SU750263A1

SU750263A1 - Apparatus for measuring wall thickness of non-magnetic articles

Info

Publication number: SU750263A1
Application number: SU782570433A
Authority: SU
Inventors: Валерий Яковлевич Мастяев; Геннадий Петрович Лавыгин; Лев Наумович Цирульников; Феликс Моисеевич Шубин
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4219
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1978-01-18
Publication date: 1980-07-23

Description

Изобретение относитс к области изме рительной техники и может быть использовано дл измерени толщины стенок изделий из немагнитных материалов. Оно может быть, в частности, применено дл контрол толщины стенок труб, а также различных технических изделий, например, стекл нных оболочек электровакуумных прибороЬ, различной стекл нной тары, изделий из керамики и т.ри Известно устройство дл измерени толщины стенок изделий, из немагнитных материалов, содержащее неуравновешенны мост переменного тока, выполненный в BH де вторичной обмотки со средней точкой трансформатора питани , измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей с незамкнутыми магнитными цеп ми и измерительного блока, включенного между средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединени обмоток преобразователей, и ферромаг нитное тело ij. Ферромагнитное тело выполнено в виде шара, имеющего возможность свободного перемещени . Измерительную мостовую схему питают синусоидальным переменным током. О величине измер емой толщины суд т по показани м стрелочного индикаторного прибора, включенного в измерительную диагональ моста. В известном устройстве сигнал в измерительной диагонали, моста, несущий информацию об измер емой толщине немагнитного материала, находитс в нелинейной функциональной зависимости от толщины , при которой максимальна относительна погрешность имеет место в конце диапазона измер емых значений толщины, в то врем как измерительный индикатор обычно имеет максимальную относителькую погрешность на начальном участке шкалы. В результате сложени относительных погрещностей моста и индикаторного прибора известное устройство имеет высокую погрешность измерени на всех участках диапазона измер емой величины.The invention relates to the field of measuring technology and can be used to measure the wall thickness of products made from non-magnetic materials. It can, in particular, be used to control the wall thickness of pipes, as well as various technical products, such as glass shells of electrovacuum devices, various glass containers, ceramic products, etc. A device for measuring wall thickness of products from non-magnetic materials containing unbalanced ac bridge, made in BH de secondary winding with the midpoint of the power transformer, measuring and compensating inductive converters with open magnetic circuits and from A measuring unit connected between the midpoint of the secondary winding of the transformer and the connection point of the transducer windings, and the ferromagnetic body ij. The ferromagnetic body is made in the form of a ball having the possibility of free movement. The measuring bridge circuit is supplied with sinusoidal alternating current. The value of the measured thickness is judged according to the indications of the indicator instrument included in the measuring diagonal of the bridge. In the known device, the signal in the measuring diagonal of the bridge, carrying information about the measured thickness of the non-magnetic material, is in a non-linear functional dependence on the thickness at which the maximum relative error occurs at the end of the range of measured thicknesses, while the measuring indicator usually has maximum relative error on the initial part of the scale. As a result of the addition of relative faults in the bridge and the indicator device, the known device has a high measurement error in all parts of the range of the measured value.

Кроме того, в известном устройстве измерительный преобразователь, питаемый переменным током, вылолл ет также ро ь электромагнита, который удерж шает ферромагнитный шар в прит нутом состо нии. Так как шар имеет вес в несколько- граммов , а немагнитный зазор между ним и магнитопроводом индуктивного преобразовател может достигать 5 мм, то дл удержани шара в прит нутом состо нии необходима значительна мощность электромагнита .In addition, in a known device, a measuring transducer powered by an alternating current also fits a choke of an electromagnet that keeps the ferromagnetic ball in an attractive state. Since the ball has a weight of several grams, and the non-magnetic gap between it and the magnetic core of the inductive transducer can reach 5 mm, a significant electromagnet power is required to keep the ball in a drawn state.

