SU1310708A1

SU1310708A1 - Device for measuring components of applied voltage of eddy-current transducer

Info

Publication number: SU1310708A1
Application number: SU853924897A
Authority: SU
Inventors: Владимир Константинович Жуков; Александр Ефремович Гольдштейн; Павел Аркадьевич Овсянников
Priority date: 1985-07-08
Filing date: 1985-07-08
Publication date: 1987-05-15

Abstract

Изобретение относитс к средствам неразрушающего контрол материалов и изделий и. предназначено дл определени годографов вносимого напр жени вихретокового преобразовател . Цель изобретени - повьшение точности измерени составл ющих вносимого напр жени за счет исключени вли ни паразитных емкостей обмоток вихретокового преобразовател . С этой целью дл формировани опорных напр жений используетс компенсирующее напр жение и напр жение, сдвинутое на 90 относительно компенсирующего напр жени . Сдвиг фаз осуществл ет квадратурный фазовращатель 9, а формирование опорных напр жений из синусоидальных выходных сигналов блока формировани опорных напр жений и квадратурного фазовращател 9, сдвинутых на , осуществл ют формирователи 7 и 8. Выходные напр жени формирователей 7 и 8 опорного напр жени управл ют работой соответственно амплитудно-фазового детектора 5 активной составл ющей и амплитудно- фазового детектора 6 реактивной составл ющей вносимого напр жени .На вторые входы детекторов поступает выходное напр жение вычитающего блока 3, пропорциональное вносимому напр жению вихретокового преобразовател 2. В результате , полученный с помощью устройства годограф вносимого напр жени реального преобразовател не отличаетс от годографа вносимого напр жени идеального преобразовател и содержит информацию о свойствах объекта контрол . 2 ил. i (Л го о vj о 00This invention relates to non-destructive testing of materials and products. designed to determine the hodographs of the applied eddy current converter voltage. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the components of the applied voltage due to the elimination of the influence of parasitic capacitances of the windings of the eddy current transducer. For this purpose, a compensating voltage and a voltage shifted by 90 relative to the compensating voltage are used to form the reference voltages. The phase shift performs the quadrature phase shifter 9, and the formation of the reference voltages from the sinusoidal output signals of the reference voltage generation unit and the quadrature phase shifter 9 shifted by, is performed by the formers 7 and 8. The output voltages of the formers 7 and 8 of the reference voltage control the operation respectively, the amplitude-phase detector 5 of the active component and the amplitude-phase detector 6 of the reactive component of the applied voltage. The output voltage of the calculator is fed to the second inputs of the detectors A block 3, proportional to the input voltage of the eddy current transducer 2. As a result, the input transducer input transducer hodograph does not differ from the input transient voltage transducer of the ideal transducer and contains information about the properties of the control object. 2 Il. i (l go about vj about 00

Description

Изобретение относитс к средствам неразрушающего контрол материалов и изделий и- может быть использовано дл определени годографов вносимого напр жени вихретокового преобразовател ,The invention relates to non-destructive testing of materials and products and can be used to determine the hodographs of the applied voltage of the eddy current transducer,

Цель изобретени - повьшение точности измерени составл ющих вносимого напр жени вихретокового преобразовател за счет устранени вли ни паразитных емкостей обмоток преобразовател .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy of the components of the input voltage of the eddy current transducer by eliminating the influence of the parasitic capacitances of the transducer windings.

На фиг,1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - секторные диаграммы дл идеального (а) и реального (б) вихретоковых преобразователей,Fig, 1 shows a block diagram of the proposed device; in fig. 2 - pie diagrams for the ideal (a) and real (b) eddy current transducers,

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, вихрето- ковый преобразователь 2, вьтчитающий блок 3, второй вход которого соединен с выходом генератора 1 через блок 4 формировани компенсирующего напр жени , и первый амплитудно-фазовый детектор 5, вход которого соединен с входом второго амплитудно- фазового детектора 6.The device contains a generator 1 connected in series, a vortex converter 2, a readout unit 3, the second input of which is connected to the output of the generator 1 through a compensating voltage generating unit 4, and a first amplitude-phase detector 5, the input of which is connected to the input of the second amplitude-phase detector 6.

