SU746173A1 - Устройство дл измерени диаметров цилиндрических изделий - Google Patents

Description

Изобретение относится к бесконтактным методам измерений линейных размеров электропроводящих изделий с помощью'вихревых токов и предназначено для измерения диаметров цилиндрических тел.

Известно устройство‘для измерения линейных размеров электропроводящих изделий, содержащее генератор переменного тока, два накладных вихретоковых первичных преобразователя, расположенных¹ соосно и жестко связан- ₁₀ ных между собой, сумматор и последовательно включенные компенсатор, усилитель высокой частоты, детектор и индикатор [1].

Это устройство не обеспечивает достаточной ₎₅ точности измерений при перемещениях изделий в зоне контроля из-за того, что размер изделия определяется как разность между расстоянием между преобразователями (которое остается постоянным) и суммой расстояний от преобра- jo зователей до соответствующих поверхностей изделия, а зависимость сигнала преобразователя от расстояния до поверхности изделия является нелинейной.

Известно также устройство для измерения линейных размеров, содержащее генератор переменного тока, два вихретоковых первичных преобразователя, жестко связанных'между собой и установленных соосно, два канала обработки сигналов, каждый из которых подключен к. одному из преобразователей и состоит из последовательно включенных компенсатора, усилителя высокой частоты, детектора й функционального преобразователя, а также сумматор и индикатор [2].

При поперечных перемещениях изделий в зоне контроля устройство имеет недостаточный диапазон измерений диаметров цилиндрических изделий, поскольку вносимые напряжения первичных преобразователей при изменении зазора между преобразователем и изделие^ и диаметра изделия изменяются по различным законам.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является устройство для измерения диаметров цилиндрических изделий, содержащее генератор, подключенный к нему вихретоковый накладной преобразователь, последовательно соединенные компенсатор, усилитель, детектор и

746173 4 индикатор и последовательно соединенные блок управления и электродинамический механизм, подвижный элемент которого жестко связан с корпусом вихретокового накладного преобразователя [3].

Это устройство также имеет недостаточный диапазон измерений диаметров’ цилиндрических изделий.

Целью изобретения является расширение диапазона измерений диаметров цилиндрических изделий.

Указанная цель достигается тем, что устройство снабжено подключенным к генератору дополнительным вихретоковым накладным преобразователем, аналогичным основному, и сумматором, включенным между измерительными обмотками основного и дополнительного вихретоковых накладных преобразователей и входом компенсатора, вход блока управления соединен с выходом детектора.

На чертеже приведена блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, основной и дополнительный вихретоковые накладные преобразователи 2 и 3, токовые катушки 4 и 5 которых подключены к генератору 1, а измерительные обмотки 6 и 7 — к входу сумматора .8, последовательно соединенные компенсатор 9, усилитель 10 высокой частоты, детектор И й индикатор 12 и последовательно соединенные блок 13 управления, вход которого соединен с выходом детектора 11, усилитель 14 мощности и электродинамический механизм 15. Преобразователи 2 и 3 расположены соосно, разнесены на расстояние С превышающее максимальный измеряемый диаметр изделия, и жестко связаны между собой посредством кронштейна 16. Подвижный элемент электродинамического механизма 15 жестко связан с корпусами преобразователя 2 и 3, расположенных по обе стороны контролируемого изделия собсно с ним. Оси преобразователей 2 и 3 расположёны в плоскости, перпендикулярной продольной оси изделия 17.

Работает устройство следующим образом.

От генератора 1 запитываются токовые катушки 4 и 5 преобразователей 2 и 3, наводящие в контролируемом изделии 17 вихре- ^f вые токи, электромагнитное поле которых вЫзывает появление в обмотках 6 и 7 вносимого напряжения. Вносимые напряжения обмоток 6 и 7 зависят соответственно от расстояний δ, и δ₂ до поверхности изделий и диаметра D изделия. Зависимость вносимого напряжения накладной катушки от расстояния до поверхности изделия является нелинейной. Напряжения с обмоток 6 и 7 поступают на входы сум'матора 8, в котором Они суммируются, после чего суммарное напряжение компенсируется компенсатором 9, усиливается усилителем 10, детектируется детектором 11 и поступает на ₅ индикатор 12.

Диаметр контролируемого изделия определяется на соотношения:

D = Р — (δ, + δ₂), где δ, и δ₂ - расстояния от преобразователей до поверхности изделия;

Е — расстояние между преобразователями, являющееся неизменным в процессе измерений.