Недостатком известного устройства вл етс то, что по технологическим соображени м , а также в соответствии с условием свободного перемещени ферромагнитного шара во всех направлени х, магнитопроврд индуктивного преобразовател имеет округлую форму и выполн етс из пельного материала. Поэтому.в магнитопроводе индуктивного преобразовате.л выдел етс значительна мощность, обусловленна потер ми на вихревые токи. Эти потери вызывают нагрев магнитопровода, что приводит к .изменению электрофизических характеристик магнитопровода и вл етс причиной значительной дополнительной погрешности устройства.A disadvantage of the known device is that for technological reasons, as well as in accordance with the condition of free movement of the ferromagnetic ball in all directions, the magnetic conductor of the inductive converter has a rounded shape and is made of a felled material. Therefore, in the magnetic circuit of the inductive transducer. A considerable power is released due to the losses due to eddy currents. These losses cause heating of the magnetic circuit, which leads to a change in the electrical characteristics of the magnetic circuit and causes a significant additional error of the device.

Целью насто щего изобретени вл етс повышение точности измерени .The purpose of the present invention is to improve the measurement accuracy.

Это достигаетс тем, что устройство снабжено двум электромагнитами посто нного тока, катушки которых расположены на магнитопроводах измерительного и компенсационного индуктивных преобразо- вателей , а измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных усилител , детектора, усилител посто нного тока , ан 1Логового преобразовател и индикатора .This is achieved by the fact that the device is equipped with two DC electromagnets, the coils of which are located on the magnetic conductors of the measuring and compensating inductive converters, and the measuring unit is designed as a series-connected amplifier, detector, DC amplifier, 1Log converter and indicator.

На чертеже представлена структурна схема устройства.The drawing shows a block diagram of the device.

Устройство содержит неуравновешенный мост 1 переменного тока, ферромагнитное тело 2 и электромагниты 3 и 4 посто нного тока.The device contains an unbalanced ac bridge 1, a ferromagnetic body 2 and electromagnets 3 and 4 of direct current.

Мост 1 выполнен в виде секций 5 и 6 вторичной обмотки трансформатора 7 питани , измерительного индукционного преобразовател 8 с незамкнутым сердечником 9, компенсационного индукционного преобразовател Юс незамкнутым сердечником 11, и измерительного блока 12 в виде последовательно соединенных входного усилител 13, детектора 14, усилителей посто нного тока 15, 16, аналогового преобразовател 17 и индикатора 18The bridge 1 is made in the form of sections 5 and 6 of the secondary winding of the transformer 7 of the power supply, the measuring induction converter 8 with an open core 9, the compensation induction converter Yus with an open core 11, and the measuring unit 12 in the form of serially connected input amplifier 13, detector 14, constant amplifiers current 15, 16, analog converter 17 and indicator 18

Ферромагнитное тело 2 располагают по одну сторону издели 19, а преобразователь 8 - по другую. Катушку электромагнита 3 помеш;ают на магнитопровод сердечника 9, а катушку электромагнита 4 помещают на магнитопровод 11.The ferromagnetic body 2 is placed on one side of the product 19, and the transducer 8 on the other. The coil of the electromagnet 3 is cramped;

Вывод секции 5 соедин ют с концом обмотки преобразовател 8, другой конец которой соединен с обмоткой преобразовател 10, другой конец этой обмотки соединен с выводом секции 6. Между средним выводом обмоток 5, 6 и общей точкой соединени обмоток преобразователей 8 и 1О включают блок 12,The output of section 5 is connected to the end of the winding of the converter 8, the other end of which is connected to the winding of the converter 10, the other end of this winding is connected to the output of section 6. Between the middle terminal of the windings 5, 6 and the common connection point of the windings of the converters 8 and 1O include a block 12,

