Устройство для определения координат металлических протяженных изделий

 

Изобретение относится к неразрушающеМу контролю и обнаружению электропроводящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, а таюке и в других отраслях народного хозяйства , где необходимо определить координаты линейных проводящих изделий, а также проводников ,по которым протекает переменный ток. Цель изобретения - повышение разрешающей способности и точности определения координат. Устройство снабжено модулятором, интегратором и управляемым фазрсдвигающим блоком с дополнительИзобретение относится к неразрушающему контролю и обнаружению электропроводящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, где необходимо определять координаты металлических протяженных изделий, а также проводников, по которым протекает переменчый ток. Известны устройства для обнаружения электропроводящих изделий, основанные на методе вихревых токов, к которых измерительным индикатором, а возбуждающая катушка выполнена неподвижной в виде протяжённых рамок с одинаковой длиной протяженных и разной длиной коротких сторон, расположенных так, что одни длинные стороны рамок плотно прилегают друг к другу, а другие равномерно распределены в пространстве в од ной плоскости, при этом плотно прилегающие стороны рамок экранированы. Ось вращения Измерительной катушки расположена параллельно протяженным сторонам рамок. Высокочастотный генератор подключён к возбуждающей катушке через модулятор, к модулирующему вхсду которого подключен выход фазосдвигающего блока с дополнительным индикатором , вход которого подключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а интегратор включен между амплитудным детектором и индикатором. Устройство позволяет значительно повысить точность определения координат металлических протяженных изделий за счет создания специальной топологии возбуждающего эгёктромагнитного поля и использования вихретокового преобразователя в качестве множительного устройства при реализации анализатора спектра. 2 ил. ный элемент вихретокового. преобразователя выполнен в виде круглой или квадратной рамки. К основным недостаткам этих устройств следует отнести то, что они не позволяют определить координаты электропроводящего изделия, а только фиксируют его наличие. Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее высоком а ст от (Л С VI ю со ю о ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874970/28 (22) 10.08,90 (46) 07.02.93. Бюл. ¹ 5 (71) Московский институт приборостроения (72) С.Ф.Лазарев (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий, Спрасочник в 2-х кн./Под ред. проф. В,В,Клюева. М.: Машиностроенйе, 1986, т, 2. с. 83.

Авторское свидетельство СССР № 506754, кл. G 01 В 7/30, 1976. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КООРДИНАТ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и обнаружению электропроводящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, а также и в других отраслях народного хозяйства, где необходимо определить коордйнаты линейных проводящих иэделий, а также проводников,по которым протекает переменный ток. Цель изобретения — повышение разрешающей способности и точности определения координат, Устройство снабжено модулятором, интегратором и управляемым фазосдвигающим блоком с дополнительИзобретение относится к неразрушающему контролю и обнаружению электропроводящих изделий и может быть использовано в приборостроительной и машиностроительной промышленностях, где необходимо опре. делять координаты металлических протяженных изделий, а также проводников, по которым протекает перемен ый ток.

Извеетны устройства для обнаружения электропроводящих изделий, основанные на методе вихревых токов, в которых измеритель„„5UÄÄ 1793202 А1 ным индикатором, а возбуждающая катушка выполнена неподвижной в виде протяженных рамок с одинаковой длиной протя кенных и разной длиной коротких сторон, расположенных так, что одни длинные стороны рамок плотно прилегают друг к другу, а другие равномерно распределены в пространстве в од ной плоскости, при этом плотно прилегающие стороны рамок экранированы. Ось вращения йзмерительной катушки расположена параллельно протяженным сторонам рамок. Высокочастотный генератор подключен к возбуждающей катушке через модулятор, к модулирующему вхсду которого подключен выход фазосдвигающего блока с дополнительным индикатором, вход которого под- . ф ключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а интег- (/) ратор включен между амплитудным детектором и индикатором. Устройство позволяет значительно повь.сить точность Я определения координат металлических протяженных изделий эа счет создания специальной топологии возбуждающего эгектромагнитного поля и использования вихретокового преобразователя в качестве ) множительного устройства при реализации (Ъ анализатора спектра, 2 ил. К)

О

; сЭ ный элемент вихретокового. преобразователя выполнен в виде круглой или квадратной д рамки.

К основным недостаткам этих устройств следует отнести то, что они не позволяют определить координаты электропроводящего изделия, а только фиксируют его наличие.

Известно устройство, выбранное в качестве прототипа, содержащее высокоч а ст от1793202 ный генератор, вихретоковый преобразова- ненную в виде неподвижных протяженных тель с возбуждающей и измерительными ка- рамок с одинаковой длиной протяженных и тушками, преобразователь угла вращения в разной длиной коротких сторон, располоэлектрический сигнал, кинематически свя- женных так, что одни длинные стороны разанный с электроприводом, и подключен- 5 мок плотно прилегают друг к другу, а другие ные к измерительной катушке равномерно распределены в пространстве последовательно соединенные усилитель, в одной плоскости, При этом плотно прилеамплитудный детектор и индикатор, гающие стороны рамок экранированы элекОднако это устройство не позволяет оп- тропроводящим экраном 2. ределить координаты расположения метал- 10 Измерительная катушка 3 установлена лических протяженных изделий, поскольку с возможностью вращения и кинематически осуществляется только" измерение состав- связана с электроприводом и преобразоваляющих, которые ортогональны по отноше- телем угла вращения в электрический сигнию к возбуждающей катушке. нал, который на фиг,1 условно не показан.

