Устройство для измерения толщины электропроводных изделий

О П И С А Н И Е 278130

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42Ь, 12/03

Заявлено ОЗЛ.1969 (№ 1295249/25-28) с присоединением заявки №

МПК G Olb 7/06

УДК 620.179.142 (088.8) Приоритет

Ог;убликовано 05 VIII.1970. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 6,XI.1970

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

Ю, Я. Останин

Московский энергетический институт

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ

ЭЛ ЕКТРОПРОВОДН ЫХ ИЗДЕЛ И Й

Известны устройства для измерения толщины электропроводных изделий, в том числе покрытий, содержащие низкочастотный канал, выполненный в виде генератора напряжения низкой частоты, вихретокового датчика, усилителя, амплитудного детектора и индикатора, и высокочастотный канал, включающий в себя генератор напряжения высокой частоты, дополнительный вихретоковый датчик, усилитель-ограничитель и фазовый детектор. Недостатком этих устройств является значительная погрешность измерения, возникающая при изменении удельного сопротивления материала контролируемого изделия.

С целью повышения точности измерения предлагаемое устройство снабжено синхронизатором, например делителем частоты, связывающим между собой генераторы высокой и низкой частоты, и частотным модулятором, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход — к генератору высокой частоты.

На чертеже изображена функциональная схема предлагаемого устройства.

В низкочастотный канал 1 устройства входят генератор 2 напряжения низкой частоты, вихретоковый датчик 3, состоящий из возбуждающей 4 и измерительной 5 катушек, усилитель б, амплитудный детектор 7 и индикатор

О толщины. Для компенсации напряжения холостого хода на датчике 3 служит комченсатор 9, возбуждающая катушка 10 которого включена последовательно-согласно с возбуждающей катушкой 4 датчика 3, а измерительная катушка 11 — последовательно-встречно с измерительной катушкой 5. Катушки 4 и

10 запитываются от генератора 2 через индуктивность 12, величина которой выбирается много больше суммарной ипдуктивности катушек 4 и 10.

Высокочастотный канал 13 содержит генератор 14 напряжения высокой частоты, дополнительный вихретоковый датчик 15, с0стоящий из возбуждающей 1б и измерптель1 иой 17 катушек, усилитель-ограничитель 18, фазовый детектор 19 и частотный модулятор

20. Для компенсации напряжения холостого хода на датчике 15 служит компенсатор 21, возбуждающая катушка 22 которого соедиие20 на последовательно-согласно с возбуждающей катушкой 1б датчика 15, а измерительная 23 — последовательно-встречно с измерительной катушкой 17. Катушки 1б и 22 запитываются от генератора 14 через индуктив25 ность 24, величина которой много больше суммарной индуктивности катушек 1б и 22.

Опорное напряжение на фазовый детектор

19 подается через фазовращатель 25. Генератор низкой частоты соединен с генератором

30 высокой частоты через синхрониэатор 2б. Вих

278130 ретоковые датчики располагаются под контролируемым изделием 27 в непосредственной близкости друг от друга.

Устройство работает следующим образом.

Генератор высокой частоты питает возбуждающую катушку датчика 15 и возбуждающую катушку компенсатора 21 через индуктивность 24, ограничивающую величину тока, так как ее величина много больше суммарной индуктивности катушек lб и 22. Измерительная катушка компенсатора 21 включена встречно, причем величина компенсирующего напряжения подоорана так, чтобы при отсутствии изделия 27 напряжение, равное разности выходных напряжений датчика и компенсатора, т. е. вносимое напряжение, равнялось нулю. Выходное напряжение системы датчик-компенсатор, воз HKBKIIIee при установке датчика 15 над контролируемым изделием, усиливается усилителем-ограничителем

18 и детектируется фазовым детектором 19, в котором фаза полученного напряжения сравнивается с фазой опорного напряжения, формируемого фазоврашателем 25. Постоянное напряжение, пропорциональное разности фаз, получающейся в результате отклонения удельного сопротивления контролируемого изделия от номинального значения, подается на частотный модулятор 20 для управления частотой высокочастотного генератора. Величина высокой частоты выбирается настолько большой, чтобы не чувствовалось изменения толщины контролируемого изделия.

Поскольку фаза вносимого напряжения вихретокового датчика 15 зависит как от удельного сопротивления контролируемого изделия, так и от частоты, от изменения последней можно вернуть фазу вносимого напряжения в прежнее положение, соответствующее номинальному значению удельного сопротивления изделия, на что будет указывать отсутствие постоянного напряжения на выходе частотного модулятора 19. Таким образом, частота высокочастотного генератора 14 всегда устанавливается такой, чтобы фаза вносимого напряжения датчика 15 имела одно и то же значение., соответствующее номинальному удельному сопротивлению контролируемого изделия и номинальной рабочей частоте.

