Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю механических свойств (твердости) изделий по величине остаточной магнитной индукции. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет исключения влияния временного дрейфа выходного напряжения интегратора и его элементов при ожидании контролируемого изделия и расширение области применения устройства за счет возможности контроля изделий с большим разбросом геометрических и магнитных свойств. С целью повышения точности измерений в устройство введен второй логический элемент ИЛИ 13, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а выход - к третьему (управляющему) входу интегратора, что обеспечивает блокировку интегратора и на время ожидания контролируемого изделия. Расширение области применения достигается тем, что устройство обеспечивает выделение и интегрирование из сигнала измерительного преобразователя однополярного импульса напряжения практически неограниченной вольт-секундой площади, верхний предел которой не ограничен напряжением насыщения интегратора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (191 OI>

238 А1 51)5 С 01 N 27/8О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4467191/24-28 (22) 29.07.88 (46) 23.07.90. Бюл. Y 27 (71) Институт прикладной физики АН

БССР и Центральное конструкторское бюро с опытным производством АН БССР (72) С, Г. Сандомирский, Г1. А. Мельгуй, В. JI. Цукерман и И. И, Линник (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1302180, кл. С 01 N 27/80, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

КОНТРОЛЯ ДВИЖУЩИХСЯ ФЕРРОГ1АГНИТНЫХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю механических свойств (твердости) изделий по величине остаточной магнитной индукции. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет исключения влияния временного дрейфа выходного напряжения интегратора и его элементов при

2 ожидании контролируемого изделия и расширение области применения .устройства за счет воэможности контроля иэделий с большим разбросом геометрических и магнитных свойств. С целью повьш ения точности измерений в устройство введен второй логический элемент

ИЛИ 13, входы которого подключены к выходам первого и второго компараторов, а выход — к третьему (управляющему) входу интегратора, что обеспечивает блокировку интегратора на время ожидания контролируемого изделия.

Расширение области применения достигается тем, что устройство обеспечивает выделение и интегрирование из сигнала измерительного преобразователя однополярного импульса напряжения практически неограниченной вольт-секундной площади, верхний предел кото— рой не ограничен напряжением насыщения интегратора. 2 ил.

1 580238

Изобретение относится к области нер азрушающего кон троля материалов и изделий, н частности, к области контроля твердости движущихся ферромагнит-.

Hblx изделий, Цельго изобретения является повыше-. ние точности контроля за счет исключения влияния временного дрейфа выходного напряжения интегратора при ожидании контролируемого изделия и расширение области применения устройства за счет воэможности контроля более широкой номенклатуры изделий с большим разбросом геометрических и магнитных сврйстн, На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— временные диаграммы его работы.

Устройство содержит намагничиваюшую систему 1, измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, первый компаратор 4, интегратор 5, второй компаратор 6, третий компаратор 7, первый логический элемент 8 И, первый логический элемент ИЛИ 9, второй ключ 10, источник 11 опорного напряжения, первый иннертор 12, второй логический элемент ИЛИ 13, генератор

14 импульсов постоянной частоты, вто-рой логический элемент И 15, счетчик

16, первый формирователь 17 короткого импульса, второй инвертор 18, второй формирователь 19 короткого импульса, цифровой коглпаратор 20, блок .21 регистрации. Кроме того, обозначены контролируемые изделия 22 и 23, .на правляющий желоб 24, Инвертор 12, перный логический элемент И 8, первый логический элемент ИЛИ 9, второй логический элемент И 15, счетчик 16, 40 цифровой компаратор 2() и блок 21 регистрации соединены последовательно, Измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, интегратор 5 и второй компаратор 6 соединены последователь

4S но и подключены к второму входу пер" ного логического элемента И 8. Третий. компаратор 7 включен между выходом интегратора 5 и вторым входом первого логического элемента KIH 9. Первый 50 компаратор 4 включен между выходом измерительного преобразователя 2 и вторым (управляющим) входом первого ключа 3. Второй логический элемент

ИЛИ 13 своими входами подключен к вы- 55 ходам первого 4 и второго 6 компаратора, а выходом - к третьему (управ.«. ляюшему) входу интегратора 5, К выхсду второго компаратора 6 подключены также первый формирователь 17 короткого импульса, выход которого подключен к установочному входу счетчика 16, второй инвертор 18„выход которого подключен к входу второго формирователя 19 короткого импульса, выход которого подключен к второму (управляющему) входу цифрового компаратора 20.

Источник 11 опорного напряжения подключен к второму входу интегратора 5 через второй ключ 10, управляющий вход которого подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ 9. Генератор 14 импульсов постоянной частоты подключен к второму входу второго элемента И 15. Намагничивающая система 1 может представлять собой, о например, намагничивающую катушку, охватывающую направляющий желоб 24 и включенную в цепь источника постоянного тока, Измерительный преобразователь 2 может представлять собой, например, круглую индукционную катушку, охватывающую направляющий желоб

24 и расположенную за намагничивающей системой 1 по ходу движения контролируемых изделий 22 и 23.

