Электромагнитный многочастотный структуроскоп

 

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МНОГОЧАС- , ТОТНЫЙ СТРУКТУРОСКОП, содержащий последовательно соеданенные генератор прямоугольных импульсов, регули-. руемый делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидальногонапряжения , усилитель мощности и виkpeтоковый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединен-. ные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, отличающийся тем, 41о, с цельюповышения точности измерений, достоверности и производительности контроля, он снабжен коммутатором, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третий вход - к илходу микропроцессора, а выход - к входу буферного усилителя , последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователем напряжения во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, вход (Л цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детектора к выходу буферного усилителя, а выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к входу микропроцессора. ел ел 00

.СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

mO 6 01 М 27 90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVlY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф Д

1 (21) 3545701/25-28 (22) 24.01.83 (46) 30.06.84.. Бюл. Ф 24 (72) О.Г.Бондарь, В.Э.Дрейзин .,и A,Í.Êóëèêîâ (71) Курский политехнический институт (53) 620.179.14(088 .8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 501347, кл.,С 01 и 27/90, 1972.

; 2. Авторское свидетельство СССР

9 1000376, кл. Q 01. N 27/90, 1982.. (54) (57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МНОГОЧАС», ТОТ НЫЙ СТРУКТУРОСКОП, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемый делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидапьного.напряжения, усилитель мощности и вихре- токовый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и бу„„Su„„1100558 A ферного усилителя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерений, достоверности и производительности контроля он снабжен коммутатором, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третий вход — к выходу микропроцессора, а выход — к входу буферного усилителя, последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным детектором и преобразователем напряжения во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключе- (o

O ны к выходу микропроцессора, вход цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детекторак выходу буферного усилителя, а выход преобразователя напряжения во Я временной интервал подключен к входу микропроцессора.

Кроме того, недостатком известного структуроскопа является низкая производительность контроля что определяется инерционностью сгла- живающих фильтров. 65

Изобретение относится к нераэрушаюшему контролю физико-механических свойств материалов, и может быть использовано для измерения амплитудно-частотных характеристик и фазочастотных.характеристик четырех полюсников.

Известно устройство неразрушающего контроля структуры, содержащее блок генераторов синусондальных колебаний, датчики, возбуждающие 10 обмотки которых соединены последовательно и подключены к выходу бло-: ка генераторов, блок синхронных детекторов, опорными входами подключенных к соответствующим генера- 15 торам, а сигнапьным - к измерительным обмоткам датчиков, вычислительное устройство, состоящее из трех счетно-решающих устройств, функциональных преобразователей и блока анализа годности, подключенное к выходам синхронных детекторов (11.

Недостатками данного устройства являются низкая точность измерений, малое быстродействие и невысокая 25 сложность его.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является .электромагнитный многочастотный структуроскоп, содержащий последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемый делитель частоты, счетчик, формирователь синусоидального напряжения, усилитель мощности и вихретоковый преобразователь (ВТП), буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, а выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного 40 усилителя (2.3.

Недостатком известного структуроскопа является невысокая точность измерения вектора выходного напряжения ВТП. Связано это с невысокой 45 точностью формирования прямоугольного напряжения из синусоидального в преобразователе фаза-напряжение.

При этом возникают погрешности, зависящие от амплитуды входного напряжения формирователя, обусловленные начальным смещением нулевого уровня формирователей и его дрейфом, и частотные, определяете задержкой, вызванной ограниченной скоростью, нарастания выходного напряжения и частотной зависимостью коэффициента усиления формирователя, что в со-.i вокупности снижает достоверность контроля.

Цель изобретения — повыаение то ности из мере ннй, достоверности и производительности контроля.

Указанная цель достигается тем, что электромагнитный многочастотный структуроскоп, содержащчй последовательно соединенные генератор прямоугольных импульсов, регулируемяй делитель частоты, счетчик, формирователь синусондального напряжения, усилитель мощности и внхретоковый преобразователь, буферный усилитель, последовательно соединенные микропроцессор и устройство отображения, причем выход микропроцессора подключен к вторым входам регулируемого делителя частоты и буферного усилителя, снабжен коммутатором, два входа которого подключены соответственно к выходам усилителя мощности и вихретокового преобразователя, третий вход — к выходу микропроцессора, а выходк входу буферного усилителя, последовательно соединенными цифровым фазорасщепителем, синхронным дете кт ор ом и прес бр аз ов ат ел ем напряже ния во временной интервал, вторые входы цифрового фазорасщепителя и преобразователя напряжения во временной интервал подключены к выходу микропроцессора, вход цифрового фазорасщепителя подключен к второму выходу счетчика, второй вход синхронного детектора - к выходу буферного усилителя, а выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к входу микропроцессора.