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Напр жение питани поступает на обмотки 5 и 6 трансформатора 7, а с них на преобразователи 8 и 10. В случае равенства величины сигналов в плечах 5,6, 8 и 10 установленной величине разбаланса в измерительной, диагонали моста 1 между средней точкой обмотки 5, 6 и общей точкой соединени обмоток преобразователей 8 и 1О будет определенное значение напр жени . Это напр жение поступает на блок 12, где усиливаетс ус1и ителем 13, детектируетс детектором 14 усиливаетс в усилител х 15, 16 по посто нному току, поступает на аналоговый преобразователь 17 и с него - на инди- катор 18, который покажет это значение.The supply voltage is supplied to the windings 5 and 6 of the transformer 7, and from them to the converters 8 and 10. In case of equal magnitude of the signals in the arms 5,6, 8 and 10, the specified unbalance value in the measuring diagonal of bridge 1 between the middle point of the winding 5, 6 and the common connection point of the windings of the converters 8 and 1O will be a certain voltage value. This voltage is applied to block 12, where it is amplified by user 13, detected by detector 14 is amplified in amplifiers 15, 16 by direct current, fed to analog converter 17, and from it to indicator 18, which will show this value.

Дл удержани ферромагнитного тела 2 в прит нутом состо нии к измер емому материалу 19 предназначен электромагнит 3, имеющий о&ций магнитопровод сердечника 9 с преобразователем 8. Электромагнит 4 вл етс компенсационным и служит дл создани одинаковых динамичеких характеристик компенсационного преобразовател -1О в сравнении с преобразователем 8. Обмотки электромагнитов 3 и 4 питаютс посто нным током.Electromagnet 3 is designed to keep ferromagnetic body 2 in attracted state to material to be measured 19, having about & magnetic core of core 9 with converter 8. Electromagnet 4 is compensatory and serves to create identical dynamic characteristics of compensation converter -1O in comparison with converter 8. The windings of electromagnets 3 and 4 are powered by direct current.

В исходном состо нии ферромагнитное тело 2 соприкасаетс с наконечником магнитопровода сердечника 9 и удерживаетс на нем с помощью электромагнита 3.In the initial state, the ferromagnetic body 2 is in contact with the tip of the magnetic core of the core 9 and is held on it by means of an electromagnet 3.

