Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретения относятся к контрольно-измерительной технике и могут быть использованы в промышленности для контроля линейных и угловых перемещений, величины вибрации электропроводящих объектов. Используют вихретоковый преобразователь в виде параллельного колебательного контура, который при помощи первого коммутирующего элемента периодически подключают к источнику постоянного стабильного тока для формирования в контуре собственных затухающих колебаний, при этом в качестве информативного параметра выбирают полупериод с максимальным изменением амплитуды затухающих колебаний, вызванного изменением параметров контролируемого объекта. Регистрацию изменения амплитуды производят при помощи последовательно соединенных детектора и элемента выборки-хранения. Компенсацию погрешности измерения, вызванную влиянием температуры окружающей среды на активное сопротивление катушки вихретокового преобразователя, осуществляют при помощи последовательно соединенных второго устройства выборки-хранения, усилителя напряжения и третьего коммутирующего элемента. Для этого перед отключением источника тока от вихретокового преобразователя измеряют падение напряжения на активном сопротивлении его катушки, после чего корректируют выходную величину источника тока пропорционально этому падению напряжения. Затем после отключения источника тока от вихретокового преобразователя выходную величину источника тока восстанавливают до исходного значения. Техническим результатом изобретений является повышение чувствительности, быстродействия контроля и уменьшение погрешности измерения. 2 с. и 2 з.п.ф-лы, 9 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2185617
Класс(ы) патента: G01N27/90
Номер заявки: 2000102957/28
Дата подачи заявки: 07.02.2000
Дата публикации: 20.07.2002
Заявитель(и): ООО "ГлобалТест"; Клюшев Андрей Васильевич
Автор(ы): Клюшев А.В.
Патентообладатель(и): ООО "ГлобалТест"; Клюшев Андрей Васильевич
Описание изобретения: Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в промышленности для контроля линейных и угловых перемещений, величины вибрации электропроводящих объектов.
Известен способ вихретокового контроля (см. авторское свидетельство СССР 1652894 от 10.03.89, МКИ G 01 N 27/90 "Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления". /А.Я. Пельше. Опубл. 30.05.91, Бюл. 20), заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в колебательный контур, питают гармоническим напряжением, перемещают вихретоковый преобразователь по нормали к поверхности контролируемого изделия, фиксируют выходное напряжение колебательного контура при экстремальном значении информативного сигнала, функционально связанного с выходным напряжением контура, по величине выходного напряжения судят об измеряемом параметре, при этом в качестве информативного сигнала используют изменение выходного напряжения контура во времени. Устройство содержит последовательно соединенные генератор гармонического напряжения, вихретоковый преобразователь, включенный в колебательный контур, блок обработки сигнала, блок дифференцирования, экстрематор, блок памяти, подключенный вторым входом к выходу блока обработки сигнала, привод, механически соединенный с вихретоковым преобразователем и предназначенный для его перемещения вдоль оси.
К недостаткам данного способа и устройства относится то, что для настройки на максимальную чувствительность используется механический привод, что приводит к значительному усложнению и снижению оперативности контроля. Другим недостатком способа является то, что он эффективен лишь при контроле удельной проводимости.
Известен способ вихретокового контроля (см. книгу: Физические и физико-химические методы контроля состава и свойств вещества. Метод вихревых токов. /Н.Н. Шумиловский и др. - М. - Л.: Энергия, 1966, - с.123-132), который является наиболее близким по технической сущности и взят в качестве прототипа. Способ заключается в том, что используют вихретоковый преобразователь в виде параллельного колебательного контура, который устанавливают в зоне контроля и периодически подключают к источнику питания для формирования в параллельном колебательном контуре собственных затухающих колебаний, по величине затухания которых судят об изменениях физико-механических параметров контролируемого объекта, в качестве информативного параметра используют изменение средневыпрямленного напряжения затухающих колебаний, изменением периода подключения контура к источнику питания влияют на чувствительность контроля.