Целью изобретения является повыше- 15 Ось вращения измерительной катушки ориние разрешающей способностй и точности ентирована параллельно оси протяженного определения координат. металлического изделия 4. Контролируемое

Для этого устройство для определения протяженное металлическое изделие 4 координат металлических протяженных из- представлено в виде линейного проводниделий, содержащее высокочастотный гене- 20 ка. ратор, вихретоковый преобразователь с Блок-схема устройства для определевозбуждающей и измерительной катушка- ния координат металлических протяженных ми, преобразователь угла вращения в алек- изделий (фиг,2) содержит высокочастотный трический сигнал, кинематически генератор 5, модулятор 6, управляемый фасвязанный с электроприводом, и подклю- 25 зосдвигающий блок 7 с дополнительным инченный к измерительной катушке, последо- дикатором 13, преобразователь 8 угла вательно соединенные усилитель, вращения в электрический сигнал, кинемаамплитудный детектор и индикатор, снаб- тически связанный с электроприводом 9 для жено модулятором, включеннйм между вы- вращения измерительной катушки 3 вихресокочастотным генератором и 30 токового преобразователя, усилитель 10, возбуждающей катушкой, интегратором, амплитудный детектор 11, интегратор 12 и включенным между амплитудным детекто- индикатор 14. ром и индикатором, управляемым фазосд- Устройство работает следующим обравигающим блоком и подключенным к его зом, выходу дополнительным индикатором, воз- 35 Высокочастотный ток i I> sin м с генебуждающая катушка выполнена в виде рас- ратора 5, промодулированный по амплитуде положенных в одной плоскости вытянутых в модугяторе 6 синусоидальной функцией, прямоугольных рамок с одинаковой дли - поступающей от преобразователя угла враной больших сторон и разной длиной ко- щения 8, имеет вид ротких, все рамки сопряжены одной 40 1(т)=1„(1 — à sin(Qt+ у))э пал, длинной стороной, а вторые длинные старо- где а — коэффициент модуляции. йы рамок распределены в плоскости катуш- Этот сигнал, фаза rp которого регулируки с равным шагом, сопряженные стороны ется управляемым фазосдвигающим блоком рамок экранированы, измерительная ка- 7, поступает на возбуждающую катушку 1. В тушка установлена с возможностью враще- 45 результате в зоне контроля создается квазиния посредствам привода вокруг оси. однородное электромагнитное поле, возпараллельной длинным сторонам рамок, буждагощее в протяженном металлическом вход фазосдвигающего блока подключен к изделии 4, представленном в виде провод- . выходу преобразователя угла вращения в ника, амплитудно-модулированный переэлектрическийсигнал,аеговыходсоединен 50 менный ток, амплитуда низкочастотной с управляющим входом модулятора, составляющей которого изменяется по сиПроведенные патентные и литератур- нусоидальномузакону. Сизмерительнойканые исследования показали, что аналогов тушки 3, приводимой во вращение предложенным существенным отличитель- электроприводом 9, сигнал будет представным признакам нет. 55 лять собой сложную периодическую функНа фиг.1 представлена конструкция цию, промодулированную по амплитуде вихретокового преобразователя; на фиг.2 — синусоидальным низкочастотным током. блок-схема устройства, После прохождения через усилитель 3 и

Вихретоковый преобразователь (фиг.1) амплитудный детектор 11 сигнал U(t) = l f(t содержит возбуждающую катушку 1, выпол1793202

+ Т) sin(Qt+ rp) ) интегрируется в интеграторе 12. Напряжение на выходе интегратора будет соответствовать амплитуде первой гармоники гл

Аа- д 3 f(t+ T) sin(Qt+ p))dt.

Изменяя фазу ф в управляемом фазосдвигающем блоке 7 до тех пор, пока амплитуда первой гармоники не будет максимальна, фиксируют значение фазы на дополнительном индикаторе 11. Оно соответствует направлению вектора, проходящего через ось вращения измерительной катушки и ось контролируемого протяженного изделий (фиг.1). Значение, обратно и роФормула изобретения

Устройство для определения координат металлических протяженных изделий, содержащее высокочастотный генератор, вихретоковый преобразователь с возбуждающей и измерительной катушками, преобразователь угла вращения в электрический сигнал, кинематически связанный с электроприводом, и подключенные к измерительной катушке последовательно соединенные усилитель, амплитудный детектор и индикатор, от л и ч а ю щ ее с я тем, что,с целью повышения разрешающей способности и точности определения координат, оно снабжено модулятором, включенным между высокочастотным генератором и возбуждающей катушкой, интегратором, включенным между амплитудным детектором и индикапорциональное амплитуде первой гармоники, которое соответствует расстоянию до металлического изделия, индуцируется на индикаторе 14.

5 Преимущество предлагаемого устройства по сравнению с известными заключается в том, что оно позволяет значительно повысить точность определения координат . металлических протяженных изделий за

10 счет создания специальной топологии возбуждающего электромагнитного поля и использования вихретокового преобразователя в качестве множительного устройства при реализации анализатора

15 спектра. тором, управляемым фазосдвигающим блоком и подключенным к его выходу дополнительным индикатором, возбуждающая катушка выполнена в виде расположенных в одной плоскости вытянутых прямоугольных рамок с одинаковой длиной больших сторон и разной длиной коротких, все рамки сопряжены одной длинной стороной, а вторые длинные стороны рамок распределены в плоскости катушки с равным шагом; сопряженные стороны рамок экранированы; измерительная катушка установлена с возможностью. вращения посредством привода вокруг оси, параллельной длинным сторонам рамок, вход фазосдвигающего блока подключен к выходу преобразователя угла вращения в электрический сигнал, а его выход соединен с управляющим входом модулятора.

1793202

Составитель С.Лазарев

Техред M.Moðlåíòàë Корректор Н.Слободяник

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 493 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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