RU2331841C1 - Magnetic calibrator - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention can be applied in thickness control for non-magnetic coatings on ferromagnetic substrate, ferromagnetic coatings on non-magnetic substrate, as well as thickness control for ferromagnetic sheets and foils in industrial engineering etc. The calibrator includes a calibrated magnet, serial link of strain sensor, amplifier, signal processing unit and indicator. The calibrated magnet is mounted directly onto the strain sensor. The strain sensor is placed to contact an article. Signal processing unit output is connected to the indicator input.

EFFECT: improved reliability, precision and operating speed.

2 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно к магнитным толщиномерам, и может быть использовано для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании, ферромагнитных покрытий на немагнитном или слабомагнитном основании, а также для контроля толщины листов и фольг из ферромагнитного материала. Такие материалы с покрытиями используются в отраслях промышленности, где необходимы защитные свойства объекта производства, особенно никелевые покрытия, а также измерение толщины фольг и тонких листов из ферромагнитного материала в прокатном производстве, машиностроении и др.The invention relates to a measurement technique, namely, magnetic thickness gauges, and can be used to control the thickness of non-magnetic coatings on a ferromagnetic base, ferromagnetic coatings on a non-magnetic or weakly magnetic base, as well as to control the thickness of sheets and foils of a ferromagnetic material. Such coated materials are used in industries where protective properties of the production facility are required, especially nickel coatings, as well as measuring the thickness of foils and thin sheets of ferromagnetic material in rolling production, engineering, etc.

Известны индукционные толщиномеры, содержащие последовательно соединенные катушку индуктивности, питаемую низкочастотным током от автогенератора, детектор, блок обработки сигнала и индикатор [см. Неразрушающий контроль. / Справочник в 7 томах под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 2004, т.6, кн.1, с.67-73].Known induction thickness gauges containing a series-connected inductor fed by a low-frequency current from an oscillator, a detector, a signal processing unit and an indicator [see Unbrakable control. / Handbook in 7 volumes, ed. V.V. Klyueva. - M.: Engineering, 2004, T. 6, book 1, p. 67-73].

Такие толщиномеры функционально ограничены в использовании только контролем толщины немагнитных покрытий, а для контроля толщины покрытий или листов из магнитных материалов они не пригодны из-за нестабильности их магнитных свойств.Such thickness gauges are functionally limited in use only by controlling the thickness of non-magnetic coatings, and they are not suitable for controlling the thickness of coatings or sheets of magnetic materials due to the instability of their magnetic properties.

Наиболее близким к заявленному толщиномеру по совокупности признаков и принятым за прототип является магнитный толщиномер пондемоторного типа, содержащий калиброванный магнит, установленный над контролируемым изделием, и индикатор, а также пружинный динамометр [см. там же].Closest to the claimed thickness gauge by the totality of features and adopted for the prototype is a pondemotor type magnetic thickness gauge containing a calibrated magnet mounted above the controlled product, and an indicator, as well as a spring dynamometer [see ibid.].

В этом толщиномере магнит приводят в соприкосновение с контролируемой поверхностью и растягивают пружину динамометра до момента отрыва магнита, при этом длина растяжения пружины градуируется в единицах измеряемой толщины.In this thickness gauge, the magnet is brought into contact with the surface being monitored and the dynamometer spring is stretched until the magnet comes off, while the spring stretch length is graduated in units of the measured thickness.

Одним из основных недостатков такого толщиномера является его низкая надежность из-за наличия механической пружины, так как в процессе эксплуатации нарушаются ее механические свойства. Другой недостаток - низкая точность измерений в силу субъективности оценки момента отрыва магнита от контролируемой поверхности. Кроме того, на растяжение пружины требуется затратить определенное время, что ограничивает быстродействие толщиномера и его производительность.One of the main disadvantages of such a thickness gauge is its low reliability due to the presence of a mechanical spring, since its mechanical properties are violated during operation. Another disadvantage is the low accuracy of measurements due to the subjectivity of the assessment of the moment of separation of the magnet from the controlled surface. In addition, a certain time is required to stretch the spring, which limits the performance of the thickness gauge and its performance.

Суть изобретения заключается в том, что в толщиномер магнитный, содержащий калиброванный магнит, установленный над контролируемым изделием, и индикатор, дополнительно введены последовательно соединенные датчик усилия, усилитель и блок обработки сигнала датчика, при этом калиброванный магнит размещен непосредственно на датчике усилия, а датчик усилия размещен контактно на изделии, причем выход блока обработки сигнала соединен со входом индикатора.The essence of the invention lies in the fact that in the magnetic thickness gauge containing a calibrated magnet installed above the controlled product, and an indicator, a force sensor, an amplifier and a sensor signal processing unit are additionally connected in series, while the calibrated magnet is placed directly on the force sensor, and the force sensor placed contact on the product, and the output of the signal processing unit is connected to the input of the indicator.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является то, что он обладает широкими функциональными возможностями за счет того, что обеспечивает измерение толщины немагнитных покрытий на ферромагнитном основании и ферромагнитных листов и покрытий на немагнитном или слабомагнитном основании. При этом толщиномер позволяет повысить одновременно производительность, точность и надежность контроля толщины вследствие предложенной совокупности признаков.The technical result of the present invention is that it has wide functional capabilities due to the fact that it provides a measurement of the thickness of non-magnetic coatings on a ferromagnetic base and ferromagnetic sheets and coatings on a non-magnetic or weakly magnetic base. In this case, the thickness gauge can simultaneously increase the productivity, accuracy and reliability of the thickness control due to the proposed set of features.

