SU1441180A1

SU1441180A1 - Вихретоковое измерительное устройство

Info

Publication number: SU1441180A1
Application number: SU874254769A
Authority: SU
Inventors: Алексей Рудольфович Шишкин; Виктор Николаевич Буров
Original assignee: Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1987-06-02
Publication date: 1988-11-30

Abstract

Изобретение относитс к контрольно-измерительной техн ике. Цель изобретени - повышение точности и расширение диапазона измерений. Схема устройства позвол ет дл каждого рабочего участка измерени толщины X неэлектропровод щего покрыти реализовать функцию и а, (1)ЛГ, где а.(i) -коэффициенты пропорциональности на i-M участке. Выходные напр жени U , Uj и 11, снимаемые с трех измерительных катушек вихретокового I преобразовател , расположенных на рассто нии л одна от другой, блоками устройства, реализующими математические операции, преобразуютс так, что вьтолн етс условие IL + 2U,j 0. В данном режиме выходной сигнал устройства определ етс : выражением X d и, /( И) и не зависит от величины и стабильности коэффициента а (i), а точность формировани функции преобразовани не зависит от величины отношени д/Х. I ил. (Л

Description

Изобретение относитс к контроль- но-измерительной технике и может быть использовано дл измерений перемеще- ,ни металлических изделий, а также дл измерени толщины диэлектрических покрытий на неферромагнитных материалах .

Целью изобретени вл етс повышение точности и расширение диапазо- на измерений за счет более точного формировани функции преобразовани . На чертеже представлена структурна схема устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно генератор.1, вихре- токовый преобразователь 2, состо щий из расположенных сорсно возбуждающей катушки 3, основной измерительной катушки 4 индуктивности и двух дополни- тельных измерительных катушек 5 и 6 индуктивности, расположенных соответственно на рассто нии Л и 2д от основной измерительной катушки 4, коммутатор 7, усилитель 8 мощности, ам- плитудный детектор 9 и второй коммутатор 10. Устройство содержит также генератор 11 тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управлени коммутаторов 7 и 10, три блока 12-14 пам ти, подключенные к выходам коммутатора 10, последовательно соединенные первьй блок 15 возведени в квадрат, подключенный к выходу первого блока 12 пам ти, первый масштабный преобразователь 16 и блок 17 делени , последовательно соединенные второй блок 18 возведени в квадрат, подключенный к выходу второго блока 13 пам ти, и первый блок 19 вычитани , второй вход которого подключен к выходу первого блока 15 возведени в квадрат, а выход к второму входу блока 17 делени .

Устройство содержит также после- довательно соединенные третий блок 20 возведени в квадрат, подключенный к выходу третьего блока 14 пам ти , сумматор 21, второй вход которого подключен к выходу первого блока

15 возведени в квадрат, второй блок 22 вычитани , второй вход которого через масштабный преобразователь 23 с кoэффициeнтo ; преобразовани , равным двум, подключен к выходу второго блока 18 возведени в квадрат, четвертый блок 24 пам ти, блок 25 управлени и компенсатор 26, второй вход которого подключен к выходу ге

д

5

0

нератора 1, а выход - к входу усилител 8. Преобразователь 2 размещаетс на поверхности контролируемого изде1ли 27.

Устройство работает следующим образом .

Возбуждающа катушка 3 вихретоково- го преобразовател 2 запитываетс от генератора 1, частота которого выбираетс из услови оптимального измерени толщины X диэлектрического покрыти контролируемого издели 27. Измерительные катушки 5 и 6 расположены от основной измерительной катушки 4 на рассто ни х соответственно Д и 24. Измерительные катушки 4,5 и 6 по очереди с помощью коммутатора 7 подключаютс к усилителю 8 и их сигналы векторно суммируютс с некоторым выходным компенсирующим напр жением UK компенсатора 26. При этом возникают суммарные результирующие напр жени U. , U и U, которые при некотором оптимальном значении ком- пенсирун цего напр жени Ux.onr будут соответственно равны U| a(i)J, Ug а, (i) и Uj а (DfTTir, где U, V и и, - суммарное результирующее напр жение при подключении катушек 4,5 и 6 соответственно, а

.а(1) - коэффициент пропорциональности на i-M участке. Если величина U; не равна и., суммарное ре- зультирующее напр жение отличаетс от ожидаемого на некоторую величину ад(1), независ щую от измер емого параметра.

Дл обеспечени высокой степени соответстви выражени функции преобразовани устройства заданному виду уравнени U a(i) /)Г, измерени провод тс в три такта.

В первом такте измерени генератор 11 тактовых импульсов приводит коммутаторы 7 и 10 в положение, при которых выходное напр жение с измерительной катушки 4 векторно суммируетс с и,,, усиливаетс усилителем 8, детектируетс в амплитудном детекторе 9 и через коммутатор 10 поступает в блок 12 пам ти.

