SU1730530A1 - Устройство дл измерени толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  измерени  толщины защитных покрытий различных изделий, выполненных из ферромагнитных материалов. Цель изобретени  - повышение чувствительности устройства - обеспечиваетс  за счет исключени  вли ни  паразитных емкостей и высокочастотных помех на крутизну фронта продифференцированного импульса . Формируемые генератором 1 пр моугольные импульсы, проход  фильтр 2 нижних частот, поступают на преобразователь 3. Разностный сигнал с последнего, завис щий от рассто ни  рабочего торца преобразовател  до ферромагнитного основани , поступает на вход фазочувствитель- ного детектора 4, затем через блок 5 обработки сигналов в виде посто нного напр жени  - на вход ключа 6, управл емого импульсами генератора 1, и далее на вход компаратора 11. Импульсами генератора 1 открываетс  ключ 8, в результате чего посто нное напр жение, формируемое на выходе источника 7 опорного напр жени , поступает на вход интегрирующей цепочки 9, на выходе которой по вл етс  скачок напр жени . При этом компаратор срабатывает только в момент равенства напр жений сигналов , поступающих с блока 5 и с выхода интегрирующей цепочки 9. Получаема  длительность пр моугольного импульса на выходе компаратора 11 пропорциональна толщине защитного покрыти . Далее сигнал проходит генератор 12 пилообразного напр жени , амплитудный детектор 13 и поступает в блок 14 измерени  и индикации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. VJ 00 О ел Сл) о

Description

Изобретение относитс  к средствам неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  измерени  толщины защитных покрытий различных изделий, выполненных из ферромагнитных материалов, в частности магистральных стальных трубопроводов .

Известны устройства дл  измерени  толщины немагнитных покрытий на ферромагнитной основе, содержащие генератор, питающий измерительный датчик, к выходу которого после детектировани  подключаетс  диод с нарастающей вольт-амперной характеристикой и заданным пороговым значением. При этом напр жение, соответ- ствующее измерительному сигналу напр жени  в нулевой точке, устанавливают вблизи точки нарастани  характеристики диода, задава  тем самым линейную зависимость измерительного тока от толщины контролируемого защитного покрыти .

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  электромагнитный толщиномер, содержащий последовательно соединенные генератор пр моугольных импульсов, фильтр нижних частот, электромагнитный преобразователь, фазочувствительный детектор , блок обработки сигнала, компаратор , блок измерени , последовательно соединенные источник опорного напр же- ни , ключ и четырехполюсник, состо щий из пассивных элементов.

В этом толщиномере в качестве четырехполюсника используетс  дифференцирующа  цепочка, что не обеспечивает достаточной чувствительности из-за вли ни  паразитных емкостей и высокочастотных помех на крутизну фронта продифференцированного импульса.

Целью изобретени   вл етс  повыше- ние чувствительности за счет исключени  вли ни  паразитных емкостей и высокочастотных помех на крутизну фронта продифференцированного импульса.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство, содержащее источник питани , выполненный в виде генератора пр моугольных импульсов, электромагнитный преобразователь, блок обработки сигналов, последовательно соединенные источник опорного напр жени , ключ и четырехполюсник , компаратор и блок измерени  и индикации , снабжено фильтром нижних частот, выходом соединенным с входом электромагнитного преобразовател , фазо- чувствительным детектором, входом соединенным с выходом электромагнитного преобразовател , а выход - с входом блока обработки сигналов, дополнительным ключом , входом соединенным с выходом блока

обработки сигналов, а выходом - с входом компаратора , и последовательно соединенным генератором пилообразного напр жени , вход которого соединен с выходом компаратора, и амплитудным детектором, выход которого соединен с входом блока измерени  и индикации , а четырехполюсник выполнен в виде интегрирующей цепочки с узлом сброса, вход интегрирующей цепочки  вл етс  входом четырехполюсника, а ее выход  вл етс  выходом четырехполюсника и соединен с вторым входом компаратора, выход источника питани  соединен с входом фильтра нижних частот, узла сброса и вторыми входами фазочувствительного детектора и ключей .

На чертеже представлена блок-схема устройства дл  измерени  толщины немагнитных покрытий на ферромагнитной основе .

Устройство содержит последовательно соединенные источник питани , выполненный в виде генератора 1 пр моугольных импульсов, фильтр 2 нижних частот, электромагнитный преобразователь 3, фазочувствительный детектор 4, блок 5 обработки сигналов, ключ 6, а также последовательно соединенные источник 7 Опорного напр жени , ключ 8, интегрирующую цепочку 9 с узлом 10 сброса, компаратор 11, генератор 12 пилообразного напр жени , амплитудный детектор 13 и блок 14 измерени  и индикации.

Выход генератора 1 подключен к управл ющим входам ключей бивузла 10сброса, а также фазочувствительного детектора 4. Выход ключа б подключен к одному из входов компаратора 11.

Устройство работает следующим образом .