На фиг.1 представлена структурная схема толщиномера; на фиг.2 показаны зависимости усилия прижатия магнита к датчику усилия от толщины немагнитного покрытия на ферромагнитном основании (кривая 1) и от толщины ферромагнитных листов и покрытий (кривая 2) на немагнитном основании.Figure 1 presents the structural diagram of the thickness gauge; figure 2 shows the dependence of the pressure of the magnet against the force sensor on the thickness of the non-magnetic coating on the ferromagnetic base (curve 1) and on the thickness of the ferromagnetic sheets and coatings (curve 2) on the non-magnetic base.

Устройство на фиг.1 включает в себя калиброванный магнит 1, установленный над контролируемым изделием, последовательно соединенные датчик 2 усилия, усилитель 3, блок 4 обработки информационного сигнала и индикатор 5. Калиброванный магнит 1 размещен непосредственно на датчике 2 усилия, который контактно установлен на поверхности контролируемого изделия.The device of FIG. 1 includes a calibrated magnet 1 mounted above the monitored product, a force sensor 2 connected in series, an amplifier 3, an information signal processing unit 4, and an indicator 5. The calibrated magnet 1 is located directly on the force sensor 2, which is contacted on the surface controlled product.

Датчик 2 усилия предназначен для измерения механической нагрузки, создаваемой силой магнитного притяжения F калиброванного магнита 1 к ферромагнитному материалу.The force sensor 2 is designed to measure the mechanical load created by the magnetic force F of the calibrated magnet 1 to the ferromagnetic material.

Усилитель 3 предназначен для масштабного преобразования сигнала датчика 2 усилий.The amplifier 3 is designed for large-scale conversion of the signal of the sensor 2 effort.

Блок 4 обработки сигнала осуществляет математические операции, преобразование аналогового сигнала в цифровой и запоминание информации и при необходимости ее воспроизведение на индикаторе 5. В качестве индикатора 5 может служить цифровой дисплей.The signal processing unit 4 carries out mathematical operations, converts the analog signal to digital and stores information and, if necessary, reproduces it on indicator 5. Digital display can serve as indicator 5.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

Магнит 1 устанавливают на датчик 2 усилия, который тем самым прижимает датчик 2 к поверхности контролируемого изделия с силой F за счет наличия в этом изделии ферромагнитного материала. Датчик 2 измеряет эту силу F.The magnet 1 is installed on the force sensor 2, which thereby presses the sensor 2 to the surface of the monitored product with a force F due to the presence of ferromagnetic material in this product. Sensor 2 measures this force F.

При контроле толщины изделия, представляющего собой ферромагнитное основание с немагнитным покрытием, очевидно, что чем толще покрытие, тем больше величина немагнитного зазора между магнитом 1 и ферромагнитным основанием изделия. В результате этого усилие F прижатия датчика 2 к изделию с ростом толщины Т покрытия будет уменьшаться, как это показано на фиг.2 (кривая 1).When controlling the thickness of the product, which is a ferromagnetic base with a non-magnetic coating, it is obvious that the thicker the coating, the greater the magnitude of the non-magnetic gap between magnet 1 and the ferromagnetic base of the product. As a result of this, the force F of pressing the sensor 2 against the product with increasing thickness T of the coating will decrease, as shown in figure 2 (curve 1).

При контроле толщины изделия, представляющего собой немагнитное основание с ферромагнитным покрытием или ферромагнитный лист, усилие F прижатия датчика 2 к изделию при толщине листа или покрытия Т=0 также равно нулю и возрастает по мере увеличения значения толщины, как показано на фиг.2 (кривая 2).When controlling the thickness of the product, which is a non-magnetic base with a ferromagnetic coating or a ferromagnetic sheet, the force F of pressing the sensor 2 to the product when the thickness of the sheet or coating T = 0 is also equal to zero and increases with increasing thickness, as shown in figure 2 (curve 2).

Выходной сигнал датчика 2 усилия, пропорциональный величине F, через усилитель 3 передается в блок 4 обработки сигнала. Блок 4 преобразует входной информационный электрический сигнал с датчика 2, усиленный в усилителе 3, в соответствии с кривыми 1 или 2 (фиг.2), в форму, удобную для чтения, например в физическую величину толщины, эквивалентную величине электрического сигнала, сведения о которой запоминаются и отображаются в индикаторе 5.The output signal of the force sensor 2, proportional to the value of F, is transmitted through the amplifier 3 to the signal processing unit 4. Block 4 converts the input information electric signal from the sensor 2, amplified in the amplifier 3, in accordance with curves 1 or 2 (Fig. 2), in a form convenient for reading, for example, in a physical quantity of thickness equivalent to the value of the electric signal, information about which memorized and displayed in indicator 5.

Преимущество изобретения состоит в том, что толщиномер позволил повысить при его широких функциональных возможностях одновременно надежность, точность и быстродействие толщиномера, а за счет модернизации конструкции толщиномера снизить себестоимость его исполнения.An advantage of the invention lies in the fact that the thickness gauge made it possible to increase, with its wide functional capabilities, both the reliability, accuracy and speed of the thickness gauge, and due to the modernization of the thickness gauge design, to reduce the cost of its performance.

Claims (1)

Толщиномер магнитный, содержащий контролируемое изделие, калиброванный магнит и индикатор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены последовательно соединенные датчик усилия, усилитель и блок обработки сигнала, при этом калиброванный магнит размещен непосредственно на датчике усилия, а датчик усилия установлен контактно на изделии, причем выход блока обработки сигнала соединен с входом индикатора.A magnetic thickness gauge containing a controlled product, a calibrated magnet and an indicator, characterized in that it additionally includes a series-connected force sensor, an amplifier and a signal processing unit, while the calibrated magnet is placed directly on the force sensor, and the force sensor is mounted on contact with the product, the output of the signal processing unit is connected to the indicator input.

Images