Устройство содержит также формирователи 7 и 8 опорных напр жений и квадратурный фазовращатель 9,The device also contains the formers 7 and 8 of the reference voltages and the quadrature phase shifter 9,

Вторые входы амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 соединены с выходами формирователей 7 и 8 опорных напр жений . Выход блока 4 формировани компенсирующего напр жени соединен с входом формировател 8 опорного напр жени и входом квадратурного фазовращател 9, выход которого подключен к входу формировател 7 опорного напр жени .The second inputs of the amplitude-phase detectors 5 and 6 are connected to the outputs of the formers 7 and 8 of the reference voltages. The output of the compensating voltage generating unit 4 is connected to the input of the driver 8 of the reference voltage and the input of the quadrature phase shifter 9, the output of which is connected to the input of the driver 7 of the reference voltage.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Синусоидальное напр жение генератора 1 поступает одновременно на вихретоковый преобразователь 2 и блок 4 формировани компенсирующего напр жени , начальное напр жение вихретокового преобразовател 2 поступает на вычитающий блок 3, а вы- ходное напр жение блока 4 формировани компенсирующего напр жени , равное по амплитуде и противоположное по фазе начальному напр жению преобразовател 2, поступает на вычитающи блок 3, формирователь 7 опорного напр жени (через квадратурный фазовращатель 9) и на вход формировател 8 опорного напр жени , КвадратурньтйThe sinusoidal voltage of the generator 1 is supplied simultaneously to the eddy current transducer 2 and the compensating voltage generating unit 4, the initial voltage of the eddy current transducer 2 arrives to the subtracting unit 3, and the output voltage of the compensating voltage generating unit 4 equal in amplitude and opposite in voltage phase of the initial voltage of the converter 2, is supplied to the subtractive unit 3, the driver 7 of the reference voltage (through the quadrature phase shifter 9) and to the input of the driver 8 of the reference voltage , Quadrature

фазовращатель 9 осуществл ет изменение фазы компенсирующет О напр жени на 90 во всей полосе исследуемых частот, а формирователи 7 и 8 опорных напр жений осуществл ют преобразование напр жений синусоидальной формы-в напр жение пр моугольной формы. Величина фазы выходного напр жени формировател 8 опорного напр жени совпадает с фазой компенсирующего напр жени и с фазой начального напр жени вихретокового преобразовател 2, а фаза выходного напр жени формировател 7 опорного на- phase shifter 9 performs a phase shift compensating for voltage across 90 across the entire frequency band under study, and reference voltage drivers 7 and 8 convert sinusoidal voltage to square voltage. The phase of the output voltage of the driver 8 of the reference voltage coincides with the phase of the compensating voltage and the phase of the initial voltage of the eddy current transducer 2, and the phase of the output voltage of the driver 7 of the reference voltage

пр жени сдвинута относительно фазы начального напр жени на 90 . Эти напр жени используютс дл выделени активной и реактивной составл ющих вносимого напр жени вихретоковогоthe yarn is shifted relative to the initial voltage phase by 90. These voltages are used to isolate the active and reactive components of the applied eddy current voltage.

преобразовател и вл ютс управл ющими напр жени ми амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6. Входным напр жением амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 вл етс выходное напр жение вычитающего блока 3, равное разности начального и компенсирующего напр жени и пропорциональное вносимому напр жению вихретокового преобразовател 2. При отсутствии металлического предмета выходные напр жени амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 равны нулю. При внесении в зону контрол вихретокового преобразовател 2 металлического объекта выходныеthe converter and are the control voltages of the amplitude-phase detectors 5 and 6. The input voltage of the amplitude-phase detectors 5 and 6 is the output voltage of the subtraction unit 3, equal to the difference of the initial and compensating voltage and proportional to the input voltage of the eddy current transducer 2. In the absence of a metal object, the output voltages of the amplitude-phase detectors 5 and 6 are zero. When introducing a metal object 2 into the control zone of the eddy current transducer

напр жени амплитудно-фазовых детекторов 5 и 6 будут пропорциональны амплитудам соответственно активной и реактивной составл ющих вносимого напр жени вихретокового преобразовател 2.the voltage of the amplitude-phase detectors 5 and 6 will be proportional to the amplitudes of the active and reactive components of the input voltage of the eddy-current transducer 2, respectively.