Напряжения прямого и обратного срабатывания первого компаратора 4 практически равны и равны напряжению общей шины устройства. Напряжение прямого срабатывания второго компаратора 6 установлено ранным UI (фиг, 2), Величина этого напряжения определяет помехозащищенность устройства и нижнюю границу диапазона измерения вольтсекундных площадей однополярных импульсов информационного сигнала, Напряжение обратного срабатывания второго компаратора 6 установлено равным напряжению общей шины устройства, Напряжение прямого срабатывания третьего компаратора 7 установлено равным

Величина напряжения U, выбирается из условия U, 7 U„, но меньше напряжения насыщения интегратора 5. Напряжение обратного срабатывания третьего интегратора 7.установлено равным U2 ° Величина напряжения Н2 Выби рается из условия П ) U, ) О.

Устройство работает следующим образом.

В процессе движения вдоль направляющего желоба 24 контролируемые изделия 22 и 23 проходят сквозь намагничивающую систему 1, выходят из зоны действия намагничивающего поля и

5 15802 дви;ку! ся дальше в»»амягшиеншак, со-. стоянии, В процессе своего движения намагниченные контролируемые изделия

22 и 23 индуцируют на выходе измерительного преобразователя 2 ЭДСОН, (t) (фиг. 2а), поступаюцую на входы первого ключа 3 и первого компаратора 4.

В момент времени t (фиг, 2а, б), 1 когда ЭДС F, (t) превышает порог срабатывания первого компаратора 4, этот кампаратор 4 срабатывает, переходит во включенное состоячие и высоким уровнем потенциала со своего вьгхода открывает первый ключ 3 и через втоl5 рой логичеекий элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. ЭДС Е, (t) поступает на первый вход интегратора 5, на втором входе которого при этом присутствует нулевой.потенциял с ьыхода закрытого в--pc!" ключа 10, и интегриру ется ня нем. .:япряжение на выходе интегратора 5 изме»-яется по закону где К вЂ” постоянная интегрирования интегратора 5, ЗО

В момент времени t (фиг, 2в) напряжение E.+превышает порог U прямо1

ro срабатывания второго компаратора

6 и этот компаратар переходит во включенное состояние (фиг. 2г). Па перепаду напряжения логический 0" логическая "1" ня выходе второго компаратора 6, в момент времени t, первый формирователь 17 короткого импульса формирует импульс "Сброс" (фиг„ 2з), 4О который устанавливает счетчик 16 в исходное состояние, Высокий потенциал с выхода второго компаратора 6 поступает на второй вход первого логического элемента И 8, который в этот момент времени уже блокирован по своему первому входу низким уровнем напряжения с выхода первого интегратора 12, а также на второй вход второго логического эпемента ИЛИ 13, Интегратор

5 продолжает интегрировать напря»кение

Е (t) и в момент времени t напряжение F>(t,) на ега выходе превышает напряжение U, прямого срабатывания третьего компараторя 7. В момент вре55 мени t третий компяратар 7 срабаты— вает и на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения, который через первый логический элемент ИПИ 9

38 ,(pа блoE»»p у е в а»! i>» . »агi > ч е i !ъ!!!! мент И 15 (импул» сы ат генератора 14 импульсов постоянной частоты начинают поступать з счетчик 16) и открывает второй ключ 10. Напряжение Ь „с выхода источника 11 опорного напряжения через открытый второй к;»юч 10 поступает ня второй вход интегратора 5 и начинает интегрироваться на нем одновременно с напряжением Я, (t).

Величина напряжения U«, на выходе источника 11 опорного н" .пряженил устанавливается заведома большей возмаж ной амплитуды ЭДС Я „ (t), à его полярность устанавливается противоположной полярности однополярного импульса ЗЛС

E„ (t), пропускаемо:о чc; =-з пе, вый ключ 3 на интегря!op 5. Па:-там, напряжение E; (i) » я ин !е; р.;»,:р . : начиняет уменьшаться » в . ::: т »-..pe».е-ни t стя»»авится янь!»е-;!lo, б(! i Ã

/, ной величине) напряжения U„ а.ря ного срабатывания третье"o кn.".» ;.:т ря

7. В момент времени р2Тор 7 возеряцяе. . искал»!cc саста. ячие,, блокирует второй логический элемент И 15 и закрывает второй ключ

10, Импульсы .ат генератора 14»н»пул».-сов постоянной частоты перестают поступать .в счетчик 16. Интегратор 5 продолжает интегрировать лишь ЗДС Я, (t) а тех пор, пока напрякснпе !">(L на ега выходе снова {в момент времени фиг. 2в) не превышае; пс,-:аг лр.. .— маго срабатывания третьего кампярят..— ра 7. Процесс прямого и обрятнага сра-! батываний третьего ко»п»ярятара 7 мажет происходить при работе устройств ва неограниченное число ря-.е, Этот процесс (фиг. 2в, показан »»овтаряюш» . . ся три раза в течение интервалов време»»и Pt, t

