Устройство для вихретокового контроля

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля качества электропроводных изделий, в частности контроля расстояния до электропроводящих поверхностей, контроля качества сплавов по их удельной электропроводности. Целью предлагаемого изобретения является повьшение точности измерений, повышение быстродействия , расширение области применения за счет появления возможности определения магнитных характеристик материалов. Принцип работы устройства для вихретокового контроля заключается в том, что сигнал с измерительной обмотки вихретокового преобразователя 3 суммируется с некоторым опорным сигналом. Сигнал, пропорциональный модулю вектора, вносимого в преобразователь напряжения, и сигнал, пропорциональный модулю векторной суммы, поочередно подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и вводятся в микропроцессор 8, где обрабатываются в соответствии с заданной программой контроля. 1 ил. $ сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО0ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5в 4 С 0 N 27 90

13 "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4124664/25-28 (22) 26.09.86 (46) 07.03.88. Бюл. У 9 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) А.В.Абрамов, В.О.Арбузов, В.А.Коровяков и Н.В.Орлов (53) 620. 179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1224704, кл. G 01 27/90, 1984. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИХРЕТОКОВОГО

КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и мреет бьггь использовано для контроля качества электропроводных изделий, в частности контроля расстояния до электропроводящих поверхностей, контроля качества сплавов по их удельной электропроводности. Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерений, повышение быстродействия, расширение области применения эа счет появления воэможности определения магнитных характеристик материалов. Принцип работы устройства для вихретокового контроля заключается в том, что сигнал с измерительной обмотки вихретокового преобразователя 3 суммнруется с некоторым опорным сигналом. Сигнал, пропорциональный модулю вектора, вносимого в преобразователь напряжения, и сигнал, пропорциональный модулю векторной суммы, поочередно подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 7 и вводятся в микропроцессор 8, где обрабатываются в соответствии с заданной программой контроля. 1 ил.

1379715

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для решения задач нераэрушающего контроля методом вихревых токов, в частности для измерения рас5 стояний до электропроводящих поверхностей и контроля физико-механических свойств электропроводящих иэделий.

Целью изобретения является повышение точности измерений эа счет снижения приборной погрешности, повышение быстродействия и расширение области применения за счет появления возможности определения магнитных характеристик материалов.

На чертеже представлена блок-схема устройства для вихретокового контроля.

Устройство для вихретокового контроля содержит управляемый по частоте и амплитуде генератор 1, трансформа.тор 2, последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 3, первый буферный усилитель 4, первый амплитудный детектор 5, коммутатор б, аналого-цифровой преобразователь 7, микропроцессор 8 и индикатор 9, причем второй и третий выходы микропроцессора 8 подсоединены к управляющим входам генератора 1 и коммутатора б соответственно, а также последовательно соединенные управляемый делитель

10 напряжения, сумматор 11, второй вход которого соединен с выходом буферного усилителя 4, и второй амплитудный детектор 12, выход которого подключен к второму входу коммутатора 6. Управлякщий делитель 10 состоит иэ последовательно соединенных второго буферного усилителя 13 вход кото40 рого, являющийся первым входом управляемого делителя 10, подключен к вторичной обмотке трансформатора 2, резистивного делителя 14, в одно иэ плеч которого включен резисторный оп- 45 трон 15, третьего амплитудного детектора 16 и пропорционально-интегрирующего регулятора 17, управляющий вход которого является управляющим входом управляемого делителя 10 напряжения >0 и подключен к выходу первого амплитудного детектора 5, а выход пропорционально-интегрирукицеro регулятора

17 подключен к управляющему входу оптрона 15. Выходом управляемого де- 55 лителя 10 является вход третьего амплитудного детектора 16. Первичная обмотка трансформатора 2 включена

Анализ сигналов накладного вихретокового преобразователя, расположенного над проводящим полупространством, показывает, что

Вм Вм сов

6 =f (А®„, A „ñîâ< ), (2) между выходом генератора 1 и входом преобразователя 3.

Устройство для вихретокового контроля работает следующим образом.

Управляемый микропроцессором 8 по частоте и амплитуде выходного сигнала генератор 1,эапитывает вихретоковый преобразователь 3. Выбор частоты и амплитуды тока возбуждения определяется оператором в соответствии с решаемой задачей.

Сигнал с измерительной обмотки вихретокового преобразователя 3 поступает на вход первого буферного усилителя 4, где усиливается и подается на входы первого амплитудного детектора 5 и сумматора 11, где векторно суммируется с некоторым сигналом (А ), поступающим с выхода управляемого делителя 10 напряжения, входным сигналом для которого является напряжение на вторичной обмотке трансформатора 2. Управлякицим сигналом для делителя 10 напряжения является выходное напряжение первого амплитудного детектора 5.

Сигнал, пропорциональный модулю вектора, вносимого в вихретоковый преобразователь 3 напряжения (А ), снимаемый с выхода первого амплитудного детектора 5, и сигнал, пропорциональный модулю векторной суммы (А ), формируемый на выходе второго амплитудного детектора 12, поочередно с помощью управляемого микропроцессором 8 коммутатора 6 подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 7, преобразуются в двоичный код и выводятся в микропроцессор 8, где обрабатываются в соответствии с заданной программой контроля. Результат обработки выводится на индикатор 9.

Рассмотрим работу устройства на примере двухпараметрового контроля— одночастотного измерения расстояния до электропроводящей немагнитной поверхности (Ь) и измерения удельной электрической проводимости (6).

1379715

А =2А -2Асоэ но Acosq является искомой величиной. Следовательно г

Acosq = А (4) 55 где (р — фаза вносимого напРяжения относительно вектора опорного напряжения, который ортогонален вектору тока возбуждения, Таким образом, зная А ц и А „cosg по соотношениям (1) и (2) можно определить h и б . При этом величину

А,„cosy получают следующим образом.