Известно устройство, которое является наиболее близким по технической сущности и взято в качестве прототипа (см. книгу: Физические и физико-химические методы контроля состава и свойств вещества. Метод вихревых токов. /Н. Н. Шумиловский и др. - М. - Л.: Энергия, 1966, - с.123-132, рис. 2-5), содержащее коммутирующий элемент, соединенный первым входом с шиной питания, а выходом с входом вихретокового преобразователя, выход которого соединен с входом пикового детектора и с входом детектора средневыпрямленного значения. Выход пикового детектора соединен с первым входом мостовой схемы, а выход детектора средневыпрямленного значения соединен со вторым входом мостовой схемы, первый и второй выходы которой подключены к индикатору информативного параметра. Второй вход коммутирующего элемента соединен с выходом мультивибратора, вход которого соединен с выходом задающего генератора. В состав устройства входит также электроннолучевая трубка, служащая для визуального наблюдения за правильностью работы прибора, горизонтальные пластины которой подключены к выходу задающего генератора, а вертикальные - к вихретоковому преобразователю.
Недостатком способа является его низкая чувствительность, так как выделение информативного параметра осуществляется путем измерения средневыпрямленного значения экспоненциально затухающего гармонического колебания, что предполагает усреднение составляющих с высокой и низкой информативностью. Кроме того, способ обладает большой погрешностью измерения, вызванной влиянием температуры на активное сопротивление катушки параллельного колебательного контура.
Недостатком устройства является низкое быстродействие контроля, обусловленное относительно большой постоянной времени детектора средневыпрямленного значения, необходимой для сглаживания пульсаций, вызванных выпрямленным гармоническим сигналом с экспоненциальной огибающей. Данный недостаток не позволяет использовать устройство для вибродиагностики или в качестве датчика оборотов.
Другим недостатком устройства является отсутствие регулировки периода следования импульсов возбуждения, необходимой для настройки на максимальную чувствительность.
Решаемой технической задачей является создание способа и устройства для вихретокового контроля физико-механических параметров электропроводящих объектов с повышенной чувствительностью и быстродействием и с минимальной погрешностью измерения, вызванной изменением активного сопротивления катушки вихретокового преобразователя в результате воздействия температуры окружающей среды.
Это достигается тем, что в способе вихретокового контроля, основанном на использовании вихретокового преобразователя в виде параллельного колебательного контура, который устанавливают в зоне контроля и периодически подключают к источнику питания для формирования в параллельном колебательном контуре собственных затухающих колебаний, по величине затухания которых судят об изменениях физико-механических параметров контролируемого объекта, новым является то, что в качестве источника питания используют источник постоянного стабильного тока, который подключают к параллельному колебательному контуру и отключают от него после окончания переходного процесса, после чего величину затухания определяют путем выбора полупериода с максимальным изменением амплитуды, которая соответствует максимальной чувствительности к изменению параметров контролируемого объекта. Новым является то, что для компенсации погрешности измерения, вызванного изменением активного сопротивления катушки параллельного колебательного контура вследствие воздействия температуры окружающей среды, перед отключением источника постоянного стабильного тока от параллельного колебательного контура измеряют падение напряжения на активном сопротивлении его катушки, после чего корректируют выходную величину источника постоянного стабильного тока в зависимости от величины этого падения напряжения, после отключения источника постоянного стабильного тока от параллельного колебательного контура выходную величину источника постоянного стабильного тока восстанавливают до исходного значения.
В устройстве для осуществления способа это достигается тем, что в устройстве, содержащем первый коммутирующий элемент, выход которого соединен со входом вихретокового преобразователя, задающий генератор, новым является то, что дополнительно введены синхронизатор, преобразователь синусоиды в меандр, селектор, источник постоянного стабильного тока, выход которого соединен с первым входом первого коммутирующего элемента, и последовательно соединенные второй коммутирующий элемент, обнуляемый пиковый детектор, элемент выборки-хранения, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен со вторым выходом синхронизатора, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а первый выход соединен со вторыми входами первого коммутирующего элемента, обнуляемого пикового детектора и селектора, выход которого соединен со вторым входом второго коммутирующего элемента, вход которого соединен с выходом вихретокового преобразователя и со входом преобразователя синусоиды в меандр. Новым является то, что дополнительно введены последовательно соединенные третий коммутирующий элемент, усилитель напряжения, второй элемент выборки-хранения, первый вход которого соединен с входом вихретокового преобразователя, а второй вход - с третьим выходом синхронизатора, четвертый выход которого соединен со вторым входом третьего коммутирующего элемента, выход которого соединен с управляющим входом источника постоянного стабильного тока.