Однако на выходе этого второго логического элемента ИЛИ 13 остается высокий уровень напряжения с гыхада

7 1580238 8 второго компаратора 6, поэтому интегратор 5 остается включенным. На его первом входе напряжение равно ну- лю (с выхода закрытого первого ключа 3). Низкий уровень напряжения с выхода первого компаратора 4 в момент

Времени, инвертируется инвертором

12 и разблокирует первый логический элемент И 8, высокий уровень напряжения (логическая "1") с выхода которого через первый логический элемент

ИЛИ 9 открывает второй ключ 10 и разблокирует второй логический элемент

И 15 Напряжение U „ с выхода источника 1Г опорного напряжения через открытый второй ключ 10 поступает на второй вход интегратора 5 и интегрируется на нем, а импульсы постоянной частоты f от генератора 14 через разблокированный второй логический элемент И 15 поступают в счетчик 16, Напряжение на выходе интегратора 5 уменьшается (по абсолютной величине), В том случае, когда момент времени

tg npHxopHTcH Ha Один из интервялОВ времени, когда второй ключ 10 открыт, а второй логический элемент И 15 разблокирован высоким уровнем напряжения с выхода третьего компаратора 7, такой режим работы устройства сохраняется и после возвращения третьего компаратора 7 в исходное состояние и продолжается до тех пор, пока в исходное состояние не установится второй компаратор 6, т.е, пока напряжение на выходе интегратора 5 не станет равным нулю — момент времени t, (фиг, 2в). При этом низкий уровень напряжения с ВыхОдя BTopoI О компяря 40 тора б через первый логический элемент И 8 и первый логический элемент

ИЛИ 9.закрывает второй ключ 10 и блокирует второй логический элемент И 15, Импульсы постоянной чЯстоты f с Вы 45 хода .генератора 14 прекращают поступать В счетчик 16, Низкий уровень напряжения с выхода второго компаратора

6 через второй логический элемент

ИЛИ 13 блокирует интегратор 5, По перепаду напряжения логическая "1" логический "0" на выходе второго компаратора б в момент времени (фиг, 2г), проинвертированному вторым инвертором 18, второй формирователь

19 короткого импульса формирует им55 пульс (фиг, 2и), по которому цифровой компаратор 20 сравнивает число N, записанное в счетчике 16, с предварительно установленными пределами годности контролируемых изделий по измеряемому параметру и в зависимости от результатов сравнения подает соответствующую команду на блок 21 регистрации. Устройство готово к контролю следующего изделия.

Результирующий сигнал устройства (число N, записанное в счетчике 16) пропорционален максимальному магнитному потокосцеплению контролируемого изделия и измерительного преобразователя. Величина параметра контролируемого изделия, которая может быть измерена предлагаемым устройством, ничем не ограничена сверху, так как разрядность счетчика 16 может быть выбрана любая необходимая, в то время как у известного устройства максимальное значение магнитного потокосцепления ограничено напряжением насыщения интегратора, которое Hp может быть произвольно увеличено. Это позволяет контролировать предлагаемым устройством более широкую номенклатуру изделий (по изменению геометрических и магнитных параметров). Интегратор 5 предлагаемого устройства при ожидании очередного контролируемого изделия находится в заблокированном состоянии, Напряжение на его выходе не подвержено влиянию временного дрейфа при ожидании контролируемого изделия. Это обеспечивает более высокую точность предлагаемого устройства по сравнению с известным.

Формула изобретения

lУстройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий, содержащее намагничивающую систему, последовательно соединенные измерительный преобразователь, первый ключ, интегратор и второй компаратор, последовательно соединенные первый инвертор, первый элемент И и первый элемент ИЛИ; первый компаратор, входом соединенный с выходом измерительного преобразователя, а выходом — с управляющим входом первого ключа, источник опорного напряжения, первый формирователь, второй элемент И и блок регистрации, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения области применения, Оно снабжено третьим компаратором, генератором импульсов постоянной частоты, соединен10

1580238 д

Составитель И. Юрьева

Редактор Н. Бобкова Техред Л.Сердюкова Корректор Т. Малец

Заказ 2007

Тираж 515

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 ным с вторым входом второго элемента

И, последовательно соединенными вторым инвертором,. вторым формирователем импульсов и цифровым компаратором, вторым ключом, вторым элементом ИЛИ и счетчиком, вход третьего компаратора соединен с выходом интегратора, а выход — с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента

И и с управляющим входом второго ключа, информационный вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения, а выход — с вторым вход6м интегратора управляющий вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, выход второго компаратора соединен с входом первого формирователя,.входом второго инвертора, вторым входом первого элемента И и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выхо дом первого компаратора и входом пер вцго инвертора, выход первого формирователя соединен с установочным входом счетчика, информационный вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выход — с вторым входом

15 - цифрового компаратора, выход которого соединен с блоком регистрации.