первого блока 10 компенсации соединен с измерительной катушкой 7,, расположенной перпендикул рно рабочей поверхности преобразовател , второй

608332

вход - с cooтвeтcтвyюп eй компенсационной катушкой 9, первый вход второго блока 11 компенсации соединен с чзмерительной катушкой 6, распо5 ложенной параллельно рабочей поверхности преобразовател , второй вход - с соответствующей компенсационной катушкой 8, первый фильтр 12 высокой частоты и первый фильтр 13 низкой

О частоты, входом подключенные к выходу первого блока 10 компенсации, последовательно соединенные и подключенные к выходу второго блока 11 компенсации второй фильтр 14 высо-

5 кой частоты и блок 15 определени  направлени  напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов , второй вход которого соединен с выходом первого фильтра 12 высокой

20 частоты, последовательно соединенные и подключенные к выходу второго блока 11 компенсации второй фильтр 16 низкой частоты и блок 17 определени  направлени  вектора напр женности

25 низкочастотного магнитного пол  вихревых токов, второй вход которого соединен с первым фильтром 13 низкой частоты, а выход второго фильтра 16 низкой частоты подключен к вто30 рому входу блока 4 стабилизации фазового угла, последовательно соединенные блок 18 вычитани  и индикатор 19, причем блок 18 вычитани  обоими входами подключен к вьпсодам

35 блоков 15 и 17 определени  направлени  вектора напр женности соответственно низкочастотного и высокочастотного магнитного пол  вихревых токов, возникающих в изделии 20.

40 Блок 4 стабилизации фазового угла (фиг.З) содержит последовательно соединенные преобразователь 21 фазового угла в напр жение и блок 22 сравнени , подключенный к второму

45 входу блока 22 сравнени  блок 23 опорного напр жени , причем один вход преобразовател  21 подключен к генератору 2 низкой частоты, другой - к выходу второго фильтра 16 низкой

JP частоты, а выход блока 22 сравнени  подключен к генератору 2 низкой частоты .

На фиг.1 прин ты следующие обозначени :

55 А - сечение рабочей стороны воз- ; буждающей катушки 5; А - фиктивный возбудитель вихревых токов, эквивалентный возбудителю вихревых то . 

ков на высокой частоте; А - фиктивный возбудитель вихревых токов, эквивалентный возбудителю вихревых токов на низкой частоте; I - рассто ние от линии пересечени  измеритель ных катушек 6 и 7 до возбуждающей 1катушки 5, соизмеримое с удвоенной (толщиной издели  20; h - рассто ние между центром сечени  рабочей стороны возбуждающей катушки 5 и изделием 20; дЬ - рассто ние между расположением фиктивных возбудителей вихревых токов, эквивалентных вихревым токам на высоких и низких частотах; Н, Н - векторы напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных.полей вихревых токов , наводимых рабочей стороной возвстречно . Блок 15 определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых Токов предназначен дл  определени  пространственного угла Ч . Блок 17 определени  направлени  вектора напр женности низкочастотного магнитного пол  вихревых токов предназначен дл  определени  пространст10

венного угла ч . Блок 18 вычитани 

2

буждающей катушки 5, их можно разложить на нормальные Н„, Н и тан- 20

генциальные Н , h составл ющие; У| - направление вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов; - направление вектора напр женности низкочастотного магнитного пол  вихревых токов; t - толщина издели  20.

На фиг.2 введены, следующие обозначени : о(.,- фазовый угол вносимо- |го напр жени  в измерительную катуш- :ку 6 на низкой частоте дл  тонких ;изделий; oL,- фазовый угол вносимо- го напр жени  в измерительную катушку 6 на низкой частоте дл  более толстых изделий; V вносимое в измерительную катушку 6 напр жение.