Осуществляя съем информации с обоих детекторов 5,12, микропроцессор 8 сначала "опрашивает" первый амплитудный детектор 5, сигнал на выходе которого пропорционален А,„ .

Управляемый делитель 10 напряжения вырабатывает опорный сигнал, амплитуда которого равна амплитуде выходного напряжения первого буферного усилителя 4. На вход управляемого делителя 10 подается сигнал с вторичной обмотки трансформатора 2, который усиливается вторым усилителем 13 и подается на реэистивный делитель 14.

На выходе третьего амплитудного детектора 16 формируется напряжение, величина которого равна амплитуде сигнала на выходе делителя 14. Оно подается на второй вход пропорционально-интегрирующего регулятора 17, на другой вход которого подается вы- 30 ходной сигнал с первого амплитудного детектора 5. На выходе регулятора 17 появляется сигнал управления оптроном 15, изменяющим сопротивления одного иэ плеч делителя 14 до тех пор, пока входные напряжения регулятора 17

f не сравняются. При этом амплитуда сигнала на входе амплитудного детектора 16 равна амплитуде сигнала на входе амплитудного детектора 5.

Выбирая коэффициенты передач обоих плеч векторного сумматора 11 одинаковыми, получаем на его выходе векторную сумму двух одинаковых по модулю напряжений, т.е. А Ä А =A;(3).

Выходной сигнал сумматора 11 детекти45 руется вторым амплитудным детектором

12 и также вводится в микропроцессор

8. Введенные величины (А и А ) подвергаются обработке в соответствии с нижеследующим алторитмом. С учетом (3) и теоремы косинусов можно записать

f,(А, Асов(ср+д(р))) б f (А, Асов(ср+дср)), (5) (6) где дс -угол между векторам А, и вектором, строго ортогональным вектору тока возбуждения.

Для использования (5) и (6) необходимо знать Ьс . Находят д(р с помощью микропроцессора 8 решением системы уравнений, например, для h задавая некоторые калибровочные величины зазоров h, 9 Ь

h, f, (А,, А, cos(g, +дср) ), h f (А, А cos((p, +dip)), что разрешимо относительно hcp

Предлагаемое устройство обладает более высоким быстродействием данной схемы, так как вектор опорного напряжения в любой момент по модулю равен вектору вносимого напряжения и нет необходимости в участии микропроцессора 8 в работе управляемого делителя 10 напряжения, что значительно сокращает время, необходимое для одного измерения, и позволяет вести контроль при быстро изменяющихся параметрах объекта контроля (например, контроль в потоке).

Кроме того, благодаря введению в схему трансформатора 2 появляется воэможность определения знака угла фазы вносимого напряжения относительно вектора тока возбуждения, т.е. можно определять магнитные свойства материала. о

При стремлении <р к 0, что имеет место на практике, А . уменьшается.

Это приводит к тому, что при преобразовании напряжения, пропорционального

А, в цифровой код допускают значительные ошибки в ойределении v, так как для расчета G можно воспользоваться приближенной формулой

Таким образом, обработав совместно вводимую информацию в соответствии с (1), (2) и (4), можно определить искомые величины h u G . Так как предлагаемое устройство не гарантирует ортогональность вектора А вектору тока возбуждения, то в более общем случае необходимо рассматривать уравнения

1379715

5 б =ktg (90 -g) tg(90 -() = — - .

Составитель В.Крапивин

Техред М.Дидык Корректор М.Пожо

Редактор И.Шулла

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-3$, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 976/47

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул.Проектная,4 где k — - некоторая функция зазора.

Значение сц(90 -q) прн малых q на5 ходят приближенно из формулы

Например, аналого-цифровой преобразователь работает с погрешностью 3 единицы. Если А=1000, а А1 = 100 и

А2 е

15 мы получаем относительную погрешность,. достигающую 7Х, что недопустимо. Но благодаря тому, что вектор опорного сигнала А ортогонален вектору тока о возбуждения и А =А „, имеется воэмож- 20 ность за счет увеличения коэффициентов передачи амплитудных детекторов

5, 12 или коэффициента передачи сумматора 11 "растянуть" А . на всюшкалу аналого-цифрового преобразователя 25

7. При этом относительная погрешность уменьшается до 1,2Х. Таким образом, предлагаемое устройство для вихретокового контроля позволяет повысить точность и стабильность измерений, 30 уменьшить время измерения и расширить область применения. формула и э о б р е т е н и я

Устройство для вихретоковбго контроля, содержащее управляемый по частоте и амплитуде генератор, последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, буферный усилитель, 40 первый амплитудный детектор, коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, микропроцессор, второй и третий выходы которого подключены соответственно к входу генератора и второму входу коммутатора, и индикатор, и последовательно соединенные управляемый делитель напряжения, сумматор, 1 второй вход которого соединен с выходом буферного усилителя, и второй амплитудный детектор, выход которого подключен к третьему входу коммутато. ра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, быстродействия и расширения области применения, оно снабжено трансформатором, первичная обмотка „ которого включена между выходом управляемого генератора и входом вихретокового преобразователя, а его вторичная обмотка подключена к первому входу управляемого делителя напряжения, который выполнен в виде последовательно соединенных второго буферного усилителя, вход которого является первым входом управляемого делителя напряжения, реэистивного делителя, в одно иэ плеч которого включен реэистивный оптрон, а выход реэистивного делителя является выходом управляемого делителя напряжения, третьего амплитудного детектора, и пропорционально - интегрирующего регулятора, второй вход которого подключен к выходу первого амплитудного детектора и является вторым входом управляемого делителя напряжения, à его выход подключен к управляющему входу оптрона.