Преобразователь толщины в интервал времени

 

Изобретение -относится к методам электромагнитной толщинометрии и может быть использовано для измерения толщины неферромагнитных изделий. Цель изобретения - повьппение чувствительности . Преобразователь содержит накладной источник 2 электромагнитного поля и накладной индукционный преобразователь 4 этого поля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на основе двухтактного интегратора 7. Благодаря наличию дополнительного преобразователя 10, обмотка которого жестко закреплена относительно обмотки источника 2 поля и включена последовательно-встречно с обмоткой основного преобразователя 4, достигается увеличение чувствитель- . ности преобразования. 2 ил, 1 табл. сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧ ЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А2

„„SU„, 1285316 (51)4 G 01 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ йу

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1073558 (21) 3894576/25-28 (22) 11.05.85 (46) 23.01.87. Бюл. ¹ 3 (71) Львовский лесотехнический институт (72) В.Г.Брандорф (53) 620.179.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1073558, кл. G 01 В 7/06, 1982. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ТОЛЩИНЫ В ИНТЕРВАЛ BPEMEHH (57) Изобретение относится к методам электромагнитной толщинометрии и может быть использовано для измерения толщины неферромагнитных изделий.

Цель изобретения — повышение чувствительности. Преобразователь содержит накладной источник 2 электромагнитного поля и накладной индукционный преобразователь 4 этого поля, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) на основе двухтактного интегратора 7. Благодаря наличию дополнительного преобразователя 10, обмотка которого жестко закреплена относительно обмотки источника 2 поля и включена последовательно-встречно с обмоткой основного преобразователя 4, достигается увеличение чувствитель- . ности преобразования. 2 ил, 1 табл.

Устройство работает следующим образом. 5

Источник 2 помещают на одну из поверхностей контролируемого объекта (не показан). На противоположную поверхность соосно с источником 2 магнитного поля помещают индукционный преобразователь 4.

Источник 1 пилообразного тока формирует в источнике 2 магнитного поля пилообразный ток i(t) (фиг. 2). Син55

1 128531

Изобретение относится к методам электромагнитной толщинометрии, может быть использовано .для определения толщины материалов и изделий и является усовершенствованием известного устройства по авт.св. - 1073558.

Целью изобретения является повышение чувствительности за счет возможности выбора соответствующего значения коэффициента вэаимоиндукции обмоток, источника магнитного поля и дополнительного преобразователя.

На фиг. 1 представлена блок-схема преобразователя; на фиг. 2 — временные диаграммы.

Преобразователь содержит источник 1 пилообразного тока i(t),наг= рузкой которого является источник 2 магнитного поля, индукционный преобразователь 3, обмотка которого жестко укреплена относительно источника 2 магнитного поля. В поле действия источника 2 магнитного поля установлен второй индукционный преобразователь 4 поля. Преобразователь толщины в интервал времени содержит также два ключа 5 и 6, к входам которых подключены индукционные преоб30 разователи 4 и 3, и соединенные последовательно блок 7 интегрирования, нуль-индикатор 8 и схему 9 управления. Выходы ключей 5 и 6 подключены к входу блока 7 интегрирования, первый выход схемы 9 управления подключен к входу управления ключа 5 и входу синхронизации источника 1 пилообразного тока, а второй выход схемы

9 управления подключен к входу управления ключа 6 и предназначен для

40 подключения к индикатору (не показан). Преобразователь содержит также третий индукционный преобразователь 10, обмотка которого размещена поверх обмотки источника 2 и включе45 на последовательно-встречно с обмоткой индукционного преобразователя 4. б 2 хронизация работы источника 1 пилообразного тока осуществляется импульсами, формируемыми схемой 9 управления, частота которых выбирается такой, что временной интервал ь соответствует двум условиям: величина ь должна быть больше времени существования возмущенного поля вихревых токов в неферромагнитном объекте контроля, что исключает влияние электропроводности на точность преобразования толщины в интервал времени, величина о должна быть кратна периоду питающей сети, что обеспечивает высокую помехозащищенность преобразования.