₅ При постоянном диаметре D вносимое напряжение U _вн обмотки 6 пропорционально расстоянию δ , а вносимое напряжение U_BH? обмотки 7 - расстоянию δ₂. Суммарное напряжение ^и» ^{= и}вн6 ^{+ и}вн7^будат определять диаметр D ₂θ контролируемого изделия, однако при поперечных перемещениях изделия в зоне контроля точность измерений снижается, поскольку зависимость вносимого напряжения обмотки от расстояния до поверхности изделия является ₂₅ нелинейной и при поперечных перемещениях изделия суммарное напряжение U₈ изменяется. Суммарное вносимое напряжение U₈ достигает максимального значения в том случае, когда расстояние δ] и δ₂ равны между собой. При δι ⁼ £2 напряжение U₈ зависит только от диаметра изделия, для чего напряжение с детектора И поступает в блок 13 управления, с которого сигнал через усилитель 14 мощности подается на электродинамический механизм 15.

₃₅ Блок 13 управления вырабатывает сигнал управления таким образом, что при поперечных перемещениях изделия в зоне контроля электродинамический механизм 15, жестко связанный с корпусами преобразователей 2 и 3, поддержи₄θ вает расстояния δ₂ и δ₂ от преобразователей до поверхности изделия равными между собой, т.е. поддерживается максимум суммарного вносимого напряжения.

При таком управлении напряжение U₈ за₄₅ висит только от диаметра D изделия и не зависит от поперечных перемещений изделий в зоне контроля.