Новая совокупность существенных признаков в заявляемых способе и устройстве позволяет повысить чувствительность, быстродействие и уменьшить погрешность измерения.
На фиг.1 изображена структурная схема устройства вихретокового контроля; на фиг.2 приведены эпюры напряжения в колебательном контуре при разных расстояниях вихретокового преобразователя до контролируемого объекта, иллюстрирующие принцип выделения информативного параметра; на фиг.3 - графики, характеризующие зависимость чувствительности (приращение амплитуды полупериода) от порядкового номера полупериода, при разных диапазонах вносимых сопротивлений; на фиг. 4 приведен график, характеризующий зависимость информативного параметра (изменение амплитуды полупериода) от изменения активного сопротивления катушки вихретокового преобразователя вследствие воздействия температуры окружающей среды при неизменном вносимом сопротивлении; на фиг.5 приведена электрическая принципиальная схема вихретокового преобразователя; на фиг. 6 изображена электрическая принципиальная схема синхронизатора; на фиг. 7 приведена электрическая принципиальная схема селектора; на фиг.8 приведены эпюры напряжений, поясняющие работу устройства вихретокового контроля; на фиг. 9 приведена экспериментальная выходная характеристика устройства вихретокового контроля.
Способ осуществляется следующим образом. Вихретоковый преобразователь в виде параллельного колебательного контура при помощи коммутирующего элемента подключают к источнику постоянного стабильного тока с параметрами, близкими к идеальным (выходное сопротивление стремится к бесконечности). После окончания переходного процесса и установления режима протекания стабильного постоянного тока через вихретоковый преобразователь отключают источник тока от контура, при этом энергия, накопленная в индуктивности вызывает свободные затухающие колебания. В качестве информативного параметра используют изменение амплитуды одного из полупериодов затухающих колебаний, возникающих в момент отключения контура от источника тока, при этом для настройки на максимальную чувствительность выбирают полупериод с наибольшим изменением амплитуды. Величина изменения амплитуды обусловлена значением вносимого в контур сопротивления со стороны контролируемого объекта в результате изменения его физико-механических параметров.
Использование источника постоянного стабильного тока с большим выходным сопротивлением для периодического накопления магнитной энергии в индуктивности позволяет исключить влияние сопротивления коммутирующего элемента на параметры возбуждаемых колебаний.
При возбуждении колебаний может использоваться источник как вытекающего, так и втекающего тока. В случае использования источника вытекающего тока затухающие колебания контура описываются выражением

где Umax - напряжение на контуре в отсутствие потерь,
постоянная времени контура с индуктивностью L и сопротивлением R;
собственная резонансная частота контура с индуктивностью L и емкостью С.
Фазовый сдвиг на π в формуле (1) показывает, что используется источник вытекающего тока, т.е. колебания в контуре после отключения от него источника тока начинаются с отрицательного полупериода. Соответственно, при использовании источника втекающего тока фазовый сдвиг на π отсутствует, и колебания начинаются с положительного полупериода. При наличии контролируемого объекта
L=L0-Lвн, R=R0+Rвн, (2)
где L0 - собственная индуктивность вихретокового преобразователя,
Lвн - индуктивность, вносимая со стороны контролируемого объекта,
R0 - собственное активное сопротивление катушки вихретокового преобразователя,
Rвн - активное сопротивление, вносимое со стороны контролируемого объекта.