В этом состо нии устанавливаетс электрический нуль моста 1 путем перемещени магнитопровода 11 относительно его обмотки. При внесении между наконечником магнитопровода сердечника 9 и ферромагнитным телом 2 измер емого материала 19 величина индуктивности преобразовател 8 измен етс , что вызывает разбаланс моста 1, фиксируемый индикато- ром 18 блока 12, проградуированным в единицах толщины. Однако зависимость между измер емой толщиной и отклонением стрелки прибора индикатора 18 имеет нелинейный характер вследствие изменени с рассто нием напр женности магнитного пол преобразова тел 8 обратно пропорционально степенной функции от измер емой толщины и вли ни краевого эффекта. Это приводит к возрастанию относительной погрешности измерени по мере приближени к верхнему пределу диапазона измер емых значений толщины , где стрелочный индикатор 18 блока 12 имеет наименьшую относительную погрешность , В результате сложени относи тельных погрешностей мостовой измерительной схемы и индикаторного блока, содержащего преобразователь 17, суммарна относительна погрешность имеет значительную величину во всем диапазоне измерений . Использование нелинейного аналогового преобразовател 17 позвол ет скомпенсировать нелинейность индуктивного преобразовател и значительно снизить относи ,тельную погрешность измерени , особен- но около верхней границы диапазона измер емых значений толщины. Применение электромагнитов3и4исосредоточение в преобразователе 8 только функции измерени позволило более чем на пор док уменьшить мощность его питани и дополнительно снизить погрешность измерени . Испытани опытного образца предложенного устройства показали, что относительна погрешность измерени не превьплает 2,2%., ормула изобретени Устройство дл измерени толщины стенок изделий из немагнитных материалов, содержащее неуравновеше1шый мост переменного тока, выполненный в виде вторичной обмотки со средней точкой трансформатора питани , измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей с незамкнутыми магнитными цеп ми и измерительного блока, включенного между средней точкой вторичной обмотки трансформатора и точкой соединени обмоток преобразователей, и ферромагнитное тело, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , оцо снабжено двум электромагнитами посто нного тока, катушки которых расположены на магнитопроводах измерительного и компенсационного индуктивных преобразователей , и измерительный блок выполнен в виде последовательно соединенных усилител , детектора, усилител посто нного тока, налогового преобразовател и индикатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 115704, кл, Q 01 В 7/06, 1957 прототип).In this state, an electrical zero of the bridge 1 is established by moving the magnetic circuit 11 relative to its winding. When a measured material 19 is inserted between the tip of the magnetic core of the core 9 and the ferromagnetic body 2, the inductance of the converter 8 changes, causing imbalance of bridge 1, fixed by indicator 18 of block 12, scaled in units of thickness. However, the relationship between the measured thickness and the deviation of the indicator device of the indicator 18 is non-linear in nature due to the change in the magnetic field of the transformer 8 with the distance inversely proportional to the power function of the measured thickness and the influence of the edge effect. This leads to an increase in the relative measurement error as it approaches the upper limit of the range of measured thicknesses, where the dial indicator 18 of the block 12 has the smallest relative error. As a result of adding the relative errors of the bridge measuring circuit and the indicator block containing the converter 17, the total relative error has a significant value in the entire measurement range. The use of a non-linear analog converter 17 makes it possible to compensate for the non-linearity of an inductive converter and significantly reduce the relative measurement error, especially near the upper limit of the range of measured thicknesses. The use of electromagnets 3 and 4 in the transmitter 8 only for the measurement function allowed reducing its power supply by more than an order of magnitude and further reducing the measurement error. Tests of a prototype of the proposed device showed that the relative measurement error does not exceed 2.2%., Invention formula A device for measuring the wall thickness of products from non-magnetic materials containing an unbalanced AC bridge, made in the form of a secondary winding with a midpoint of a power transformer, measuring and compensation inductive converters with open magnetic circuits and a measuring unit connected between the middle point of the secondary winding transformer a and the connection point of the converter windings, and a ferromagnetic body, characterized in that, in order to improve measurement accuracy, the circuit is equipped with two DC electromagnets, the coils of which are located on the magnetic conductors of the measuring and compensating inductive converters, and the measuring unit is designed as a series-connected amplifier detector, dc amplifier, tax converter and indicator. Sources of information taken into account in the examination of 1, USSR Author's Certificate 115704, class, Q 01 B 7/06, 1957 prototype).

6 /56/5

Claims

A device for measuring the thickness of the relative error of measurements of products made of non-magnetic materials, approaching the upper edge containing an unbalanced bridge redistributing the range of measured thicknesses, where the dial indicator 18 of block 12 has the smallest relative error, As a result of adding up the relative errors of the bridge the measuring circuit and the indicator unit containing the transducer 17, the total relative error has a significant value in the entire range and measurements. twenty

The use of a nonlinear analog converter 17 makes it possible to compensate for the nonlinearity of the inductive converter and significantly reduce the relative measurement error, especially around the upper boundary of the range of measured thicknesses.

The use of electromagnets 3 and 4 and the concentration in the transducer 8 of only the measurement function allowed more than> an order of magnitude reduction in its power supply and an additional reduction in the measurement error.

alternating current, made in the form of a secondary winding with the midpoint of the power transformer, measuring and compensation inductive transducers with open magnetic circuits and a measuring unit connected between the midpoint of the secondary winding of the transformer and the connection point of the transformer windings, and a ferromagnetic body, characterized in that, with In order to improve the measurement accuracy, the OCO is equipped with two DC electromagnets, the coils of which are located on the measuring and compensation magnetic circuits insulating inductive transducers, and the measuring unit is designed as a series-connected amplifier, the detector, the DC amplifier, and the analog transmitter indicator. Sources of information taken into account during the examination 1. USSR copyright certificate N9 115704, cl. Q 01 B 7/06, 1957 i (prototype).