Предлагаемое устройство позволяет измерять диаметры изделий в широком диапазоне с высокой точностью при поперечных перемещениях изделий в зоне контроля.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к бесконтактным методам измереиий линейных размеров электропровод щих изделий с помощьювихревых токов и предназначено дл  измерени  диаметров цилиндрических тел. Известно устройстводл  измерени  лш1ёйных размеров электропровод щих изделий, содержащее генератор перемеиЬого тока, два накладных вихретоковых первичных преобразовател , расположенмьЬс соосно и жестко св занных ме зду собой, сумматор и последовательно включенные компенсатор, усилитель вьтсокой частоты, детектор и индикатор 1. Это устройство ие обеспечивает достаточной точности измерений при перемещени х изделий в зоне ксжтрол  из-за того, что размер издели  определ етс  как разность мбхсцу рассто нием между преобразовател кш (которое остаетс  посто нным) и суммой рассто ний от преобразователей до соответствующих поверхностей издели , а зависимость сигнала преобразовател  от рассто ни  до поверхности издели   вл етс  нелинейной. Известно также устройство дл  измерени  линейньи размеров, содержащее генератор переменного тока, два вихретоковых первичных преобразовател , жестко св занньпсмежду собой и установленных соосно, два канала обработки сигналов, каждый из которых подключен к. одному из преобразователей и состоит из последовательно включенных компенсатора, усилител  высокой частоты, детектора и функционального преобразовател , а также сумматор и индикатор 2. При поперечных перемещени х изделий в зоне контрол  устройство имеет недостаточный диапазон измерений диаметров цилиндрических изделий, поскольку вносимые напр жени  первичных преобразователей при изменении зазора мезвду преобразователем и изделие1и и диаметра издели  измен ютс  по различным законам. Ближайщим по технической сущности к изобретению  вл етс  устройс1во дл  измерени  диаметров цилиндрических изделий, содержащее генератор, подключенньш к нему вихретоковый накладной преобразователь, последовательно соединенные компенсатор, усилитель, детектор и индикатор и последовательно соедшгеш{ые блок управлени  и электродинамический механизм, подвижный элемент которого жестко св зан с корпусом вихретокового накладного преобразовател  3., Это устройство также имеет недостаточный диапазон измерений диаметров цилиндрических Изделий. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона измерений диаметров цилиндрических изделий. Указанна  цель достигаетс  тем, что устрой ство сЯабжено подключенным к генератору допольштельным вихретоковым накладным преоб разователем, аналогичным основному, и сумматором , включенным между измерительными об мотками основного и дополнительного вихрето ковых накладных преобразователей и входом компенсатора, вход блока управлени  соединен с вь ходом детектора. На чертеже приведена блок-схема устройства . Устройство содержит генератор 1 переменного тока, основной и дополнительный вихретоковые накладньте преобразователи 2 и 3, токовые катушки 4 и 5 которых подключены к генератору 1, а измерительные обмотки 6 и 7 - к входу сумматора .8, последовательно соединенные компенсатор 9, усилитель 10 высокой частоты, детектор 11 и индикатор 12 и последовательно соединенные блок 13 управ ,лени , вход которого соединен с выходом детектора М, усилитель 14 мощности и электродиналетческий механизм 15. Преобразователи 2 и 3 расположены соосно, разнесены на рассто ние (, превышающее максимальный измер емый диаметр издели , и жестко св заны между собой посредством кронштейна 16. Под вижный элемент злектродинамического механизма 15 жестко св зан с корпусами преобразовател  2 и 3, расположенных по обе стороны контролируемого издели  собсно с ним. Оси преобразователей 2 и 3 расположены в плоскости , П(ерпендикул рной продольной оси из )snn  17. Работает устройство следующим образом. От генератора 1 запитываютс  токовые катушки 4 и 5 преобразователей 2 и 3, навод щие в контролируемом изделии 17 вихре- вые токи, электромагнитное поле которых вйзь1вает по вление вобмотках 6 и 7 вносимого напр жени . Вносимые напр жени  обмоток 6 и 7 завис т соответственио от рассто ний 5i и 5j до поверхности издедам и диаметра О издели . Зависимость вносимого иапр жени  накладной катушки от рассто ни  до поверхности издели   вл етс  нелинейной. Напр жени  с обмоток 6 и 7 поступают на входы сум матера 8, в котором они суммируютс , после чего суммарное напр жение компенсируетс  KOMneticaTopoM 9, усиливаетс  усилителем 10, детектируетс  детектором 11 и поступает ка индикатор 12. Диаметр контролируемого издели  определ етс  на соотношени : О f (5, + 5,), где 5i и §2 - рассто ни  от преобразёвателей до поверхности издели ; t - рассто ние между преобразовател ми ,  вл ющеес  неизменным в процессе измерений. При посто нном диаметре D вносимое напр жение и gjj обмотки 6 пропорционально рассто нию 5 , а вносимое напр жение U обмотки 7 - рассто нию 52. Суммарное напр жение -внА т7 определ ть диаметр D контролируемого издели , однако при поперечных перемещени х издели  в зоне контрол  точность измерений снижаетс , поскольку зависимость вносимого иапр жени  обмотки от рассто ни  до поверхности издели   вл етс  нелинейной и при поперечных перемещени х издели  суммарное напр жение Ug измен етс . Суммарное вносимое напр жегше Ug достигает максимального значени  в том случае, когда рассто ние 5 и §2 равны между собой. При Si 2 напр жение Uj зависит только от диаметра издели , дл чего напр жение с детектора И поступает в блок 13 управлени , с которого сигнал через усилитель 14 мощности подаетс  на злектродинамический механизм 15. Блок 13 управлени  вырабатывает сигнал управлени  таким образом, что при поперечных перемещени х издели  в зоне контрол  электродинамический механизм 15, жестко св занный с корпусами преобразователей 2 и 3, поддерживает рассто ни  5i и 62 от преобразователей до поверхности издели  равными между собой, т.е. поддерживаетс  максимум суммарного вносимого напр жени . При Таком управлении напр жение Ug зависит только от диаметра D издели  и не зависит от поперечных перемещений изделий в зоне контрол . Предлагаемое устройство позвол ет измер ть диаметры изделий в широком диапазоне с высокой точностью при поперечных перемещени х изделий в зоне контрол . Формула изобретени  Устройство дл  измерени  диаметров ци ш дрических изделий, содержащее генератор, подключенный к нему вихретоковын накладной преобразователь, посладовагслык соединенные компенсатор, усилитель, детектор и ивдикатор и последовательно соединеш1ыа блок управлени  и электродинамический механизм, подвижный элемент которого жестко св зан с корпу сом вихретокового накладного преобразовател , отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений, оно снабжено подключенным к генератору, дополнительным вихретоковым накладным преобразователем, . аналогичным основному, и сумматором, включенным между измерительными обмотками основного и дополнительного вихретоковых на74617 5 10 3.6 кладных преобразователей и входом компенсатора , вход блока управлени  соединен с выхо дом детектора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N18 306, кл. G 01 В 7/02, 1966.
2. 2.Авторское свидетельство СССР №52«Ю71, кл. G 01 В 7/02, 1974.
3. 3.Труды МЭИ, выпуск LVil, М., МЭИ, 1964, с. 135-145 (прототип).

   « г