Чтобы выразить Umax через ток, следует воспользоваться выражением, показывающим равенство магнитной и электрической энергии в параллельном контуре с емкостью С и индуктивностью L:
CU2=LI2. (3)
Тогда согласно формуле (3) напряжение Umax выражается через ток источника

Поскольку для возбуждения колебаний может применяться источник вытекающего тока, равно как и втекающего, а в качестве информативного параметра использоваться амплитуда как положительных, так и отрицательных полупериодов, то существуют четыре варианта выражения, описывающего изменение амплитуды n-го полупериода под воздействием Rвн и Lвн:




где n - порядковый номер полупериода, изменение амплитуды которого используется в качестве информативного параметра;
верхний индекс означает, что для возбуждения колебаний используется источник вытекающего тока;
верхний индекс означает, что для возбуждения колебаний используется источник втекающего тока;
нижний индекс "+" означает, что в качестве информативного параметра используется изменение амплитуды n-го положительного полупериода;
нижний индекс "-" означает, что в качестве информативного параметра используется изменение амплитуды n-го отрицательного полупериода;
период собственных колебаний контура.
При контроле перемещения изменение расстояния от вихретокового преобразователя до контролируемого объекта приводит к изменению Rвн и Lвн, a следовательно, в соответствии с формулами (5-8), к изменению амплитуды анализируемого полупериода. На фиг.2 сплошной и пунктирной линией показаны колебания с разными коэффициентами затухания, соответствующие расстояниям h1 и h2 до контролируемого объекта, при этом изменение частоты колебаний для простоты не показано. Из фиг.2 видно, что приращение амплитуд ΔU имеет максимум на пятом полупериоде, из чего можно сделать вывод о зависимости чувствительности от порядкового номера полупериода.
На фиг.3 приведены графики для трех диапазонов вносимого сопротивления, отражающие зависимость чувствительности (приращение амплитуды полупериода) от порядкового номера полупериода. Минимальное и максимальное значение первого диапазона составляет 5 и 10 Ом соответственно, второго - 5 и 20 Ом и третьего - 5 и 30 Ом. Зависимости построены для параллельного колебательного контура вихретокового преобразователя с параметрами С=300 пФ, L=20 мкГн, R0= 5 Ом, который периодически подключается к источнику вытекающего тока величиной 15 мА. Для построения кривых чувствительности использовалось выражение (5) с подстановкой в него значения Rвн, соответствующего границам каждого из диапазонов, при этом значение информативного параметра для конкретного полупериода вычислено путем вычитания из большей амплитуды, соответствующей меньшему значению Rвн, меньшей амплитуды, соответствующей большему значению Rвн. Для простоты вычислений считалось, что вносимая индуктивность равна нулю.
Точки кривой 1 вычислены по формуле

Точки кривой 2 вычислены по формуле

Точки кривой 3 вычислены по формуле

Графики показывают, что при увеличении диапазона вносимых сопротивлений точка экстремума, соответствующая наивысшей чувствительности, становится более выраженной и сдвигается влево, что соответствует полупериоду с меньшим порядковым номером. При уменьшении диапазона вносимых сопротивлений точка перегиба становится менее выраженной и сдвигается вправо, что соответствует полупериоду с большим порядковым номером.
Компенсация погрешности, вызванной влиянием температуры окружающей среды на активное сопротивление катушки вихретокового преобразователя, осуществляется следующим образом. Под воздействием температуры окружающей среды происходит изменение активного сопротивления катушки контура R0, что в соответствии с формулами (5-8) приводит к изменению выходного напряжения. Активное сопротивление катушки с учетом температуры окружающей среды вычисляется по формуле
R0=Rн(1+α(t-25)), (9)
где Rн - активное сопротивление катушки при нормальной температуре 25oС;
α- температурный коэффициент металла намоточного провода (для меди α= 0,004);
t - температура окружающей среды oС;
число 25 - температура, oС, в нормальных условиях.
На фиг.4 показана зависимость амплитуды полупериода для контура (катушка намотана медным проводом), с параметрами С=300 пФ, L=20 мкГн, Rн=5 Ом, током (вытекающим) возбуждения 15 мА и постоянными Rвн=5 Ом, Lвн=0 от температуры окружающей среды. График построен по формуле (5) с подстановкой формулы (9) для n=5 и диапазона температуры t=-40...+85oС.
