SU654850A1 - Цифровой электромагнитный толщиномер - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к средствам электромагнитной размерометрии и может быть использовано дл  контрол  толщины материалов и изделий в машиностроении с преобразованием его результатов в цифровой код.

Известен электромагнитный толщиномер, содерл ;аи1,ий электроиндуктивный экранный преобразователь и св занный с ним индикатор сигналов 1.

Однако точность контрол  на некоторых участках недостаточна  из-за нелинейности характеристики взаимодействи  преобразовател  с контролируемы. образцом материала .

Известен цифровой электромагнитный толщиномер, содержащий блок синхронно коммутируемых излучающих и приемных электроиндуктивных преобразователей и св занный с ними блок цифровой индикации сигналов 2.

Однако точность и производительность контрол  и.м недостаточные, так как синхронна  ком.мутаци  производитс  посредством громоздкого и сложного электромеханического устройства, а блок цифровой индикации выполнен по компенсационной схеме с нуль-органом, нестабильность которой относительно велика.

Целью изобретени   вл етс  повыщение

производительности и точности контрол , дл  чего излучающие преобразователи составлены из нескольких пар катушек, выполненных и включенных между собой так, что в направлении по оси, проход щей через катушки, создана траектори  перемещени  «нулевой напр женности магнитного пол , а блок цифровой индикации сигналов выполнен в виде последовательно св занных генератора тактовых сигналов, фазочувствительного детектора, регистра и счетчиков и.мпульсов.

Рекомендуетс  с целью повышени  надежности толщиномера каждую пару катушек выполнить в виде плоских диэлектрических основании, установленных на заданном рассто нии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры.

На чертеже представлена структурна  схема толщиномера.

Толщиномер содержит источник 1 тока, подключаемый с помощью коммутатора 2 к дисковььм катушкам 3 излучающих преобразователей , жестко коаксиально укрепленным в корпусе 4 источника, наложенного на поверхность 5 объекта 6 контрол . К управл ющему входу коммутатора 2 через дешифратор 7 подключен выход счетчика 8. На другую сторону 9 объекта 7 наложен корпус 10 приемника (соосно с корiiycoM 4), содсржащи дисковые электро|П1дуктив11ыс приемные ирсобразовате.и 11, закреп.юнные в нем жестко коаксиально. Рассто ние между соседними катушками 3 (их го.пцнна) paBiia, например, 1 мм, тот же параметр д:1  атушек преобразователей 11 равен, например, 1,1 мм, что обеспечивает дискретность отсчета, например, 0,1 мм. Катушки иреобразователей 11 через коммутатор 12 подключены к фазочувствительиому детектору 13. Уиравл юшие входы коммутатора 12 через дешифратор

14нодключены к выходам счетчика 15. Выход счетчика 8 подключен к входам регистра 16, выходы которого и выходы счетчика

15подключены к старшим и младшим разр дам цифрового индикатора 17. Выход источника 1 тока соединен с входом фазочувствительпого детектора 13 и делител  18 частоты, выход которого соединен с входом схемы 19 управлени . Выход детектора 13 подключен к схеме 19 управлени  с генератором тактовых импульсов, а выходы этой схемы соединены с входами «сброс и «счет счетчиков 9 и 15 и с входом «перепос регистра 16.

Работает толиипюмер следуюп,им образом .

Вначале импульс «сброс с выхода схемы 19 управлеии  устанавливает в «О счетчик 15 и в состо ние, соответствуюн1,ее максимальной измер емой толщине, счетчик 8. При этом, через коммутатор 2 к выходу источника 1 тока подключаетс  перва  (ближайша  к поверхпости 5 объекта 7 контрол ) дискова  катушка 3, а через коммутатор 12 к входу фазочувствительного детектора 13 последн   наиболее удаленна  от поверхности 9 объекта 7 контрол  дискова  катушка индуктивного преобразовател  11. Благодар  тому, что дискова  катушка 3 состоит из внешней и внутренней спиралей, включенных встречно и обтекаемых одним и тем же током, распределение пол  по ее оси таково, что в определеиной точке от ее поверхности поле равно нулю. Соотношением витков и радиусов спиралей рассто ние от плоскости катушки 3 до точки нулевого пол  выбрано таким, что эта точка располагаетс  дальше от поверхпости 9 объекта 7, чем включенна  в начальный момент последн   катушка преобразовател  11. После этого генератор тактовых импульсов схемы 19 управлени  подает на вход счетчика 8 импульсы, каждый из которых уменьшает состо ние счетчика на 1. Благодар  св зи схемы 19 управлени  через делитель 18 частоты с входом источника 1 тока излучаюшие катушки 3 поочередно переключаютс  при переходе через нулевое значение намагничиваюшего тока, что исключает переходные процессы становлени  этого тока (с учетом большого выходного сопротивлени  источника 1 тока). При этом переключени  происход т через заданное количество периодов тока (равное коэффициенту делени  делител  18), что исключает вли ние переходных нроцессов в приемном тракте толщиномера . Поочередное переключение катушек 3 нриводит к тому, что точка нулеBoio пол  дискретно, с шагом, например,