Генератор высокой частоты связан через синхронизатор 2б, например делитель частоты, с генератором низкой частоты, т. е. частота генератора 2 однозначно определяется значением частоты генератора 14.

Возбуждающая катушка датчика 8 и возбуждающая катушка компенсатора 9 питаются через индуктивность 12 от генератора низкой частоты. Измерительная катушка датчика 8 и измерительная катушка комисисатора 9 включены встречно. Компенсирующее I|3пряжение на измерительной катушке 11 подобрано по величине и фазе равным напряжению на измерительной катушке датчика 3 при помещении в зону контроля изделия, имеющего нулевую толщину измеряемого слоя, 5

1О

Величина индуктивности 12 выбрана значительно большей, чем суммарная индуктивность катушек 4 и 10. Поэтому при фиксированном значении э.д.с, генератора 2 ток в возбуждающих катушках 4 и 10 обратно пропорционален частоте, в результате чего напряжение на катушках 5 и 11 не меняется при изменении частоты, т. е. выходное напряжение системы компеисатор-датчик зависит только от величины вносимого напряжения.

Частота генератора 2 выбрана настолько малой, чтобы чувствительность к толщине не изменялась Во всем диапазоне измеряемых толщии и удельных сопротивлений.

Относительное вносимое напряжение датчика 8 при малом значении частоты пропорциоиа IbHG отношени:о частоты к удельному электрическому сопротивлению. Но низкая частота кратна высокой частоте, которая, в свою очередь, все время устанавливается пропорционально удельному электрическому сопротивлению. Итак выходное напряжение, снимаемое с измерительной части системы датчик 3 — компенсатор 9, не зависит от удельного сопротивления, но сохраняет зависимость от толщины. Напряжение, зависящее

or толщины, усиливается усилителем б, детектируется амплитудным детектором 7 и регистрируется индикатором 8 толщины.

Если в измерительную зону датчиков помещается участок изделия, имеющий например, толщину, отличающуюся от номинальной, то номинальное значение удельного электрического сопротивления и рабочая частота генератора 14 не меняется, следовательно, не меняется и величина низкой частоты, а напряжение с выхода системы катушек 5 — 11 возрастает, что и отмечается индикатором 8, Если в измерительную зону помещается участок изделия номинальной толщины, но с удельным электрическим сопротивлением больше номинального, изменяется фаза выходного напряжения, снимаемого с измерительных катушек 17 — 28, и несколько изменяется

его величина. Усилитель-ограничитель обеспечивает выходное напряжение фиксированной величины. Фаза этого напряжения сравнивается в фазовом детекторе 19 с фазой опорного напряжения, полученной от фазовращателя 25, и отклонение фазы преобразовывает-. ся в постоянное напряжение. Постоянное напряжение при помогцн частотного модулятора 20 вызывает увеличение частоты до такой величины генератора 14, при которой можно восстановить фазу вносимого напряжения, соответствующую номинальному значению удельного электрического сопротивления. В соответствии с высокой частотой увеличивается и частота генератора 2. В итоге выходное напряжение, получающееся на выходе системы измерительных катушек 5 — 9, которое изменяет свою амплитуду и фазу благодаря увел ичени ю электрического сопротивления остается неизменным, поскольку действие на него удельного сопротивления и действие ча278130

Предмет изобретения

1 с . J

Составитель Й. Кесоян

Техред Л. Я. Левина Корректор Г. С. Мухина

Редактор Е. Оборемок

Заказ 3186/13 Тираж 480 Подписное

ЦНИИГ1И Комитета ио делам изобретений и открытий лри Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 стоты прямо пропорциональны, а значит показание индикатора толщины зависит только от толщины, При одновременном изменении толщины и удельного электрического сопротивления происходят оба процесса, но показание индикатора по-прежнему зависит только от толщины.

Для получения информации о величинах удельного электрического сопротивления и толщины может быть использован один датчик вместо описанных двух.

Устройства для измерения толщины электропроводных изделий, содержащее ннзкочастатный канал, выполненный в виде генератора напряжения низкой частоты, вихретокового датчика, усилителя, амплитудного детектора и индикатора, и высокочастотный канал, включающий в себя генератор напряжения высокой частоты, дополнительный вихретоковый датчик, усилитель-ограничитель и фазовый детектор, отличающееся тем, что, с це1О лью повышения точности измерения, оно снабжено синхронизатором, например делителем частоты, связывающим между собой генераторы высокой и низкой частоты, и частотным модулятором, вход которого подключен к выходу фазового детектора, а выход — к генератору высокой частоты, I

I !

1 !

1

I

1 ! !