Устройство для измерения толщины немагнитных электропроводящих листовых изделий

 

Йзобрете:-,-1Я относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщины немагнитных электропроводящих и диэлектрических материалов. Цель изобретения - расширение области использования за счет измерения изделии из диэлектрических материалов и повышение точности измерения. Для достижения цели устройство, содержащее генератор 26 переменного тока, потенциометр 25, две катушки 7, 14 индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин 3, 4 с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала , закреплена на сердечнике катушки им. ОЛВОне исны лекя - чет маия . жаен 14 непла из машки 7 индуктивности, последовательно соединенные усилитель 22 переменного тока, амплитудный детектор 27 и регистратор в виде параллельно соединенных самописца 29 и стрелочного индикатора 28, снабжено диском 18 из магнитомягкого материала, установленнымсвозможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца катушки 14 индуктивности,и постоянным конденсатором 20, соединенным с обмоткой катушки 7 индуктивности и землей, переменным конденсатором 21, соединенным с обмоткой катушки 14 индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра 25 соединен с выходом генератора 26, а крайние выводы потенциометра 25 соединены через балластные резисторы 23, 24 с соответствующими обмотками катушек 7, 14 индуктивности, образующих с конденсаторами 20, 21 два параллельных LC-контура, выводы которых соединены с входами усилителя 22, а вторая пластина 4 направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия. 2 ил. СО с XI iO ю о 0

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/06

И

C 4

|ос

)Ы

IO ! К ) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861019/28 (22) 20.08.90 (46) 15.09.92. Бюл. N. 34 (71) Уфимский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) БЛ1,Фридман (56) Авторское свидетельство СССР

М 1030718, кл. G 01 N 27/90. (54) YCTPOlilC,.BD ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ НЕМАГНИТНЫХ ЭЛЕКТРОПРОВО,Д Я ЩИХ Л И СТО В ь(х ИЗДЕЛИЙ (57) Иэабрете,- ия относится к технике неразрушающега контроля и может быть использована для измерения толщины немагнитных электропроводящих и диэлектрических материалов. Цель изобретения— расширение области использования за счет измерения изделий из диэлектрических материалов и повышение точности измерения.

Для достижения цели устройство, содержащее генератор 26 переменного тока, потенциометр 25, две катушки 7, 14 индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин 3, 4 с закругленными краями, одна из катааых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике катушки

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для дискретной и непрерывно-следящей толщинометрии листовых и рулонных изделий из электропровадящих и электроизоляционных немагнитных материалов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для толщинометрии листовых и рулонных изделий, которое содержит

„„. р ) „„1762109 Al

7 индуктивности, последовательно соединенные усилитель 22 переменного тока, амплитудный детектор 27 и регистратор в виде

n=-ргллельно соединенных самописца 29 и стрелочного индикатора 28, снабжено диском 18 из магнитомягкого материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца катушки 14 индуктивности,и постоянным конденсаторам 20, соединенным с обмоткой катушки 7 индуктивности и "землей", переменным кочденсатором 21, соединенным с обмоткой катушки 14 индуктивности и "землей", подвижный контакт потенциометра 25 соединен с выходом генератора 26, а крайние выводы потенциаметра 25 соединены через балластные резисторы 23, 24 с соответствующими обмотками катушек 7, 14 индуктивности, образующих с конденсаторами 20, 21 два параллельных С-контура, выводы которых соединены с входами усилителя 22, а вторая пластина 4 направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения иэделия. 2 ил. последовательно соединенные генератор переменного тока и катушку возбуждения (излучатель переменного магнитного поля), располагаемую с одной стороны контролируемого изделия, и помещаемую соосно с катушкой возбуждения по другую сторону изделия катушку измерительного преобразователя с параллельно приключенной к нему переменной емкостью, к которым

1762109

55 последовательно присоединены усилитель, детектор и регистратор, причем к генератору переменного тока подключена также последовательная цепь из аттенюатора и переменной дифференциальной фазовращающейся ячейки, соединенной выходом с катуш кой измерительного преобразователя.

Недостатки этого устройства состоят в необходимости поочередной попеременной манипуляции оператором — перед каждой серией измерений — двумя органами регулировки как амплитудного, так и фазового параметров компенсационного сигнала. К недостаткам этого устройства следует также отнести его критичность к незначительным девиациям частоты задающего генератора переменного тока, для компенсации ухода которого требуется соответствующая перестройка переменной дифференциальной фазовращающей ячейКроме того, указанное устройство является совершенно непригодным для толщинометрии и профильного контроля листовых и рулонных изделий, выполненных из диэлектрических (электроизоля ционных) и немагнитных материалов.

Цель изобретения состоит в расширении области использования за счет измерения толщины как немагнитных электропроводящих листовых изделий, так и изделий из диэлектрических материалов при повышении точности проводимых измерений.

