Цифровой электромагнитный толщиномер

 

птМ48В©-1

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 14.12.76 (21) 2429021/25-28 (51) М. Кл. -

G О! В 7/06 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень ¹ 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (53) УДК 620.179.14 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Г. Брандорф и В. Л. Котляров (71) Заявители Львовский ордена Ленина политехнический институт и Львовский лесотехнический институт (54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ

ТОЛЩИ НОМЕР

Изобретение относится к средствам электромагнитной размерометрии и может быть использовано для контроля толщины материалов и изделий в машиностроении с преобразованием его результатов в цифровой код.

Известен электромагнитный толщиномер, содержащий электроиндуктивный экранный преобразователь и связанный с ним индикатор сигналов (1).

Однако точность контроля на некоторых участках недостаточная из-за нелинейности характеристики взаимодействия преобразователя с контролируемым образцом материала.

Известен цифровой электромагнитный толщиномер, содержащий блок синхронно коммутируемых излучающих и приемных электроиндуктивных преобразователей и связанный с ними блок цифровой индикации сигналов (2).

Однако точность и производительность контроля им недостаточные, так как синхронная коммутация производится посредством громоздкого и сложного электромеханического устройства, а блок цифровой индикации выполнен по компенсационной схеме с нуль-органом, нестабильность которой относительно велика.

Цель1о изобретения является повышение производительности и точности контроля, для чего излучающие преобразователи составлены из нескольких пар катушек, выполненных и включенных между собой так, что в направлении по оси, проходящей через катушки, создана траектория перемещения «нулевой» напряженности магнитного поля, а блок цифровой индикации сип1алов выполнен в виде последовательно связанных генератора тактовых сигналов, фазочувствптельного детектора, регистра и счетчиков импульсов.

Рекомендуется с целью повышения надежности толщиномера каждую пару катушек выполнить в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном расстоянии друг от друга, витки на которы.: образуют плоские контуры.

На чертеже представлена структурная схема толщиномера.

Толщиномср содержит источник 1 тока, подключаемый с помощью коммутатора 2 к дисковым катушкам 3 излучающих преобразователей, жестко коаксиально укрепленным в корпусе 4 источника, наложенного на поверх11ость 5 объекта 6 контроля.

К управляющему входу коммутатора 2 черсз дешифратор 7 подключен выход счетчика 8. На другую сторону 9 объекта 7 наложен корпус 10 приемника (соосно с кор,(i54850 пусом i), содсржащий дисковые элсктроIIII j1 гивныс прис. ныс прсооразоватсли 11, закрсп.-гсш1ыс в нем жестко коаксиально.

PaccI oIIIILIe iIc>I py соседними 1 агушками 3 (их голщнпа) равна, например, 1 мм, тот же пара метр д.l я ка Г> LLIcк преоор азоватс лей l l равен, Ilallpllwlcp, 1,1 мм, что обссне швает дискретность отсчета, например, 0,l мм. Катушки преобразователей 11 через коммутатор 12 подключены к фазочувствитсльному детектору 13. Управляющие входы коммутатора 12 через дешифратор

14 подк.почены к выходам счетчика 15. Выход счетчика 8 подключен к входам регистра 16, выходы которого и выходы счетчика

15 подключены к старшим и младшим разрядам цифрового индикатора 17. Выход источника 1 тока соединен с входом фазочувствительпого детсктора 13 и делителя 18 часто)ы, выход которого соединен с входом схемы 19 управления. Выход детектора 13 подключен к схеме 19 управления с генератором "àêòîâûõ импульсов, а выходы этой схемы соединены с входами «сброс» и

«счет» счетчиков 9 и 15 и с входом «перенос» регистра 1б.

Работает толп1иномср следующим образом.

Вначале импульс «сброс» с выхода схемы 19 управления устанавливает в «О» счетчик 15 и в состояние, соответствующее макси»aльной измеряемой толщине, счетчик 8. При этом, через коммутатор 2 к выходу источника 1 тока подключается первая (ближайшая к поверхности 5 объекта 7 контроля) дисковая катушка 3, а через коммутатор 12 к входу фазочувствительного детектора 13 последняя наиболее удаленная От поверхности 9 объекта 7 контроля дисковая катушка индуктивного преобразователя 11. Благодаря тому, что дисковая катушка 3 состоит из внешней и внутренней спиралей, включенных встречно и обтекаемых одним и тем >ке током, распределение поля по ее оси таково, что в определенной точке от ее поверхности поле равно нулю. Соотношением витков и радиусов спиралей расстояние от плоскости катушки

3 до точки нулевого поля выбрано таким, что эта точка располагается дальше от поверхности 9 объекта 7, чем включенная в начальный момент последняя катушка преобразоватсля 11. После этого генератор тактовых импульсов схемы 19 управления подает на вход счетчика 8 импульсы, каждый из которых уменьшает состояние счетчика на 1. Благодаря связи схемы 19 управления через делитель 18 частоты с входом источника 1 тока излучающие катушки 3 поочередно переключаются при переходе через нулевое значение намагничивающего тока, что исключает переходные процессы становления этого тока (с учетом большого выходного сопротивления источника 1 тока). При этом переключения проь

1О

>;>

65 lcpcз зад11ннос кО.111 1ccтвo IIcp140 lUB тока (равное коэффициенту деления, Lc;IIIIc»sI 18), что исключает влияние переходных процессов в приемном тракте толщнномера. Поочередное переключение катушек 3 приводит к тому, что точка нулеього поля дискретно, с шагом, например, l мм перемещается в сторону Обьекта 7.

