SU892199A1 - Устройство дл измерени толщины - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  толщины покрытий. Известно устройство дл  измерени  толщины немагнитных покрытий на ферромагнитных материалах, содержащее генератор, преобразователь, блок формировани  опорных напр жений, бло вычитани  и регистратор 1 . Недостатком известного устройства  вл етс  низка  точность измерений . Наиболее близким по.технической сущности к изобретению  вл етс  устройство дл  измерени  толщины, содер жащее последов-ательно соединенные генератор, преобразователь, пиковый детектор и блок автоматического пере ключени  диапазонов измерени , блок формировани  опорных напр жений,блок вычитани , соединенный с ним блок коррекции чувствительности измерени  ирегистратор 21. Недостатки этого устройства - тру доемкость процесса калибровки-и недостаточна  точность. Цель изобретени  - повышение точ ности измерений и автоматизаци  нас ройки устройства. Дл  достижени  цели предлагаемое устройство снабжено блоком вьщелени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени , один вход которого подключен к выходу блока автоматического переключени  диапазонов измерени , второй вход - к выходу блока формировани  опорных напр жений, а выход к блоку вычитани , блоком выделени  нихснего уровн  рабочего диапазона измерени , один вход которого соединен с выходом блока автоматического переключени  диапазонов измерени , а второй вход- - с выходом блока- формировани  опорных напр жений, дополнительным блоком вычитани , входы которого соединены с выходами блока выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени  и блока выделени  нижнего уровн  рабочего диапазона измерени , а выход - со входом блока коррекции чувствительности измерени , и блоком суммировани , входы которого соединены с выходом блока коррекции чувствительности измерени  и блока автоматического переклк)чени  диапазонов , измерени , а выход - с регистратором , а также блоком компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател , включенным между

пиковым детектором и блоком автоматического переключени  диапазонов измерени , второй вход блока компенсации соединен с блоком формировани  опорных напр жений, а выход соединен также с входами блока вычитани  и блока формировани  опорных напр жений . При этом блок коррекции чувствительности измерени  выполнен на основе схемы делени  напр жений.

На чертенке представлена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 возбуждени , преобразователь 2, пиковый детектор 3 и блок 4 компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател , который св зан со входом

5блока б автоматического переключени  диапазонов измерени , входом 7 блока 8 вычитани  и входом блока 9 формировани  опорных напр жений.Вход 10 блока б автоматического переключени  диапазонов измерени  подключен

к выходу блока 9 формировани  опорных напр жений, выход 11 - к одному. из входов блока 12 суммировани , а выход 13 - к блоку 14 выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени .. Вход 15 блока 14-выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени  соединен с выходом блока 9 формировани  опорных напр жений,входом 16 блока 8 вычитани  и входом 17 дополнительного бЛока 18 вычитани . Вход 19 блока 20 выделени  нижнего уровн  рабочего диапазона измерени  подключен к одному из выходов блока

6автоматического переключени  диапазонов измерени , вход 21 - к выходу блока 9 формировани  опорных напр жений , а выход - ко входу 22 дополнительного блока 18 вычитани .Выход блока 8 вычитани  и выход 23 дополнительного блока 18 вычитани  подключены к блок 24 коррекции чувствительности измерэни , выход которого св зан с одним из входов блока -12 суммировани . Оди из входов блока 4 компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател  соединен с выходом блока.

9 формировани  опорных напр жений, а выход блока 12 суммировани  св зан с регистратором 25.

Устройс-гво работает следующим образом .

Напр жение генератора 1 возбуждени  поступает в преобразователь 2, сигнал которого,- несущий.информацию. о контролируемом параметре, детекти .руетс  п-иковым детектором 3 и поступает по входу 5 в блок 6 автоматического переключени  диапазонов измерени , где в соответствии с величиной сигнала-включаетс  необходимый рабочий диапазон измерений. Блок 9 формировани  опорных напр жений задает уровни опорных напр жений как дл  блока б автоматического переключени  диапазонов измерени , так и дл  блоков 14 и 20 выделени  соответственно верхнего и нижнего уровней рабочего диапазона.