Как видно из фиг. 4, зависимость амплитуды полупериода от температуры практически линейна, что делает возможным согласно формуле (5) скомпенсировать данную температурную погрешность корректировкой величины тока возбуждения I, который выступает в качестве переменного коэффициента. Для компенсации температурной погрешности, возникающей при увеличении температуры, необходимо пропорционально увеличивать ток возбуждения и, соответственно, уменьшать ток при уменьшении температуры.
Компенсацию температурной погрешности осуществляют за счет прерывистой положительной обратной связи. Сначала вихретоковый преобразователь подключают к источнику тока, выходная величина которого имеет заранее известное нормированное значение. Затем измеряют падение напряжения на активном сопротивлении катушки, возникающее от протекания нормированного тока, которое пропорционально температуре окружающей среды и текущему значению активного сопротивления катушки. После этого пропорционально измеренному падению напряжения корректируют значение тока возбуждения. После отключения вихретокового преобразователя от источника тока (фаза возникновения затухающих колебаний) его выходную величину восстанавливают до исходного нормированного значения.
Устройство для осуществления способа (см. фиг.1) содержит последовательно соединенные источник постоянного стабильного тока 1, первый коммутирующий элемент 3, вихретоковый преобразователь 5, второй коммутирующий элемент 6, обнуляемый пиковый детектор 8, элемент выборки-хранения 10, выход которого является выходом устройства, второй вход которого соединен со вторым выходом синхронизатора 4, третий выход которого соединен со вторым входом второго элемента выборки-хранения 13, первый вход которого соединен со входом вихретокового преобразователя 5, а выход соединен с усилителем напряжения 12, выход которого соединен с первым входом третьего коммутирующего элемента 11, второй вход которого соединен с четвертым выходом синхронизатора 4, а выход - с управляющим входом источника постоянного стабильного тока 1, выход задающего генератора 2 соединен со входом синхронизатора 4, первый выход которого соединен со вторым входом первого коммутирующего элемента 3, вторым входом обнуляемого пикового детектора и вторым входом селектора 9, первый вход которого соединен с выходом преобразователя синусоиды в меандр 7, вход которого соединен с выходом вихретокового преобразователя 5, выход селектора 9 соединен со вторым входом второго коммутирующего элемента 6.
Источник постоянного стабильного тока 1 может быть выполнен по схеме, приведенной в книге: У. Титце, К. Шенк, Полупроводниковая схемотехника, - М. : Мир, 1982, с. 175, рис.12.16.
Задающий генератор 2 может быть реализован по схеме, приведенной в справочнике В. Л. Шило. Популярные цифровые микросхемы. Челябинск: Металлургия, Челябинское отделение, 1989, с. 214, рис.2.21а.
Первый 3, второй 6 и третий 11 коммутирующие элементы могут быть реализованы на одной микросхеме К590КН13, представляющей собой четыре аналоговых ключа с раздельным цифровым управлением.
Вариант схемы вихретокового преобразователя 5 приведен на фиг.5. Схема состоит из параллельного колебательного контура, образованного индуктивностью 15 и емкостью 14; буферного каскада, образованного сопротивлениями 16, 18 и 19, транзисторами 17 и 20; разделительной емкости 21. Буферный каскад необходим для согласования выходного сопротивления контура с входным сопротивлением обнуляемого пикового детектора 8 и преобразователя 7 гармонического сигнала в меандр. В случае высокого входного сопротивления указанных функциональных элементов наличие буферного каскада необязательно.
Вариант схемы синхронизатора 4 изображен на фиг.6, он состоит из двоичного счетчика 23; инверторов 22, 24, 25; элементов 3И 26 и 27; D-триггера 28.
Преобразователь 7 синусоиды в меандр может быть выполнен на микросхеме компаратора К597СА3 (типовое включение).
