Способ толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий и устройство для его осуществления

 

1. Способ толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий , заключающийся в том, что с одной стороны изделия устанавливают источник магнитного поля, а с противоположной стороны соосно с источником магнитного поля - измерительный индукционный преобразователь, и толщину изделия определяютпо величине сигнала измерительного преобразователя ,отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и оперативности измерений при расширенных функциональных возможностях контроля изделий с произвольным сочетанием электро--и магнитопроводящих свойств, источник магнитного поля и измерительный преобразователь фиксируют на постоянном расстоянии друг от друга, на обмотку измерительного преобразователя дополнительно подают регулируемое по амп- § литуде и фазе переменное напряжение (Л с частотой, равной частоте источника магнитного поля, и компенсируют на веденную в преобразователе ЭДС. -sj 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) Э(51) G 01 N 27 90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

l с с

М ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3238828/25-28 (22) 28.01.81 (46) 23.07.83. Бюл, Р 27 (72) Б.П.Фридман (71) Уфимский авиационный институт им.Орджоникидзе (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 359506, кл. G 01 В 7/06, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 619782, кл. G 01 В 7/06, 1978 (прототип). (54) СПОСОБ ТОЛЩИНО)4ЕТРИИ КРУПНОГАБА.

РИТНЫХ ЛИСТОВЫХ И РУЛОННЫХ ИЭДЕЛИЙ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ тол|цинометрии крупногабаритных листовых и .рулонных изделий, заключающийся в том, что с одной стороны изделия устанавливают источник магнитного поля, а с противоположной стороны соосно с источником магнитного поля — измерительный индукционный преобразователь, и толщину изделия определяют по величине сигнала измерительного преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и оперативности измерений при расширенных функциональных воэможностях контроля иэделий с произвольным сочетанием электро †-и магнитопроводящих свойств, источник магнитного поля и измерительный преобразователь фиксируют на постоянном расстоянии друг от друга, на обмотку измерительного преобразователя дополнительно подают регулируемое по амп-,р

С литуде и фазе переменное напряжение с частотой, равной частоте источника магнитного поля, и компенсируют на,веденную в преобразователе ЭДС.

1030718

2. Способ по п.1 о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, к катушке измерительного преобразователя параллельно подключают переменную ем- кость, а образуемый контур настраивают на частоту источника магнитногс поля.

3. Способ па пп.1 и 2 о т л и ч а ю шийся тем, что компенсацию сигнала с измерительного преобразователя осуществляют при отсутствии иэделия.

4. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, .что, с целью повышения точности контроля, компенсацию наведенной ЗДС осуществляют при наличии изделия между источником магнитного поля и измерительным преобразователем, а толщину изделия определяют по величине компенсационного напряжения.

5. Способ по пп.1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, компенсацию сигнала измерительноИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться для неразрушающего профильного контроля листовых и рулонных иэделий.

Известен способ толщинометрии изделий из электропроводящих материалов, заключающийся в том, что на контролируемом участке изделия создают замкнутую гальваническую цепь с помощью контактных щупов и об измеряемой толщине судят по проводимости укаэанной цепи, причем контактные щупы освещают ферромагнитнЫми насадками, а между ними создают постоянное магнитное поле j1).

Недостатки этого способа состоят в его непригодности для контроля изделий иэ диэлектриков, магнитных и электропроводящих материалов, покрытых изоляционными, оксидными и металлическими пленками.

Известно устройство для толщинометрии крупногабаритных листовых изделий, содержащее источник тока, контактные щупы, усилитель и индикатор (1 J.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля„

Н аи более близ ким по технической сущности к изобретению является способ толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий, заключающийся в том, что с одной стороны изго преобразователя производят при наличии эталонного образца в промежутке между источником магнитного по ля и измерительным преобразователем.

6. Устройство для толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий, содержащее соединенные последовательно генератор переменного тока и катушку возбуждения, распола- гаемые с одной стороны изделия, и соединенные последовательно катушку измерительного преобразователя, располагаемую соосно с катушкой возбуждения, усилитель, детектор и регистратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено переменной емкостью, подключенной параллельно катушке иэ— мерительного преобразователя, и соединенными последовательно аттенюатором, подключенным к генератору переменного тока, и переменной дифференциальной фазовращающей ячейкой, подключенной к катушке измерительного преобразователя, которая установлена на фиксированном расстоянии от катушки возбуждения. делия устанавливают источник магнитного поля, а с .противоположной стороны соосно с источником магнитного поля размещают измерительный индукционный преобразователь и толщину иэделия определяют по величине сигналаиэмерительного преобразователя 2 ).