Iмм перемешаетс  в сторону объекта 7. Таки.ч образом, по оси, проход щей через катушки 3 и катушки преобразователей И, создаетс  траектори  пере.мещени  «нулевой напр женности магнитного пол .

11ри пересечении этой точкой плоскости наиболее удаленной катушки преобразовател  11 фаза его выходного сигнала мен етс  на 180°, что вызывает изменение пол рности сигнала фазочувствительного детектора 13. Это приводит к тому, что схема 19 управлени  подает в регистр 16 импульс «перенос и состо ние счетчика 8 переноситс  в регистр, где запоминаетс  значение старших разр дов толщины объекта 7. Затем импульсы счета поступают на входы счетчиков 8 и 15 одновре.менно. При этом точка нулевого пол  продолжает дискретно перемещатьс  в сторону объекта, как и ранее, с щагом, например, 1 мм, а коммутатор 12 иереключает преобразовате;1ь 11 также в сторону объекта 7 контрол  с ща|-ом, например, 1,1 м.м. Так как рассто ние между катушками преобразовател  11 на 0,1 мм больше, чем между катушками 3, то вновь включенна  коммутатором 12 катушка преобразовател  11 оказываетс  на 0,1 мм ближе к точке нулевого пол , чем предыдуща , т. е. переключаемые катушки преобразовател  11 как бы «догон ют точку нулевого пол  с дискретностью 0,1 мм. Когда в результате очередного переключени  катушек 3 и катушек преобразовател  11 очередна  подключенна  коммутатором 12 к входу фазочувствительного детектора 13 катушка преобразовател 

I1окажетс  ближе к объекту 7 контрол , чем точка нулевого пол , пол рность на выходе фазочувствительного детектора 13 оп ть изменитс  на 180°, что вызовет прекращение подачи счетных импульсов со схемы 19 управлени . При этом в счетчике 15 наход тс  младшие разр ды значени  толнщны объекта 7.

Цифровой индикатор 17 будет отображать результат измерени  толщины объекта 7 контрол , старшие разр ды которого записаны в регистре 16, а младшие - в счетчике 15.

При контроле толщины непровод щих объектов допустимо использование частоты намагничивающего тока источника 1 пор дка Гц, при коэффицифициенте делени  делител  18 частоты пор дка что достаточно дл  исключени  вли ни  переходных процессов в приемном тракте толщиномера, и при количестве дисковых катущек пор дка 10-, что достатично дл  контрол  значительных толщин , максимальное врем  измерени  составит пор дка 4-80 м/сек, что минимум на два пор дка меньше быстродействи  известных толщиномеров. Функциональные узлы схемы (12-18 и 7,8) могут быть выполнены на интегральных схемах.

Катушки 3 и катушки преобразовател  11 выполнены в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном рассто нии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры. Последние могут быть выполнены методами печатного монтажа или другими методами основанными на нанесении электропровод щих материалов на диэлектрик.

Claims (2)

1. Цифровой электромагнитный толщиномер , содержащий блок синхронно-коммутируемых излучающих и приемных электроиндуктивных преобразователей и св занный с ними блок цифровой индикации сигналов , отличающийс  тем, что, с целью повышени  пропзводитсльност п точности контрол , излучающие преобразователи составлены из нескольких пар катушек , выполненных и включенных между собой так, что в направлении по оси, проход щей через катушки, создана траектори  перемещени  «нулевой напр женности магнитного пол , а блок цифровой индикации сигналов выполнен в виде последовательно св занных генератора тактовых сигналов , фазочувствительного детектора, регистра и счетчиков импульсов.

2. Толщиномер по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  надел ности , кажда  пара катушек выполнена в виде плоскпх диэлектрических оснований, установленных на заданном рассто нии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры.

Источники информации,

прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 358607, кл. G 01 В 7/06, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР .№ 491022, кл. G 01 В 7/06, 1973.

«ш