Цель достигается тем, что устройство, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитудный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора, — указанное устройство снабжено диском из магнитомягкого материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности.и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельных LC-контура, выводы которых соединены со входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства; на фиг.2 — видоизмененное исполнение чувствительного электромагнитного узла этого устройства.

Подлежащее контролю изделие, в частности диэлектрическая лента 1, протягиваемая роликами 2, вводится между парой направляющих пластин 3 и 4 с закругленными по направлению протягивания изделия 1 краями. При этом верхняя направляющая пластина 3 выполнена из немагнитного износоустойчивого материала. например, из кап ролона.

Пластина 3 своей тыльной стороной прикреплена к открытому нижнему торцу экранирующего магнитомягкогс стакана 5, образующего совместно с центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником

6 бронированный магнитопровод первой катушки 7 индуктивности.

Нижняя по схеме направляющая пластина 4 выполнена из магнитопроводящего (магнитомягкого) материала и отполирована с контактной верхней стороны. К тыльной же стороне пластины 4 прикреплена пара цилиндрических стержней 8, которые являются перпендикулярными к плоской части пластины 4.

Стержни 8 проходят через соосные направляющие отверстия в двух параллельно расположенных капролоновых планках 9 и

10, неподвижно прикрепляемых к основанию (стативу) устройства с помощью болтовых элементов 11.

Стержни 8 снабжены упорными поясками 12, на которые воздействуют цилиндрические и ружи н ы 13 сжатия, которые охватывают стержни 8 в промежутке между неподвижными капролоновыми планками 9, 10.

Бронированный цилиндрический магнитопровод второй, компенсационной, катушки 14 индуктивности составлен экранирующим магнитомягким стаканом 15 и центральным цилиндрическим магнитомягким сердечником 16, верхнее окончание которого выполнено в виде шпильки 17, на резьбу которой навинчены магнитомягкий диск 18 и контровочная гайка 19.

1762109

К первой катушке 7 индуктивности приключен постоянный конденсатор 20, образующий совместно с катушкой 7 параллельный LC-контур, а ко второй катушке 14 индуктивности параллельно подключен переменный конденсатор 21, образующий совместно с катушкой 14 второй, перестраиваемый LC-контур системы.

Одни концы катушек индуктивности 7 и

14 "заземлены", в то время как вторые концы этих катушек соединены с симметричными входными клеммами усилителя 22 переменного тока, а также — через пару разделительных балластных резисторов 23 и 24 — с выводами симметрирующего потенциометра 25, подвижный контакт которого связан с выходом генератора 26 переменного тока.

Выход усилителя 22 переменного тока через амплитудный детектор 27 соединен с параллельно включенными входами стрелочного индикатора 28 (вольтметра) и самописца 29.

При проведении измерений листовых и рулонных изделий, требующих повышенной степени дискретности и информативности профильного контроля на исследуемых участках площади изделия, излучатель переменного магнитного поля, составленный катушкой 7 индуктивности и элементами 5, 6 бронированного магнитопровода, может быть заменен узлом, выполненным в виде магнитной головки с П-образным или С-образным магнитным сердечником 30 и посаженной на него обмоткой 31 (фиг.2), которая включается в устройство вместо катушки 7.

Устройство функционирует следующим образом, Перед проведением измерений производится исходная тарировка измерительной системы, для чего при отсутствии между направляющими пластинами 3 и 4 подлежащего профильному контролю изделия 1 осуществляют балансировку устройства с помощью потенциометра 25 и магнитомягкого диска 18, вращением которого добиваются нулевого показания стрелочного индикатора вольтметра 28 и самописца 29.

При необходимости, наиболее тонкая доводка системы до исходного баланса может быть произведена переменным конденсатором 21.

Фиксация магнитомягкого диска 18 в найденном при исходной балансировке системы положении осуществляется с помощью контровочной гайки 19.

В результате проведения указанной предварительной настройки устройства на симметричные входы усилителя 22 переменного тока с выходов двух комплексных

55 делителей, образуемых соответственно элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, будут поступать синфазные гармонические сигналы равного уровня, обусловливающие формирование на выходе усилителя 22 нулевого разностного сигнала и соответственно нулевых сигналов на входах вольтметра 28 и самописца 29.

В процессе последующего проведения профильных измерений, когда между верхней немагнитной направляющей пластиной

3 и нижней магнитомягкой направляющей пластиной 4 с помощью приводных роликов

2 протягивается диэлектрическая лента 1, в связи с отделением подпружиненной магнитомягкой пластины 4 QT нижнегG GTKpblTQго экранирующего магнитомягкогс стакана

5 и от нижнего по чертежу торца цилиндрического сердечника 6 индуктивное сопротивление катушки 7 будет убывать как по сравнению со своим исходным значением при отсутствии изделия 1, так и по сравнению с величиной индуктивного сопротивления катушки 14, сохраняющей свои параметры неизменными после проведенной предварительной балансировки устройства.