Сумматор 3 предназначен дл  сложени  частот, поступающих с выхода генератора 1 высокой частоты и с выхода генератора 2 низкой частоты. Блок 4 стабилизации фазового угла предназначен дл  управлени  работой генератора 2 низкой частоты таким образом, чтобы фазовый угол об вно- . симого напр жени  в измерительную катушку 6 был посто нным дл  конкретного диапазона толщины t издели  20 независимо от его электропроводности . Первый блок 10 компенсации предназначен дл  балансировки измерительной катушки 7 и компенсационной катушки 9, включенных последовательно и встречно. Второй блок 11 компенсации предназначен дл  балансировки измерительной катушки 6 и компенсационной катушки 8, также включенных последовательно и

предназначен дл  вычитани  из сигнала , поступающего с выхода блока 15 определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов, сигнала с выхода блока 17 определени  направлени  вектора напр женности низкочастотного магнитного пол  вихревых токов. Индикатор 19 предназначен дл  индикации толщины издели  20. Преобразователь 21 фазового угла в напр жение предназначен дл  измерени  фазы сигнала с измерительной катушки 6 относительно фазы сигнала возбуждающей катушки 5 на низкой частоте и преобразовани  разности этих фаз в. соответствующее напр жение. Блок 22 сравнени  предназначен дл  сравнени  напр жений с выхода преобразовател  21 фазового угла в напр жение и блока 23 опорного напр жени  и формировани  в зависимости от этого соответствующего напр жени , поступающего на управл ющий вход генерато- нормированное,- ра 2 низкой частоты. Блок 23 опорно- ,

го напр жени  предназначен дл  форьда- ровани  напр жени , эквивалентного оптимальному значению фазового угла

0.

25

30

40

или оС. дл  конкретного диапазона изменени  толщины издели  20,

Способ измерени  .толщиныэлектропровод щих изделий осуществл ют : следующим образом.

В изделии 20 с помощью возбуждаю- 45 щей катушки 5, на которую через сумматор 3 поступают сигналы с выхода генератора 1 высокой частоты и с выхода генератора 2 низкой частоты, возбуждают вихревые токи. Далее, с 50 помощью первого и второго фильтров 12 и 14 высокой частоты и блока 15 определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов определ ют, 55 направление у, вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов. С помощью первого и второго фильтров 13 и 16 низкой часто8334

встречно. Блок 15 определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых Токов предназначен дл  определени  пространственного угла Ч . Блок 17 определени  направлени  вектора напр женности низкочастотного магнитного пол  вихревых токов предназначен дл  определени  пространст10

венного угла ч . Блок 18 вычитани 

2

25

30

0.

или оС. дл  конкретного диапазона изменени  толщины издели  20,

Способ измерени  .толщиныэлектропровод щих изделий осуществл ют : следующим образом.

В изделии 20 с помощью возбуждаю- щей катушки 5, на которую через сумматор 3 поступают сигналы с выхода генератора 1 высокой частоты и с выхода генератора 2 низкой частоты, возбуждают вихревые токи. Далее, с помощью первого и второго фильтров 12 и 14 высокой частоты и блока 15 определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов определ ют, направление у, вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихревых токов. С помощью первого и второго фильтров 13 и 16 низкой часто51

ты и блока 17 определени  направле-- ни  вектора натгр женностн низкочастотного магнитного пол  вихревых jo- ков определ ют направление f вектора налр женности низкочастотного магнитного пол  вихревых токов. геометрических соображений

tg f

t8%

(1)

(2) Н.

Значени  тангенциальной Н, , ч и нормальной Н, Н„ составл ющих векторов напр женности высокочастотного и низкочастотного магнитных полей вихревых токов пропорциональны значени м напр жений, наводимых в измерительных катушках 7 и 6. Зна- )Чение толщины издели  20 t однозначно св зано со значением лЬ, Из уравнени  (2) имеют

ia.

(3)

так как пространственный угол f,  вл етс  функцией зазора,толщины издели  и электропровод;йости его материала . Откуда толщина t издели 

, . (...

Ии Н

(4)

Дл  того, чтобы отношение .

однозначно определ лось только толщиной издели  20 и независимо от электропроводности его материала и зазора, поддерживают посто нным отношение действительной и мнимой сое- тавл юн1их вносимых напр жений на низкой частоте, т.е. поддерживают посто нным фазовый угол ot, или ot . По разности направлений векторов напр женности магнитного пол  вихревых токов на высокой и низкой частотах, получаемых с выхода блока 18 вычитани , и индикатору 19 суд т о толщине издели .