Недостатками этого способа являются его громоздкость и неоперативность, связанные с необходимостью применения и взаимоориентации трех индукционных узлов с использовани.ем измерителя линейных величин при непригодности способа для контроля как ферромагнитных изделий, так и широкого класса объектов, диэлектрические и диамагнитные свойства которых существенно отличаются от соответст- . вующих .свойств воздуха.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для толщинометрии крупногабаритных и рулонных иэделий, со". держащее соединенные последователь 5 но генератор переменного тока и катушку возбуждения, располагаемые с одной стороны изделия, и соединенные последовательно катушку измерительного преобразователя, располагаемую

ЗО по другую сторону изделия соосно с катушкой возбуждения, усилитель, детектор и регистратор 2 .

1О ЗО 718

Недостатксм известного устройства является ограниченность его применения для материалов с различными свойствами.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и оперативности измерений при расширенных функциональных возможностях контроля изделий с произвольным сочетанием электро- и магнитопроводящих свойств, 10 а также повышение точности .и производительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий, заключающемуся в том, что с одной стороны изделия устанавливают источник магнитного поля, а с противоположной стороны соосно с источником магнитного поля размещают измери- 0 тельный индукционный преобразователь, и толщину изделия определяют по величине сигнала измерительного преобразователя, источник магнитного поля и измерительный преобразователь фиксируют на постоянном расстоянии друг от друга, на обмотку измерительного ггреобразователя дополнительно подают регулируемое по амплитуде и фазе переменное напряжение с частотой, равной частоте источника магнитного поля, и компенсируют наведенную в преобразователе ЭДС.

Кроме того, к катушке измерительного преобразователя параллельно подключают переменную емкость, а образу- З5 емый контур настраивают на частоту источника магнитного поля.

Причем компенсацию сигнала с измерительного преобразователя осуществляют при отсутствии изделия. 40

При этом, с целью повышения точности контроля, компенсацию наведенной ЭДС осуществляют при наличии изделия между источником магнитного поля и измерительным преобразователем, 45 а толщину изделия определяют по величине компенсационного напряжения.

Кроме того, с целью повышения производительности контроля, компенсацию сигнала измерительного преобразователя производят при наличии эталонного об раэца в промежутке между источником магнитного поля и измерительным преобразователем.

Кроме этого, устройство для толщинометрии крупногабаритных листовых и рулонных изделий, содержащем соединенные последовательно генератор переменного тока и катушку возбуждения, располагаемые с одной стороны иэделия, и соединенные последовательно 60 катушку измерительного преобразователя, располагаемую соосно с катушкой возбуждения, усилитель, детектор и регистратор, снабжено переменной емкостью, подключенной параллельно ка= 65 тушке измерительного преобразователя, и соединенными последовтельно аттенюатором, подключенным к генератору переменного тока, и переменной дифференциаль ной фазовращающей ячейкой, подключенной к катушке измерительного преобразователя, которая установлена на фиксированном расстоянии от катушки возбуждения.

На фиг.1 представлена обобщенная схема измерений; на фиг. 2 — блок-схема устройства для реализации предлагаемого способа, на фнг.3 — принципиальная схема устройства.

Для определения толщины изделия .1 последнее вводится между катушками

2 и 3, первая из которых является катушкой возбуждения, связана с генератором 4 и является источником переменного магнитного поля с ферромагнитным концентратором 5. Катушка 3 является катушкой измерительного индукционного преобразователя, снабжена концентратором б и. вводится в цепь, содержащую как кондуктивно включенный источник 7 переменного напряжения, синхронного с магнитным полем катушки 3, так и индикатор 8 уровня колебаний. Источник 7 имеет возможность плавной подрегулировки фазы, а уровень колебаний его может плавно варьироваться с помощью аттенюатора 9 напряжения. При измерении толщины изделия 1 напряжение источника 7 устанавливают в противофазе с

ЭДС, наводимой в катушке 3 источником магнитного поля (катушка 2) сквозь контролируемый участок изделия 1.

Затем аттенюатором 9 изменяют уровень сигнала, подаваемого через катушку 3 измерительного преобразователя на вход индикатора 8 уровня, до достижения последним нулевого показания, При этом о толщине изделия судят по уровню сигнала источника 7 или по положению подвижного контакта аттенюатора 9. . Чувствительность измерений может быть повышена при подключении к катушке 3 преобразователя 10 переменной емкости и настройке контура на частоту источника магнитного поля (катушка 2).

Из схемы по фиг.2 видно, что рассмотренная схема измерений может быть упрощена, а стабильность и оперативность контроля повышены, если функции основного генератора, питающего катушку 2, и функции вспомогательного источника 7 напряжения будет выполнять общий генератор 11 переменного тока, к выходу котороГо параллельно подключена катушка 12 возбуждения, являющаяся источником магнитного поля, а также последовательно включенные плавный аттенюатор 13 напряжения и переменная дифференциальная фазосдвигающая ячейка 14, выход которой

1030718 введен в последовательную цепь, содержащую как резонансный контур из катушки 15 измерительного преобразователя и емкости 16, так и измеритель 17 уровня колебаний, Как видно из фиг.3 фазосдвигающая ячейка 14 выполнена в виде сдво- енного RC-моста 18 с приключенным к его выходной дна гон али потенциометром

19, а в состав измерителя 17 уровня входят усилитель 20, дете ктирующее 10 звено 21 .и стрелочный индикатор 22.