В результате этого после введения между направляющими пластинами 3 и 4 подлежащего профильному контролю изделия 1 коэффициент передачи по напряжению комплексного делителя, составленного верхней от движка частью потенциометра 25, резистором 24 и LC-контурмо 7, 20, уменьшается по сравнению с коэффициентом передачи по напряжению комплексного делителя, образованного нижней от движка частью поте нциометра 25, резистором 23 и

1 С-контуром 14, 21.

При этом происходит рассогласование переменных сигналов на входах усилителя

22, с выхода которого на вход амплитудного детектора 27 поступает разностный сигнал переменного тока, выпрямляемый узлом 27, питающим входы вольтметра 28 и самописца 29.

Совершенно очевидно, что степень рассогласования коэффициентов передачи по напряжению двух комплексных делителей, составленных двумя разделяемыми движком частями потенциометра 25, а также элементами 24, 7, 20 и 23, 14, 21, и соответственно уровень разностного переменного сигнала на выходе усилителя 22, как и уровень сигнала постоянного тока на входах конечных регистрирующих приборов — вольтметра 28 и самописца 29,однозначно определяются степенью отдаления нижней по схеме подпружиненной магнитопроводящей направляющей пластины 4 от

1762109

10

45

50 открытого нижнего торца экранирующего магнитомягкого стакана 5 и центрального магнитомягкого сердечника 6 катушки индуктивности 7, Указанное расстояние между нижней направляющей магнитомягкой пластиной 4 и открытым торцом магнитопровода 5, 6 катушки 7 будет в свою очередь определяться толщиной измеряемого пленочного изделия

1 на его контролируемом участке, Однозначная зависимость уровня разностного переменного напряжения на выходе уаилителя 22 и соответственно уровня напряжения постоянного тока на выходе детектирующего узла 27, а также на входах вольтметра 28 и самописца 29, от толщины пленочного изделия, вводимого между немагнитной 3 и магнитомягкой 4 направляющими пластинами, обусловливает возможность проведения предварительной градуировки устройства, при которой его конечные индикаторные и регистрирующие органы 28 и 29 позволяют по уровню поступающих на их входы напряжений непосредственно .определять толщину контролируемого пленочного изделия на

его измеряемом участке, Градуировка шкалы вольтметра 28, а также градуировка накладной масштабной линейки самописца 29 непосредственно в единицах подлежащего контролю параметра толщины осуществляется последовательным вводом между направляющими пластинами 3 и 4 серии калиброванных по толщине эталонных образцов, отвечающих по составу подлежащим контролю изделиям, с нанесением на шкалу индикатора 28 и на масштабную линейку самописца 29 у мест отклонения их подвижных элементов значений толщин калиброванных эталонных образцов, вызвавших указанные отклонения индикаторных элементов.

Указанная градуировка оконечных индикаторных узлов заявляемого устройства (28, 29) в единицах толщины обеспечивает повышенные оперативность, удобство и производительность проводимых измерений с расшифровкой регистрируемых самописцем профилограмм непосредственно в единицах контролируемого параметра.

B процессе протягивания роликами 2 контролиоуемого ленточного изделия 1 между немагнитной и магнитомягкой направляющими пластинами 3 и 4 одновременно с выдачей стрелочным индикатором

28 текущего значения толщины изделия 1 на его контролируемом в данный момент участке происходит параллельная графическая регистрация самописцем 29 профилограммы, отражающей характер изменения толщины изделия вдоль его контролируемого профиля. При этом масштаб регистрации профилограммы может широко варьироваться в зависимости от устанавливаемого соотношения между скоростью перемещения контролируемого изделия 1 и скоростью протягивания ленты у самописца 29.

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины немагнитных электропроводящих листовых изделий, содержащее генератор переменного тока, потенциометр, две катушки индуктивности с сердечниками полуброневого типа, направляющую в виде пары пластин с закругленными краями, одна из которых, выполненная из немагнитного материала, закреплена на сердечнике первой катушки индуктивности, последовательно соединенные усилитель переменного тока, амплитудный детектор и регистратор в виде параллельно соединенных самописца и стрелочного индикатора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения области использования за счет измерения толщины также и изделий из диэлектрических материалов и повышения точности измерения, оно снабжено диском из магнитомягког0 материала, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно рабочего торца второй катушки индуктивности, и постоянным конденсатором, соединенным с обмоткой первой катушки индуктивности и землей, и переменным конденсатором, соединенным с обмоткой второй катушки индуктивности и землей, подвижный контакт потенциометра соединен с выходом генератора переменного тока, а крайние выводы потенциометра соединены через балластные резисторы с соответствующими обмотками катушек индуктивности, образующих с конденсаторами два параллельных LC-контура, выводы которых соединены с входами усилителя, а вторая пластина направляющей выполнена из магнитомягкого материала и подпружинена перпендикулярно направлению перемещения изделия.

1762109.

Составитель Б.Фридман

Техред М.Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор

Заказ 3250 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101