Во втором и третьем тактах измерени производ тс аналогичные операции соответственно с выходными напр жени ми катушек 5 и 6 индуктивности , которые запоминаютс соответственно в блоках 13 и 14 пам ти. После проведени трех тактов измерени

в блоке 12 пам ти будет.хранитьс величина и а (i)irx + ap(i),B блоке 13 - величина U/, а, (i) |/Х +4 +

+ ад(1), в блоке 12 - величина U

а (i)/Х+2л + а(i). Величина 2U, сформированна с помощью блока 18 возведени в квадрат и масштабного преобразовател 23 с коэффициентом преобразовани , равным двум, поступает на второй вход блока 22 вычитани . Величина (U + tJ), сформированна с помощью блоков 20,15 возведени в квадрат и сумматора 21, посту- пает на первый вход блока 22 вычитани . Величина 11-. U + 2V с выхода блока 22 вычитани поступает в блок 2А пам ти и запоминаетс в нем. Блок 25 шравлени , представл ющий

Я

,

5

10

15

ка 17 делени в виде U. .4 . Величина

2I

Uj поступает на первый вход блока 19 вычитани , на второй вход которого поступает величина Uy , Таким образ ом, на входы блока 17 делени поступают, сигналы } а (i) а и uf 4 .а (i)X-u , Выходной сигнал блока 17 делени X (u-Vf)/(jf- U) не зависит от величины и стабильности a/i).

Таким образом, устройство формирует необходимый вид функции преобразовани , что обеспечивает высокую точность измерени . Точность измерени не зависит от соотношени величин и и X, что позвол ет уменьшить требовани к точности изготовлени датчик й (за счет увеличени величи

собой, например, микродвигатель, сое-2о ны Д), и расширить диапазон изменени

диненный с регулируемым элементом (например, резистором) измен ет амплитуду или фазу компенсирующего напр жени на величину, пропорциональную величине U-, Затем вновь провод т три такта измерени , но уже с вновь сформированным компенсирующим напр жением, поступающим с компёнсаг тора 26, Величина компенсирующего напр жени мен етс до тех пор, пока

не станет равным нулю, т,е, не

o(i),

и упростить

и

ч

8

Uz

выполнитс равенство 2U2 О, .Если в это равенство подставить выражени U, а (i)|fx + a(i),

Up a,(i)

d(i)/X + 2л + a(i) полученное выражение, то получим

2а, (1)а(1)(Л( + Гх + 2А- 2llx +4) О

Применив тождество ГГы 1 получим равенство

2а, (i)a(i)/X(- )гО,

Величина 2а (i)ap (i)/ ---5 равна

нулю только в том случае, если aj,(i) О, так как величины X, a(i) и и заведомо не равны нулю. Поэтому после коррекции выходного напр жени вихретокового преобразовател 2 функци преобразовани толщиномера точно описьгоаетс выражением U а.(i)/X

Выходной

и не зависит от отношени

X

сигнал и блока 15 возведени в квадрат поступает через масштабный преобразователь 16 на второй вход бло5

измер емых параметров без снижени точности измерени , так как точность формировани необходимого вида функции преобразовани не зависит от от5 4

ношени - , л

Claims

Формула изобретени

Вихретоковое измерительное уст0 ройство, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразовате ль, первый коммутатор, усилитель, амплитудный детектор и второй коммутатор, три блока пам ти,

5 входы которых подключены к соответствующим , выходам второго коммутатора, генератор тактовых импульсов, выходы которого подключены к входам управлени коммутаторов, последовательно

0 соединенные первый блок возведени в квадрат, вход которого подключен к выходу первого блока пам ти, первый масштабный преобразователь и блок делени , выход которого вл ет5 с информационным выходом устройства , последовательно соединенные второй блок возведени в квадрат, вход которого подключен к выходу второго блока пам ти, и первый блок вычитани , второй вход которого подключен к выходу первого блока возведени в квадрат, а выход - к второму входу блока делени , а также последовательно соединенные второй блок вычитани , четвертый блок пам ти, блок управлени и компенсатор, второй вход которого подключен к генератору , а выход - к входу усилител , отличаю тем, что.

0

514411

с целью повышени точности и расшире- ни диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными третьим блоком возведени в квадрат, вход которого подключен к выходу третьего блока пам ти, и сумматором, второй вход которого подключен к выходу первого блока возведени в

806

квадрат, а выход - к первому входу второго блока вычитани , и вторым масштабным преобразователем, с коэффициентом преобразовани равным двум, вход которого подключен к выходу второго блока возведени в квадрат , а выход - к второму входу второго блока вычитани .