Катушка 12 возбуждения и катушка 15 измерительного преобразователя снабжены сердечниками 23 и 24 и экранирующими стаканами 25 и 26, а перпенди- )5 кулярно к общей оси сердечников 23 и 24 установлены направляющие 27 и

28 для протягивания рулонных изделий.

K выходу детектирующего звена 21 параллельно с индикатором 22 подключенызо релейный узел 29, содержащий переменный резистор 30 и поляризованное реле

31, а также самописец 32, носитель которого имеет синхронный с установкой для протягивания рулонных изделий25 привод.

Тарировка устройства (фиг.3) осуществляется путем последовательного ввода между направляющими 27 и 28 калиброванных по толщине образцов определенного состава и достижения с помощью аттенюатора 13 нулевых показаний индикатора (положение движка потенциометра 19, устанавливаемое при введении первого образца, в дальнейшем остается неизменным). При этом шкала аттенюатора 13 градуируется непосредственно в единицах контролируемого параметра. Для толщинометрии изделий иэ различных материалов аттенюатор 13 снабжается набором на- 40 кладных шкал, каждая иэ которых отградуирована в единицах толщины для соответствующего материала.

Способ осуществляется следующиМ образом. 45

При проведении измерения исследуемое изделие 1 вводится между направляющими 27 и 28 устройства (фиг.3 ), затем, после уточнения положения движка потенциометра 19 по минимуму показания индикатора 22, плавно изменяют уровень сигнала, поступающего с выхода аттенюатора 13 на вход фазосдвигающей ячейки 14, до получения стрелкой индикатора 22 нулевого ст- 55 клонения. В момент, когда индикатор

22 покажет нуль, указатель движка. аттенюатора 13 покажет по градуированной шкале аттенюатора искомую толщину иэделия.

Для контроля разногабаритных иэделий фазу и уровень сигнала, поступающего с выхода аттенюатора 13 через фазосдвигающую ячейку 14 на резонансный контур, предварительно устанавливают так, чтобы при отсутствии контролируемо го изделия между направляющими 27 и 28 на входе усилителя 20 имел место нулевой результирующий потенциал, подтверждаемый нулевым показанием индикатора 22. При введении затем подлежащего контролю иэделия 1 между направляющими 27 и 28 о толщине исследуемого участка изделия

1 судят непосредственно по показанию индикатора 22.

Для повышения разрешающей способности и производительности поточного контроля рулонных изделий на их соответствие задаваемым допускам перед началом измерения между направляющими 27 и 28 устройства предварительно вводится калиброванный по толщине образец изделия 1 соответствующего номинала и состава материала. При этом уровень и фазу сигнала, поступающего из фазосдвигающей ячейки 14 на резонансный контур, устанавливают так, чтобы сигнал на входе усилителя 20 был равен нулю. Вводя затем- в устройство образец иэделия, имеющий предельно допустимое отклонение толщины относительно первого образца, устанавливают коэффициент усиления усилителя 20 таким, чтобы стрелка индикатора 22 достигла контрольной метки, отвечающей 75Ú шкалы индикатора, при этом резистором 30 чувствительносгь реле 31 изменяют до достижения порога срабатывания этого реле.

Если в процессе работы устройства толщина протягиваемого между направляющими 27 и 28 изделия отвечает но- . миналу, то на входе усилителя 20 сигнал отсутствует, реле 31 обесточено, а стрелка индикатора не отклоняется от нуля. С появлением у рулонного иэделия 1 отклонения от номинальной толщины на входе усилителя 20 возникает переменный сигнал, который детектируется звеном 21 и подается на самописец 32, непрерывно регистрирующий отклонения текущего значения толщины изделия от номинала в процессе намотки или сматывания рулонных изделий. Ленточный носитель самописца 32 при этом перемещается синхронно с протягиванием рулона. контролируемого изделия. В момент, когда толщина изделия достигнет максимально допустимого отклонения от номинала, ток в цепи реле 31 достигнет порогового значения. Реле срабатывает и своими контактами (не показаны) включает световой и акустический сигнализаторы брака, производя одновременно останов двигателя подачи рулонного изделия °

1030718 иг. фиг.Р

Составитель Ю. Глазков .Редактор Н.Лазаренко Техред A.A Корректор О.Билак>

Заказ 5203/45 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãopîä, ул.Проектная, 4