Обнуляемый пиковый детектор 8 может быть выполнен по схеме, приведенной в книге: У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника, - М.: Мир, 1982, с. 475, рис.25.18.
Вариант схемы селектора 9 изображен на фиг.7. Схема селектора состоит из элемента 2ИЛИ-НЕ 29, двоичного счетчика 30, дешифратора 31 и переключателя 32, необходимого для настройки на максимальную чувствительность. Состояние переключателя влияет на временное положение селектирующего импульса, с помощью которого выбирается порядковый номер полупериода, поступающего на вход пикового детектора.
Элемент выборки-хранения 10 может быть выполнен на микросхеме К1100СК4 (типовое включение),
Работа устройства поясняется эпюрами, приведенными на фиг.8. Устройство работает следующим образом.
Импульсы с задающего генератора 2 (эпюра а) поступают на вход синхронизатора 4, на первом выходе которого появляется управляющая последовательность импульсов в форме меандра (эпюра б). Во время действия положительной фазы происходит сброс пикового детектора 8, приведение в исходное состояние селектора 9 и включение первого коммутирующего элемента 3, который подключает источник постоянного стабильного тока 1 к вихретоковому преобразователю 5, при этом после небольшого переходного процесса (эпюра е) устанавливается режим протекания постоянного стабильного тока через катушку вихретокового преобразователя 5, значение которого Iн (эпюра д) является нормированной величиной. После этого на третьем выходе синхронизатора 4 появляется импульс (эпюра в), во время действия которого при помощи второго элемента выборки-хранения 13 осуществляется запоминание падения напряжения, вызванное протеканием нормированного тока через активное сопротивление катушки. Падение напряжения усиливается усилителем напряжения 12 и во время действия импульса на четвертом выходе синхронизатора 4 (эпюра г) при помощи третьего коммутирующего элемента 11 подается на управляющий вход источника постоянного стабильного тока 1, в результате чего его выходная величина изменяется и принимает рабочее значение Iр (эпюра д). Таким образом осуществляется компенсация влияния температуры окружающей среды на активное сопротивление катушки и, как следствие, на выходной сигнал устройства.
Затем во время действия отрицательной фазы (эпюра б) разрешается работа пикового детектора 8 и селектора 9, а также осуществляется отключение вихретокового преобразователя 5 от источника постоянного стабильного тока 1, при этом в момент отключения, в результате накопленной в катушке магнитной энергии, на выходе вихретокового преобразователя 5 возникают затухающие гармонические колебания (эпюра е), которые начинаются с отрицательного полупериода, поскольку предполагается, что для питания контура используется источник вытекающего тока. Затухающие колебания поступают на вход второго коммутирующего элемента 6 и на вход преобразователя синусоиды в меандр 7. С выхода преобразователя 7 последовательность прямоугольных импульсов (эпюра ж) поступает на вход селектора 9, который осуществляет подсчет импульсов и вырабатывает селектирующий импульс (эпюра з), по длительности соответствующий периоду затухающих колебаний, а по временному положению, в данном конкретном случае, пятому периоду колебаний. На время действия селектирующего импульса происходит включение второго коммутирующего элемента 6, который пропускает пятый положительный полупериод (эпюра и) на вход обнуляемого пикового детектора 8, являющегося детектором положительных значений. С выхода пикового детектора 8 напряжение, соответствующее амплитуде пятого положительного полупериода (эпюра к), поступает на вход элемента выборки-хранения 10, который запоминает это напряжение в момент действия управляющего импульса, поступающего со второго выхода синхронизатора 4 (эпюра л). Напряжение, снимаемое с выхода элемента выборки-хранения (эпюра м), является выходным сигналом устройства.
Цикл схемы составляет один период управляющей импульсной последовательности, поступающей с первого выхода синхронизатора 4 (эпюра б), это соответствует времени одного замера. Реально частота импульсов (замеров) может достигать нескольких десятков килогерц, что говорит о высоком быстродействии устройства (широком частотном диапазоне).
На фиг. 8 показано, что уменьшение коэффициента затухания, например, вследствие увеличения расстояния от вихретокового преобразователя до контролируемого объекта приводит к увеличению напряжения на выходе устройства.