В момент обратного хода ток i(t) о спадает до нулевого значения, которое поддерживается на временном интервале С -t = 2 ь,. В момент t на концах обмоток индукционных преобразователей 3,4 и 10 возникают импульсы ЭДС еох() e„(t) e(t) В момент С замыкается ключ 5 (таблица на фиг. 2) и импульсы ЭДС е„=е„- е „ отрицательной полярности интегрирует— ся блоком 7 интегрирования.В момент ключ 5 размыкается и одновремен2 но вновь возникает пилообразный ток

i(t).Íà временном интервале блок 7 интегрирования отключает от источников сигналов и он выполняет роль памяти.На этом же интервале все ЭДС достигают своих стационарных значений пропорциональных скорости изменения тока (Е) . В момент Сэ замыкается ключ 6 и на вход блока 7 интегрирования поступает постоянная

ЭДС е (t ) положительной полярности (фиг. 2). Выходное напряжение US(t) (фиг. 2) блока 7 интегрирования линейно уменьшается до момента

Когда U,(tÄ) станет равным нулю, срабатывает нуль-индикатор 8, который воздействует на схему 9 управления,в результате чего ключ 6 размыкается и выходное напряжение U (t) блока 7 интегрирования остается равным нулю до начала следующего цикла преобразования. Интервал — является выходной информационной величиной, зависящей от толщины контролируемого изделия.

Действительно, выходное напряжение V,(й) блока интегрирования в момент завершения интегрирования импульса ЭДС е „(t) индукционного преобразователя пропорционально величи1285316

М(Т„„) M(T ) Т мТх„„Г т, 25

Ug (Tkfn) (Тм + Ти + Tn) Тъ +ти +Т, U (Т ) U (Т ) M(T„ ) а-) Я(т„„Т !

Т„, мм

Т, мм

d/Ь

Ь и

М(Ткт) Мок

Мох

U„n (T= ) 50

U, (T„) М(Т,„) не вольт — секундной площади S (t) ,х этой ЭДС где М(Т,„) — коэффициент взаимоиндукции обмоток источника поля и индукционного преобразователя; с, постоянная времени блока интегрирования; i — амплитуда треугольного 10 тока, Тхх — расстояние между центрами соосных обмоток источника и преобразователя. Известно, что М(Т„„)

-ъ с Тхх, где с — постоЯнный коэффициент, кроме того 15

Тих Тх + Ти+ Тл где Т„ и Tn — конструктивные размеры источника и преобразователя. Тогда для заданного диапазона толщин (Т, 20

T ) отношение Ъ напряжений U5(T„) Можно количественно оценить значение Ь для конкретных преобразователей, приведенные в таблице, 30

Ти = 50 мм, Т„ = 28 мм, d = 30

50 80 100 150 200

0 30 50 100 150

4,42 3,13 2,68 2,10 1,81

6,8 9,58 11,2 14,2 16,5 40

Благодаря тому, что обмотка пре— образователя 10 включена последовательно-встречно с обмоткой преобразователя 4, аналогично приведенному

45 выше анализу можно записать

М(Ткк ) Мок .

БП Х "n где M — коэффициент взаимоиндукох ции обмоток источника 2 и преобразователя 10, величина которого неизменна. Из последнего равенства следует, что в отличие от известного преобразователя величину Ъ можно изменять путем выбора соответствующего значения М„„, что достигается выбором количества витков обмотки преобразователя 10. Задавшись, например, величиной Ь„ = d из последнего равенства получаем

Й

M = (M(T„ ) — M(T„ )) В правильно спроектированном известном преобразователе максимальное значение U выбирают равным макси5 мально допустимому значению напряжения на выходе блока интегрирования. Это условие может быть выполнено и для предлагаемого преобразователя путем соответствующего выбора значения его постоянной времени

Из условия на основании приведенных выше выражений легко получить

Приняв, например, d = 30, получаем соответствующие значения отношения d/Ъ, приведенные в четвертой строке таблицы и характеризующие увеличение чувствительности к измеряемой толщине, которое для рассматриваемых примеров лежит в интервале 6,8-16,5.

Формула изобретения

Преобразователь толщины в интервал времени по авт.св. Ф 1073558, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности> он снабжен жестко закрепленным относительно источника магнитного поля !

|третьим индукционным преобразователем, обмотка которого включена последовательно-встречно с обмоткой индукционного преобразователя поля.

1285316

Ьа 11 82 б tx Ьч

Составитель И.Рекунова

Редактор В.Иванова Техред )(.gодаиич Корректор Т.Колб

Заказ 7635/43 Тираж 677 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-34, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4