Пристрій вихрострумового контролю параметрів виробів

1. Пристрій вихрострумового контролю параметрів виробів, що складається з генератора синусоїдальних коливань, вихід якого через вихрострумовий перетворювач, попередній підсилювач і формувач з'єднаний з вимірювальним входом фазометра, другий вихід генератора через фазообертач і формувач з'єднаний з опорним входом фа 3 відома схема має низьку стабільність через наявність вибіркових каскадів, а також складна при настроюванні. Метою запропонованого способу є підвищення точності вимірювання параметрів виробів. Мета досягається тим, що пристрій вихрострумового контролю параметрів виробів складається з генератора синусоїдальний коливань, вихід якого через вихрострумовий перетворювач, попередній підсилювач і формувач з'єднаний з вимірювальним входом фазометру, а другий вихід генератора через фазообертач і формувач з'єднаний з опорним входом фазометру, вихід якого з'єднано з індикатором. При цьому формувачі вимірювального і опорного каналів виконані у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача і гістерезисного компаратора на операційному підсилювачі з додатнім зворотним зв'язком, а фазометр виконаний у вигляді послідовно з'єднаних схеми перетворення різниці фази в часовий інтервал на логічній схемі і інтегрувального кола. Схема перетворення різниці фази в часовий інтервал може бути виконана на логічній схемі «АБО-НІ» або на логічній схемі «Виключальне АБО». На фіг. 1 представлено функціональну схему пристрою вихрострумового контролю параметрів виробів. Пристрій вихрострумового контролю параметрів виробів складається з генератора синусоїдальний коливань 1, вихід якого через вихрострумовий перетворювач 2, попередній підсилювач 3 і формувач 4 з'єднаний з вимірювальним входом фазометру 7. Другий вихід генератора 1 через фазообертач 11 і формувач 12 з'єднаний з опорним входом фазометра 7. При цьому формувач 4 вимірювального каналу виконаний у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача 5 і гістерезисного компаратора 6 на операційному підсилювачі з додатнім зворотним зв'язком. Формувач 12 опорного каналу також виконаний у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача 13 і гістерезисного компаратора 14 на операційному підсилювачі з додатнім зворотним зв'язком (фіг. 1). Фазометр 7 виконаний у вигляді послідовно з'єднаних схеми перетворення різниці фази в часовий інтервал на логічній схемі 8 і інтегрувального кола 9. Вихід інтегрувального кола 9 з'єднано з індикатором 10. Схема перетворення різниці фази в часовий інтервал може бути виконана на логічні схемі «АБО-НІ» або логічні схемі «Виключальне АБО». Розглянемо роботу пристрою вихрострумового контролю параметрів виробів на прикладі фазового вимірювача питомої електропровідності. За допомогою вихідної напруги генератора синусоїдальних коливань 1 в первинній обмотці вихрострумового перетворювача 2 створюється струм збудження робочої частоти, який наводить в контрольованому об'єкті (не показано) вихрові струми. Амплітуда і фаза вихрових струмів і, відповідно, амплітуда і фаза сигналу на вторинній обмотці вихрострумового перетворювача 2 залежить від питомої електропровідності контрольованого матеріалу і зазору між вихрострумовим перетворювачем 2 і контрольованою поверхнею. При цьому, вибором робочої точки забезпечують ре 58670 4 жим від троювання від впливу зазору, при якому фаза сигналу буде залежати переважно від питомої електропровідності. Сигнал вихрострумового перетворювача 2 після підсилення за допомогою попереднього підсилювача 3 надходить на вхід формувача 4 у вигляді послідовно з'єднаних підсилювача 5 і гістерезисного компаратора 6, за допомогою яких із синусоїдального сигналу формується прямокутний імпульс, положення фронтів якого залежить від значення фазового кута сигналу вихрострумового перетворювача 2. З виходу гістерезісного компаратора 6 прямокутний сигнал надходить на вимірювальний вхід фазометра 7. На опорний вхід фазометра 7 надходить прямокутний сигнал, який сформовано з сигналу генератора 1 за допомогою формувача 12 у вигляді підсилювача 13 і гістерезисного компаратора 14. При цьому фаза сигналу і, відповідно, положення фронтів прямокутного імпульсу в опорному каналі можна змінювати за допомогою