В целях подтверждения осуществимости заявленного объекта и достигнутого технического результата изготовлен и испытан опытный образец, выполненный в соответствии со структурной схемой, изображенной на фиг.1. При этом использовался вихретоковый преобразователь в виде накладной катушки диаметром 8 мм, сечением 1 мм2, индуктивностью 20 мкГн, собственным активным сопротивлением 5 Ом, включенный в параллельный колебательный контур с емкостью 300 пФ. Для питания контура использовался источник вытекающего тока величиной 15 мА. В качестве контролируемого объекта использовался диск диаметром 40 мм и толщиной 4 мм из стали марки 14Х17Н2. На фиг.9 приведена экспериментальная выходная характеристика устройства, отражающая зависимость выходного напряжения от зазора между торцом катушки и плоскостью диска, полученная при измерении амплитуды пятого положительного полупериода.
Проведенные испытания показали осуществимость заявленного способа вихретокового контроля и устройства для его осуществления, подтвердили его практическую ценность.
Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления может применяться:
для измерения величины радиальной вибрации и осевого смещения валов турбин, компрессоров, электродвигателей и т.п.;
в качестве датчика оборотов и угла поворота (системы зажигания, тахометрические устройства и т.п.);
для контроля линейных и угловых перемещений электропроводящих объектов;
в качестве бесконтактного концевого переключателя;
для контроля толщины диэлектрических покрытий на токопроводящем основании;
для контроля слоя металлизации на диэлектрическом основании;
для контроля состава вещества токопроводящих объектов.
Формула изобретения: 1. Способ вихретокового контроля, основанный на использовании вихретокового преобразователя в виде параллельного колебательного контура, который устанавливают в зоне контроля и периодически подключают к источнику питания для формирования в параллельном колебательном контуре собственных затухающих колебаний, по величине затухания которых судят об изменениях физико-механических параметров контролируемого объекта, отличающийся тем, что в качестве источника питания используют источник постоянного стабильного тока, который подключают к параллельному колебательному контуру и отключают от него после окончания переходного процесса, после чего величину затухания определяют путем выбора полупериода с максимальным изменением амплитуды, которая соответствует максимальной чувствительности к изменению параметров контролируемого объекта.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для компенсации погрешности измерения, вызванного изменением активного сопротивления катушки параллельного колебательного контура вследствие воздействия температуры окружающей среды, перед отключением источника постоянного стабильного тока от параллельного колебательного контура измеряют падение напряжения на активном сопротивлении его катушки, после чего корректируют выходную величину источника постоянного стабильного тока в зависимости от величины этого падения напряжения, после отключения источника постоянного стабильного тока от параллельного колебательного контура выходную величину источника постоянного стабильного тока восстанавливают до исходного значения.
3. Устройство для вихретокового контроля, содержащее первый коммутирующий элемент, выход которого соединен со входом вихретокового преобразователя, задающий генератор, отличающееся тем, что дополнительно введены синхронизатор, преобразователь синусоиды в меандр, селектор, источник постоянного стабильного тока, выход которого соединен с первым входом первого коммутирующего элемента, и последовательно соединенные второй коммутирующий элемент, обнуляемый пиковый детектор, элемент выборки-хранения, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен со вторым выходом синхронизатора, вход которого соединен с выходом задающего генератора, а первый выход соединен со вторыми входами первого коммутирующего элемента, обнуляемого пикового детектора и селектора, выход которого соединен со вторым входом второго коммутирующего элемента, вход которого соединен с выходом вихретокового преобразователя и с входом преобразователя синусоиды в меандр.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно введены последовательно соединенные третий коммутирующий элемент, усилитель напряжения, второй элемент выборки-хранения, первый вход которого соединен с входом вихретокового преобразователя, а второй вход - с третьим выходом синхронизатора, четвертый выход которого соединен со вторым входом третьего коммутирующего элемента, выход которого соединен с управляющим входом источника постоянного стабильного тока.