На чертеже представлена блок-схема электромагнитного многочастотного отру ктуроскопа.

Структуроскоп содержит последовательно соединенные генератор 1 прямоугольных импульсов (ГПИ), регулируеьий делитель 2 частоты (РДЧ), счетчик З,формирователь 4 синусоидального напряжения (ФСН), усилитель 5 мощности (УМ), вихретоковый преобразователь б (ВТП), буферный усилитель 7 (Бу), последовательно соединенные микропроцессор 8 и.устройство 9 отображения, выход микропроцессора 8 подключен к вторым входам делителя 2 и усилителя 7, коммутатор 10, два входа которого подключены соответственно к выходам усили- теля 5 мощности и преобразователя б, третий вход - к выходу микропроцессора 8, а выход - к входу буферного усилителя 7, последовательно соединенные цифровой фаэорасщепитель 11 (ЦФ), синхронный детектор 12 (СД) и преобразователь 13 напряжения во временной интервал (ПНВИ), вторые входы цифрового фазорасщепителя 11 и преобразователя 13 подключены к выходу микропроцессора 8, i 100558

Составитель В.Арбузов

Редактор П.Макаревич Техред М.Надь

Корректор О. Билак

Заказ 4575/35 Тираж 823

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 вход цифрового фазорасщепителя 11 подключен к второму выходу счетчика 3, второй вход синхронного детектора 12 - к выходу буферного усилителя 7, а выход преобразователя 13 подключен к входу микро- 5 процессора 8.

Структуроскоп работает следующим образом.

Частота прямоугольных импульсов с

ГЛИ 1 делится РДЧ 2 в число раз,, 10 заданное микропроцессором 8. Счетчик 3 формирует параллельный код для ФСН 4 и с дополнительного выхода обеспечивает частоту, в четыре раза превышающую частоту синусо- 15 идального сигнала для цифрового фаэорасщепителя 11. Синусоидальное напряжение с ФСН 4 через усилитель 5 м6щности поступает на возбуждающую обмотку ВТП 6. Аналоговый коммутатор 10 пропускает на вход буферного усилителя 7 напряжение либо с входа, либо с выхода ВТП 6.

На сигнальный вход синхронного детектора 12 поступает выходное на25. пряжение буферного усилителя 7, а на опорный вход -. выходное напряжение цифрового фазорасщепителя 11.

Фаза этого напряжения (О или 90 ) определяется управляющим словом .микропроцессора 8. Пульсирующее

t напряжение с выхода синхронногодетектора 12 преобразуется во времен:ной интервал IIHBH 13, причем время первого такта кРатно периоду пуль- 35 саций (задается микропроцессором

81. Длительность второго такта пропорциональна среднему значению входного напряжения преобразователя 13. Преобразование временного интервала в код реализуется в микро- 4О процессоре 8. На устройство 9.отображения выдаются результаты измерения квадратурных составляющих или значения параметров контроля, рассчитанных микропроцессором 8 по задан- 45 иой модели контроля.

Предлагаемый электромагнитный е огочастотный структуроскоп позволяет повысить точность измерений, достоверность и производительность контроля.

Более высокая точность измерения вектора напряжения, поступающего с выхода датчика, обусловлена применением синхронного детектора и точного цифрового фазорасщепителя . работающего на частоте, в 4 раза превышающей частоту измеряемого сигнала. Использование обычного аналогового фазорасщепителя в рабочем диапазоне частот 20 — 200 кГц не предоставляется возможным из-за большой погрешности поддержания фазо-, вого сдвига, равного 90 (погрешность выше 5-10 ).

Кроме того, более высокая точность измерения достигается более точным нормированием вектора напряжения измерительной обмотки датчика по отношению к вектору напряжения воэбуждакхцей обмотки. Это осуществляется путем поочередного измерения векторов напряжений и последующих вычислений. Нормирование по фазе осуществляется благодаря тому, что опорным напряжением служит вектор напряжения на возбуждающей обмотке преобразователя. Поэтому здесь имеют место все погрешности, свойственные двухканальным фазометрам (амплитуд- но-фазовые и частотно-фазовые).

Таким образом, в предлагаемом структуроскопе, благодаря ноочередному измерению векторов напряжений на возбуждающей и измерительной обмотках преобразователя и последующей обработке результатов измерений, полностью исключаются погрешности, вызываемые дополнительными фазовыми сдвигами напряжения на возбуждающей обмотке датчика относительно опорных напряжений синхронного детектора, вносимые формирователем синусоидального напряжения, усилителем мощности и преобразователем.

Большое быстродействие, достигается применением аналого-цифрового преобразователя с двухтактным интегрированием.