Таким образом, по оси, проходящей через катушки 3 и катушки преобразователей 11, создается траектория перемещения

«нулевой» напряженности магнитного поля.

11ри пересечении этой точкой плоскости наиболее удаленной катушки преобразователя 11 фаза его выходного сигнала меняется на 180, что вызывает изменение полярности сигнала фазочувствительного детектора 13. Это приводит к тому, что схема 19 управления подает в регистр 16 импульс «перенос» и состояние счетчика 8 переносится в регистр, где запоминается значение старших разрядов толщины объекта 7. Затем импульсы счета поступают на входы счетчиков 8 и 15 одновременно. При этом точка нулевого поля продолжает дискретно перемещаться в сторону объекта, как и ранее, с шагом, например, 1 мм, а коммутатор 12 переключает преобразователь 11 также в сторону обьекта 7 контроля с шагом, например, 1,1 мм. Так какрасстояние между катушками преобразователя 11 на 0,1 мм больше, чем между катушками 3, то вновь включенная коммутатором

12 катушка преобразователя 11 оказывается на 0,1 мм ближе к точке нулевого поля, чем предыдущая, т. е. переключаемые катушки преобразователя 11 как бы «догоняют» точку нулевого поля с дискретностью

О,1 мм. Когда в результате очередного переключения катушек 3 и катушек преобразователя 11 очередная подключенная коммутатором 12 к входу фазочувствительного детектора 13 катушка преобразователя

11 окажется ближе к объекту 7 контроля, чем точка нулевого поля, полярность на выходе фазочувствительного детектора 13 опять изменится на 180, что вызовет прекращение подачи счетных импульсов со схемы 19 управления. При этом в счетчике

15 находятся младшие разряды значения толщины Объекта 7.

Цифровой индикатор 17 будет отобра>кать результат измерения толщины объекта 7 контроля, старшие разряды которого записаны в регистре 1б, а младшие — в счетчике 15.

При контроле толщины непроводящих объектов допустимо использование частоты намагничивающего тока источника 1 порядка 104 — 105 Гц, при коэффицифнциенте деления делителя 18 частоты порядка 2 - — 2, что достаточно для исключения влияния переходных процессов в приемном тракте толщиномера, и при количестве дисковых катушек порядка 10"-, что до654850 статочно для контроля значительных толщин, максимальное время измерения составит порядка 4 — 80 м/сек, что минимум на два порядка меньше быстродействия известных толшиномеров. Функциональные уз- 5 лы схемы (12 — 18 и 7,8) могут быть выполнены на интегральных схемах.

Катушки 3 и катушки преобразователя 11 выполнены в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном рас- 10 стоянии друг от друга, витки на которых образуют плоские контуры. Последние могут быть выполнены методами печатного монтажа или другими методами основанными на нанесении электропроводяших ма- 15 териалов на диэлектрик.

Формула изобретения

1. Цифровой электромагнитный толщино- 20 мер, содержащий блок синхронно-коммутируемых излучающих и приемных электроиндуктивных преобразователей и связанный с ними блок цифровой индикации сигналов, отл ича ющийся тем, что, с це- 25 лью повышения производ1гтсльностп и точности контроля, излучаюьцис прсобра.зователи составлены из нескольких II lp кат\ шек, выполненных и вклю-IQIIHIIx между собой так, что в направлении Iio ocH, проходящей через катушки, создана траектория перемещения «нулевой» напряженности магнитного поля, а блок цифровой индикации сигналов выполпсн в виде последовательно связанных генератора тактовых сигналов, фазочувствитсльного детектора, регистра и счетчиков импульсов.

2. Толщиномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения надежности, каждая пара катушек выполнена в виде плоских диэлектрических оснований, установленных на заданном расстоянии друг от друга, витки на которы., образуют плоские контуры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидстельство СССР № 358607, кл. G 01 В 7(06, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № 491022, кл. G 01 В 7/06, 1973.

654850

Составитель А. Духаннн

Техред Л. Камышникова

Редактор T. Морозова

Корректор Е. Хмелева

Типографии, пр. Сапунова, 2

Заказ 1150/5 Р1зд. М 258 Тираж 876 Подписное

11ПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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