Поддержка посто нньш фазового угла oi осуществл етс  следующим образом . Из годографов определ ют оптимальное значение фазового угла ы. ,щ  конкретного диапазона изменени  толщины издели  20. В блоке 23 опорного напр жени  сформировано нап608336

р жение, эквивалетное пначению cxf дл  определенного изменени  толщины издели  20, Текущее значение с издели  20 опреде.гг ют с помощью преобразова- 5 тел  21 фазового угла в напр жение, на первый вход которого поступает напр жение с выхода генератора 2 низкой частоты, а на второй - с выхода второго фильтра 16 низкой час10 тоты. Преобразователем 21 фазового угла в напр жение определ етс  значение of и формируетс  напр жение, эквивалентное этому значению. В блоке 22 сравнени  происходит сравнение

15 напр жений, поступающих с выхода преобразовател  21 фазового угла в напр жение и с выхода блока 23 опорного напр жени . Если эти напр жени  равны между собой, то на выходе

20 блока 22 сравнени  не формируетс  управл ющий сигнал и частота генератора 2 низкой частоты не мен етс . Если же эти напр жени  не равны между собой, то с выхода блока 22 срав25 нени  поступает сигнал на управл ющий вход генератора 2 низкой частоты, который измен ет частоту последнего до тех пор, пока напр жение с выхода преобразовател  21 фазового угла

30 в напр жение и блока 23 опорного

напр жени  не будут равны. Таким об- . разом, происходит стабилизаци  фазового угла о, или о независимо от электропроводности, зазора и толщи35 ны материала.

Claims (1)

1. Способ измерени  толщины эле,к- тропровод щих изделий, заключающийс  в том, что в изделии возбуждают вихревые токи одновременно на высокой и низкой частотах и по разности амплитуд сигналов, прин тых на каждой частоте, определ ют толщину издели .

отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , поддерживают посто нным отношение действительной и мнимой составл ющих вносимых напр жений на низкой частоте, определ ют направлени  векторов напр женности магнитного пол  вихревых токов на высокой и низкой частотах в некоторой точке пространства, рас- положенной около возбудител  вихревых токов, и учитывают эти направлени  при определении разности амплитуд сигналов.

,2, Устройство дл  измерений толщины электропровод щих изделий, содержащее генератор высокой частоты, генератор низкой частоты, вихрето- ковый. преобразователь, включающий возбуждающую, измерительные катушки и включенные с ними последовательно- встречно компенсационные катушки, первый и второй блоки компенсации, входом подключенные к вьюодам измерительных и компенсационных катушек, первый фильтр высокой частоты и первый фильтр низкой частоты, входом подключенные к выходу первого блока компенсации, и последовательно соединенные блок вычитани  и индикатор, отличающее с  тем, что, с целью повышени  точности измерени , возбуждающа  катушка преобразовател  выполнена плоской и пр моугольной формы и расположена перпендикул рно рабочей поверхности преобразовател , измерительные и компенсационные катушки выполнены плоскими пр моугольной формы, взаимно перпендикул рными одна пара, состо ща  из компенсаци- онной и измерительной катушек, расположена параллельно, а друга  па- .ра - перпендикул рно рабочей поверхности преобразовател , причем первый вход первого блока компенсации соединен с измерительной катушкой, расположенной перпендикул рно рабоче поверхности преобразовател , второй

вход - с соответствующей компенсационной , катушкой, первый вход второго блока компенсации соединен с измерительной катущкой, расположенной параллельно рабочей поверхности преобразовател , второй вход - с соответствующей компенсационной катушкой , а устройство снабжено сумматором , входом подключенным к генераторам высокой и низкой частоты, а выходом - к возбуждающей катушке преобразовател , блоком стабилизации фазового угла, подключенным одним входом и выходом к входу и выходу генератора низкой частоты, последовательно соединенными и подклю- ченМыми к выходу второго блока ком- пенсации вторым фильтром высокой частоты и блоком определени  направлени  вектора напр женности высокочастотного магнитного пол  вихрев.ых токов, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра высокой частоты, последовательно сое- диненными и подключенными к выходу второго блока компенсации вторым фильтром низкой частоты и блоком определени  направлени  вектора нап- р женности низкочастотного магнитно-

го пол  вихревых токов, второй вход которого соединен с первым фильтром низкой частоты, а выход второго фильтра низкой частоты подключен к второму входу блока стабилизации фазового угла.

О т IS

OmJ

21

К2

22

23

fpuz. 2

Редактор Л.Повхан

Составитель А.Бодров Техред Л.Сердюкова

Заказ 5223/44Тираж 778Подписное

. ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул. Проектна , 4

Фиг.З

Корректор М.Шароши