В случае реального вихретокового преобразовател 2, обмотки которого имеют собственные емкости и активные сопротивлени , начальное напр жение UQ неортогонально возбуждающему то ку I, и не совпадает по фазе с начальным напр жением Ug идеального преобразовател . Соответственно и угол Cf, межд,у I, и Og отличаетс от Ср ,,ц , измеренного в случае идеального преобразовател , на угол дер. Величина йЦ) обусловлена не свойствами объекта контрол , а конструктивными особенност ми вихретокового преобразовател 2. Дл получени информации об электромагнитных свойствах объекта контрол , независ щей от свойст конкретного вихретокового преобразовател 2, необходимо получить годограф вносимого напр жени , соответствующий не реальному, а идеальному преобразователю (фиг.2а). Возможность измерени с помощью реального ВТП 0 , обусловленного только свойствами объекта контрол (как это имеет место дл идеального преобразовател ), основана на том, что независимо от исследуемой области частот и конструкции вихретокового преобразовател на одной и той же частоте остаетс неизменным дл одного и того же объекта контрол угол между начальным 0 и вносимым напр жени ми реального вихретокового преобразовател 2. Соответственно остаетс неизменным угол jf между Ug, и направлением, ортогональным O Q (фиг.1б). Причем угол if равен углу Cf- , измеренному дл идеального вихретоковаго преобразовател . Благодар использованию в качестве опорных напр жений синфазного и квадратурного начальному напр жению, измеренна фаза вносимого напр жени дл реального вихретокового преобразовател оказываетс равной фазе вносимого напр жени , измеренного на этой же частоте в случае идеального преобразовател . Полученный таким образом годограф вносимого напр жени не отличаетс от годографа дл идеального преобразовател и содержит информацию только о свойствах объекта контрол .In the case of a real eddy current transducer 2, the windings of which have their own capacitances and active resistances, the initial voltage UQ is non-orthogonal to the driving current I and does not coincide in phase with the initial voltage Ug of the ideal transducer. Accordingly, the angle Cf, inter, y, and Og differs from Cp ,, n, measured in the case of an ideal transducer, by an angle der. The value of EQ is not due to the properties of the control object, but the design features of the eddy current transducer 2. To obtain information about the electromagnetic properties of the control object, independent of the properties of a specific eddy current transducer 2, it is necessary to obtain the input time curve that corresponds to the real converter (not real) figa). The ability to measure with real VTP 0, due only to the properties of the control object (as is the case for an ideal converter), is based on the fact that regardless of the frequency range under study and the design of the eddy current transducer at the same frequency remains the same the object of control is the angle between the initial 0 and the applied voltage of the real eddy current transducer 2. Accordingly, the angle jf between Ug and the direction orthogonal to OQ remains unchanged (Fig. 1b). Moreover, the angle if is equal to the angle Cf-, measured for an ideal eddy-current converter. By using the in-phase and quadrature initial voltages as the reference voltages, the measured phase of the applied voltage for a real eddy current transducer turns out to be equal to the phase of the applied voltage measured at the same frequency in the case of an ideal converter. The hodograph of the applied voltage obtained in this way does not differ from the hodograph for an ideal converter and contains information only about the properties of the control object.

Claims

Invention Formula

A device for measuring the components of the insertion voltage of an eddy current transducer, containing an eddy current transducer, a compensating voltage generating unit, a generator connected to the excitation winding of the eddy current transducer, a subtraction unit, connected to the main input of the eddy current transducer and the second input, to the transducer unit, is connected to the transducer. connected to the output of the generator, the first and second reference voltage drivers, the first and The second amplitude-phase detectors, respectively, of the active and reactive components of the applied voltage, connected by the first inputs to the output of the subtraction unit, and the second inputs to the outputs of the first and second reference voltage formers, and a quadrature phase shifter, characterized in that measurements of the components of the applied voltage, the output of the block of the formation of the compensating voltage is connected to the inputs of the quadrature phase shifter and the second driver of the reference voltage And the output of the quadrature phase shifter coupled to the input of the first reference voltage.

Ua

-Uk

rig.2