Формируемые генератором 1 пр моугольные импульсы частотой 400 Гц поступают на вход фильтра 2 нижних частот, резко ослабл ющего сигналы более высоких частот, и электромагнитный преобразователь 3, представл ющий собой ферритовый стержень диаметром 6-7 мм, длиной 45 - 48 мм, на который намотаны генераторна  обмотка 1000 витков и две измерительные по 400 витков, включенные встречно. Преобразователь 3 запитываетс  синусоидальным током, получаемым на выходе фильтра 2. Разностный сигнал, полученный на измерительных обмотках преобразовател , величина которого зависит от рассто ни  его рабочего торца (прикладываемого к поверхности защитного покрыти ) до ферромагнитного основани , поступает на вход фазочувствительного детектора 4, управл емого пр моугольными

импульсами генератора 1. С выхода детектора сигнал поступает в блок 5 обработки сигналов, откуда в виде посто нного напр жени  поступает на вход ключа б, управл емого импульсами генератора 1. Получаемые на выходе ключа 6 пр моугольные импульсы , по амплитуде пропорциональные величине сигнала с блока 5, поступают на вход компаратора 11.

Пр моугольными импульсами генерато- ра 1 открываетс  ключ 8, в результате чего посто нное напр жение, формируемое на выходе источника 7 опорного напр жени , поступает на вход интегрирующей цепочки , т. е. на выходе последней по вл етс  скачок напр жени . При этом на выходе цепочки образуютс  нарастающие экспоненциальные импульсы, измен ющиес  по закону:А

Ui U0-(1-e),

где t - врем  от начала цикла,

т - посто нна  времени интегрирующей цепочки 9;

Uo - посто нное напр жение на выходе блока 7.

Характеристика преобразовател  3 в среднем близка к экспоненте и с учетом прохождени  сигнала через блок 5 может быть записана в виде

-,

U2 U0-(1-e ),

„где h - измер ема  толщина покрытий;

а- коэффициент равный 0,2 - 0,3 (в диапазоне толщин покрытий 5-12 мм).

Ввиду того, что срабатывание компара- тора происходит в момент равенства напр жений DI и U2, получаема  длительность пр моугольного импульса на выходе компаратора 11 пропорциональна толщине защитного покрыти .

Этот импульс поступает на вход генератора 12 пилообразного напр жени , амплитуда сигнала на выходе которого пропорциональна длительности импульса. Сигнал с выхода блока 12 поступает на вход амплитудного детектора 13, на выходе которого формируетс  посто нное напр жение, соответствующее толщине измер емого защитного покрыти . С выхода блока 13 сигнал поступает в блок 14, где осуществл етс  измерение и индикаци  в виде окончательных показаний толщиномера.

При настройке устройства возможна регулировка посто нной времени интегрирующей цепи.

Использование в качестве четырехполюсника интегрирующей цепочки позвол ет не учитывать емкостную составл ющую входного сопротивлени , так как дл  интегрирующей цепи всегда эта составл юща  немного меньше накопительной емкости интегрирующей цепи. Кроме того, можно не учитывать внутреннее сопротивление источника входного напр жени , поскольку оно включено последовательно с большим сопротивлением цепи.

Вли ние изменени  сопротивлени  нагрузки легко устран етс  путем подключени  к выходу цепи каскадов с высоким входным сопротивлением (например, на полевых транзисторах).

Использование только генератора пр моугольных импульсов (питающего преобразовател ) дл  управлени  ключами, узлом сброса и фазочувствительным детектором позвол ет упростить работу устройства. Схема управлени  легко реализуетс  при использовании в качестве ключей и узла сброса серийно выпускаемых микросхем (например, К651КТЗ).

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Устройство дл  измерени  толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании, содержащее источник питани , электромагнитный преобразователь, блок обработки сигналов, последовательно соединенные источник опорного напр жени , ключ и четырехполюсник, компаратор и блок измерени  и индикации, отличающеес  тем, что, с целью повышени  чувствительности, оно снабжено фильтром нижних частот, выходом соединенным с входом электромагнитного преобразовател , фазочувствительным детектором, входом соединенным с выходом электромагнитного преобразовател , а выходом - с входом блока обработки сигналов, дополнительным ключом, входом соединенным с выходом блока обработки сигналов, а выходом - с входом компаратора, и последовательно соединенными генератором пилообразного напр жени , вход которого соединен с выходом компаратора, и амплитудным детектором , выход которого соединен с входом блока измерени  и индикации, а четырехполюсник выполнен в виде интегрирующей цепочки с узлом сброса, вход интегрирующей цепочки  вл етс  входом четырехполюсника , а ее выход  вл етс  выходом четырехполюсника и соединен с вторым входом компаратора, выход источника питани  соединен с входом фильтра нижних частот узла сброса ы вторыми входами фазочувствитель- ного детектора и ключей.
2. 2. Устройство по п. 1,отличающее- с   тем, что источник питани  выполнен в виде генератора пр моугольных импульсов.