Ввиду того, что характер зависимости выходной ЭДС преобразовател  от величины толщины покрыти   вл етс  нелинейным, при разбиении всего диапазона на поддиапазоны чувстви-. тельность в каждом из них будет различной , но если пользоватьс  не значени ми UB- DC, а отношени ми U0-UC

UB-«H

-где Ug

верхнее значение рабочего диапазона, выдел емое- блоком 14; ,

Uu нижнее значение рабочего диапазона, выдел емое блоком 20)

Up. величина сигнала преобразовател  ,

то дл  каждого из поддиапаз-онов сренее значение чувствительности будет посто нным.

Таким образом, дл  любого поддиапазона требуетс  от его верхнего уровн  вычесть текущее значение сигнала и зту разность подать на один из входов делени  напр жений - блока 24 коррекции чувствительности измерени . На второй вход схемы делени  напр жений подаетс  разность верхнего и нижнего уровней рабочего диапазона. При включении , например, первого диапазона,на входы 7 и 16-блока 8 вычитани  поступают напр жени  с пикового детектора 3 и блока 14 выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени , соответственно. На выходе блока 8 вычитани - выдел етс  разность . , где верхний уровень первого диапазона, а Uc - значение сигнала преобразовател , соответствующее первому диапазону, и поступает на один из входов блока 24 коррекции чувствительности измерени . На входы 17 и 22 блока 18 вычитани  поступают напр жени  Ug и UH соответст-венно , где ц - нижний уровень первого диапазона. На выходе 23 блока 1В вычитани  выдел етс  разность УЙ -Uw и поступает на другой вход блока 24 коррекции чувствительности измерени . С выхода блока 24 коррекции чувствительности измерени  напр жение поступает на вход блоки 12 суммировани , где суммируетс  с напр жением , пропорциональных значению выбранного диапазона измерени , и далее поступает на регистратор,где и регистрируетс  измер ема  толщина покрыти .

Как правило, зависимость выходного сигнала преобразовател  от измер емой толщины покрыти   вл етс  нелинейнср убывающей, но довольно часто

встречаютс  сочетани  покрытие-основа , дл  которых характеристика преобразовател   вл етс  нелинейновозрастающей .

Характер зависимости может быть определен по знаку производной. Поэтому дл  расширени  функциональных возможностей устройства предусмотрен блок 4 компенсации вли нии знака производной преобразовател ,один вход которого подключен к выходу пикового детектора 3, другой вход -,к выходу блока 9 формировани  опорных напр жений, а выход - ко входам бло . ка 3 вычитани , блока б автоматического переключени  диапазонов измерени  и блока 9 формировани  опорных напр жений.

При отрицательном значении производной сигнал в выхода пикового детектора 3 без изменений проходит через блок 4 компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател , и зависимость выходного сигнала этого блока от толщины покрыти  остаетс  монотонно убывающей. При возрастающем характере зависимости (изменение знака производной) с блока 9 формировани  опорных напр жений на один из входов блока 4 компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател  поступает опорное напр жение , из которого производитс  вычитание сигнала, снимаемого с пикового детектора 3. Вследствие этого зависимость сигнала на выходеблока 4 компенсации вли ни  знака производной о .толщины будет также иметь вид моното iHO убывающей функции. ; В устройстве используетс  способ формировани  опорных напр жений, осн ванный на последовательном запоминании опорных напр жений с помощью известных аналоговых запоминающих устройств (интеграторов и др.). При использовании дл  формировани  опорных напр жений аналоговых запоминающих устройств выполнение блока коррекции чувствительности в виде делитл  двух напр жений приводит к автоматизации процесса настройки, так как исключаетс  регулировка этого блока, а запоминание опорных напр жений сводитс  к операции последовательной установки преобразовател  на эталонирование покрыти  дл  данной основы. Помимо этого, дл  удобства и оперативности формировани  напр жений при использовании резистивных делителей можно вместо точных измерительных приборов использовать дифференциальные усилители и регистратор этого же. устройства. Дл  этого при установке выходных напр жений резистивных делителей на один из входов блока 12 суммировани  можно подавать выходные эталонные; напр жени  пикового детектора 3, а на другой - выходное напр жение резистивных делителей