фазообертача 11 для регулювання нуля пристрою. Фазометр 7 виконано за принципом перетворення фазового кута сигналу в інтервал часу [5]. Суть цього принципу полягає в визначенні затримки сигналів в часі, яку зазвичай визначають за моментами перетину сигналами нульового рівня. Перевагою цього способу є лінійне перетворення фазового зсуву у напругу, незалежність результатів вимірювання від частоти вхідних сигналів і відносна простота реалізації. Відомо, що недоліком таких схем є низька завадостійкість, так як шуми і вищі гармоніки можуть значним чином впливати на часові інтервали, що формуються за перетином нульового рівня [5]. При цьому можуть формуватися паразитні осциляції, які перешкоджають точному вимірюванню фази. Тому від цього способу побудови фазометрів часто відмовлялися на практиці. Для зменшення цього недоліку в нашому пристрої у формувачах 4 і 12 після підсилювачів 5 і 13 введено гістерезисні компаратори 6 і 14 відповідно. Компаратори 6 і 14 виконано на операційному підсилювачі з додатнім зворотним зв'язком. З такими компараторами прямокутні імпульси формуються не по перетинанню нульового рівня, а по моменту часу, коли амплітуда сигналу перетинає додатній і від'ємний пороги. Це знімає проблему паразитних осциляцій при формуванні прямокутних імпульсів. Фазометр, а точніше схему формування імпульсу, довжина якого відповідає фазовому зсуву сигналу, в цьому випадку можна побудувати на логічних схемах. Відомі фазометри на тригерній схемі, яка керується ключем [5]. Але в різних варіантах нашого пристрою використані логічна схема «АБОНІ» або логічна схема «Виключальне АБО». Прямокутні сигнали на виході формувачів 4 і 12 зміщені на величину, пропорційну різниці фази вимірювального і опорного сигналів. Коли ці сигнали подають на логічну схему 8, на її виході формуються сигнали, тривалість яких пропорційна різниці фази сигналів. Ці імпульси інтегрують за допомогою інтегрувального копа 9 і отримують постійну напругу, яка пропорційна різниці фази сигналу, яку вимірюють індикатором 10. При побудові фазового вимірювача електропровідності (фіг. 1) фаза сигналу вихрострумового перетворювача залежить 5 58670 від питомої електропровідності контрольованого матеріалу. Аналогічним чином, на базі запропонованого технічного рішення можуть бути реалізовані інші вихрострумові прилади, в основу яких покладено фазовий спосіб обробки сигналу вихрострумового перетворювача, зокрема, прилад для вимірювання товщини листових матеріалів із неферомагнітних матеріалів, прилад для вимірювання товщини діелектричних покриттів або дефектоскоп. Для цього під час настроювання вибирають робочу точку таким чином, щоб фаза сигналу найбільш змінювалась при змінах контрольованого параметра і була малочутлива до зміни заважаючого параметру. Запропонована корисна модель використана при розробці портативного вихрострумового вимірювача питомої електропровідності алюмінієвих сплавів, яку використовують для контролю змін структури алюмінієвих сплавів авіаційних конструкцій, а також при розробці макету фазового вимірювача товщини діелектричних покриттів [6]. Література Комп’ютерна верстка Л. Купенко 6 1. Патент 5508610 США, МКИ G01N27/72, G01R33/12,. G01R33/12 Electrical conductivity tester and methods thereof for accurately measuring timevarying and steady state conductivity using phase shift detection / R. K. Feeney, A. Rohatgi, D. Hertling; Georgia Tech Research Corp. - № 985635; Заявл 3.12.92; Опубл. 16.04.96; - 13 с. 2. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю. Г. Электромагнитная дефектоскопия. - М.: Машиностроение, 1980. - 232 с. (стор. 106-107). 3. Дорофеев А. Л. Индукционная структуроскопия . - М.: Энергия, 1973. - 232 с. (стор. 49-50). 4. Измеритель электропроводности ИЭ-ТМ. Паспорт АШФ 2.008.002 ПС. - ОЗ ФМИ. - 1978. 5. Куц Ю.В., Щербак Л.М. Статистична фазометрія. - Тернопіль: Тернопільський держ. університет ім. І. Пулюя. - 2009. - 383 с. 6. Механіка руйнування і міцність матеріалів: довідн. посібник / Під. заг. ред. ВВ. Панасюка, Т. 9: Міцність і довговічність авіаційних матеріалів та елементів конструкцій / О.П. Осташ, В.М. Федірко, В.М. Учанін та ін. - Львів: Вид-во «Сполом», 2007. 1068 с. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601