блока 9 формировани  опорных напр жений . Равенство напр жений будет отмечатьс  при нулевом показании регистратора .

Использование отношени  напр же , НИИ приводит также к увеличению точности измерени , так как при этом исключаетс  нестабильность коэффициентов передач, общих дл  числител  и знаменател  измер емого отношени ,

и тех факторов, которые привод т к

симметричным колебани м его дл  однотипных , но различных цепей (например , вли ние нестабильности источников питани , температуры окружающей среды и т.д.).

5 Кроме того, благодар  наличию блока компенсации знака производной, устройство может осуществл ть измерение как в случае убывающей характеристики преобразовател , так и в

0 случае возрастающей характеристики, а значит может обеспечить измерение не только толщины покрыти , но и толщину изделий, например, листовых материалов.

В устройстве могут использоватьс 

5 преобразователи с различным принципом работы, например электромагнитные , СВЧ, ультразвуковые и др., в соответствии с требовани ми, предъ вл емьми задачей, решаемой устройст0 вом в каждом конкретном случае.

Устройство обеспечивает индикацию измер емой толщины покрыти  непосредственно в микрометрах, представленную в дес тичном или другом коде,

5 а также ввод на цифропечать, АСУ или ЭВМ. Кроме того, при необходимости дает сигнал о выходе измер емой толщины за определен11ые пределы, что и обеспечивает в конечном итоге ак0 тивный контроль.

Claims (3)

1. Устройство дл  измере-ни  толщины , содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь,пиковый детектор и блок автоматического преключени  диапазона измерени , блок формировани  опорных напр жений , блок вычитани , соединенный с ним блок коррекции чувствительности измерени  и регистратор, о т л.; и чающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерени  и автоматизации настройки устройства, оно снабжено блоком выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени , ОДИН вход которого подключен к выходу блока автоматического переключени  диапазонов измерени , второй вход - к выходу блокаформировани  опорных напр жений, а вь1ход - к блоку вычитани , блоком выделени  нижнего уровн  рабочего диапазона измерени , один вход которого соединен

С выходом блока автоматического переключени  диапазонов измерени , а второй вход - с выходом блока формировани  опорных напр жений, дополнительным блоком вычитани , входы которого соединены с выходами блока выделени  верхнего уровн  рабочего диапазона измерени  и блока выделени  нижнего уровн  рабочего диапазона измерени , а выход - с входом блока .коррекции чувствительности измерени  и блоком суммировани , входы которого соединены с выходом блока коррекции чувствительности измерени , и блока автоматического переключени  диапазонов измерени , а выход - с регистратором .

2. Устройствопо п. 1, о т л и чающеес  тем, что оно снабжено блоком компенсации вли ни  знака производной сигнала преобразовател , включенным между пиковым детектором

и блоком автоматического переключени  диапазонов измерени , второй вход блока компенсации соединен с блоком формировани  опорных напр жений, а выход соединен также с входами бло вычитани  и блока формировани  опорных напр жений.

3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающеес  тем, что блок, коррекции чувствительности измерени  выполнен на основе схемы делени  напр жений .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Валитов А.М.-З. и др. Приборы и методы контрол  толщины покрытий. М., Машиностроение, 1970, с. 6085 .

2.Авторское свидетельство СССР

по за вке № 2302615,кл. G 01 В 7/06, 1975 (прототип).