RU99149U1 - TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE - Google Patents
TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE Download PDFInfo
- Publication number
- RU99149U1 RU99149U1 RU2010126513/28U RU2010126513U RU99149U1 RU 99149 U1 RU99149 U1 RU 99149U1 RU 2010126513/28 U RU2010126513/28 U RU 2010126513/28U RU 2010126513 U RU2010126513 U RU 2010126513U RU 99149 U1 RU99149 U1 RU 99149U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- data processing
- multiplexer
- processing unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
Двухпараметровое устройство вихретокового контроля, содержащее генератор импульсов, выход которого через преобразователь напряжения в ток подключен к параллельному LC-контуру с вихретоковым преобразователем и подстроенным конденсатором, который через амплитудный детектор соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к первому выходу источника опорных напряжений, а выход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом преобразователя напряжения в ток и подключен к первому входу блока обработки данных, отличающееся тем, что в него дополнительно введены формирователь импульсов, интегратор, аналоговый коммутатор, мультиплексор, D-триггер и цифровой индикатор, управляющий вход генератора импульсов через интегратор подключен к выходу аналогового коммутатора, два входа которого подключены к первому и второму выходам источника опорных напряжений, третий вход аналогового коммутатора подключен к нулевой цепи, а его управляющий вход соединен с первым выходом блока обработки данных, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, при этом второй вход блока обработки данных подключен к выходу генератора импульсов и соединен с первым входом мультиплексора, второй вход которого через формирователь импульсов подключен к параллельному LC-контуру, а два выхода мультиплексора соединены соответственно с D- и С-входами D-триггера, выход которого соединен с третьим входом блока обработки данных, третий выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора. A two-parameter eddy current control device containing a pulse generator, the output of which is connected through a voltage-to-current converter to a parallel LC circuit with an eddy current converter and a tuned capacitor, which is connected through an amplitude detector to the first input of a differential amplifier, the second input of which is connected to the first output of a reference voltage source , and the output of the differential amplifier is connected to the control input of the voltage-to-current converter and connected to the first input of the data processing unit, characterized in that it additionally contains a pulse shaper, an integrator, an analog switch, a multiplexer, a D-trigger and a digital indicator, the control input of the generator pulses through the integrator is connected to the output of the analog switch, two inputs of which are connected to the first and second outputs of the reference voltage source, the third input of the analog switch is connected to the zero circuit, and its control input is connected to the first output of the data processing unit, the second output of which is connected to the digital indicator , while the second input of the data processing unit is connected to the output of the pulse generator and connected to the first input of the multiplexer, the second input of which is connected through the pulse shaper to the parallel LC circuit, and the two outputs of the multiplexer are connected respectively to the D- and C-inputs of the D-flip-flop, the output of which is connected to the third input of the data processing unit, the third output of which is connected to the control input of the multiplexer.
Description
Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения толщины немагнитного покрытия с компенсацией влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием.The invention relates to the field of measurement technology and can be used to measure the thickness of a non-magnetic coating with compensation for the influence of the gap between the eddy current transducer and the controlled product.
Известно двухпараметровое устройство контроля толщины покрытия, содержащее вихретоковый преобразователь, подключенный к выходу управляемого генератора высокочастотного сигнала, амплитудный детектор, формирователи импульсов и измеритель разности фаз, причем для получения результата измерения измеряют амплитуду выходного напряжения вихретокового преобразователя и разность фаз между его питающим и выходным сигналами, которые умножают на соответствующие коэффициенты преобразования. (Беликов Е.Т., Тимаков Л.К. Устройство для двухпараметрового неразрушающего контроля изделий. Авт. свидетельство №1619007. МПК G01B 7/06. Бюл.№1, 1991 г.).A two-parameter coating thickness control device is known, comprising an eddy current transducer connected to the output of a controlled high-frequency signal generator, an amplitude detector, pulse shapers and a phase difference meter, and to obtain a measurement result, the amplitude of the output voltage of the eddy current transducer and the phase difference between its supply and output signals are measured, which are multiplied by the corresponding conversion factors. (Belikov E.T., Timakov L.K. A device for two-parameter non-destructive testing of products. Aut. Certificate No. 1619007. IPC G01B 7/06. Bull. No. 1, 1991).
Недостатком этого устройства является низкая точность измерения в широком диапазоне контролируемых параметров. Это связано с возрастанием инструментальной погрешности измерения при уменьшении амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя по мере увеличения толщины диэлектрического покрытия и при увеличении электрической проводимости основы изделия. Данная погрешность обусловлена нелинейностью характеристики амплитудного детектора и нестабильностью уровней срабатывания формирователей импульсов, используемых для выделения фазовых параметров, которые приводят к повышению погрешности измерения малых сигналов и, как следствие, к снижению достоверности контроля параметров изделий.The disadvantage of this device is the low accuracy of the measurement in a wide range of controlled parameters. This is due to an increase in the instrumental measurement error with a decrease in the amplitude of the output signal of the eddy current transducer with increasing thickness of the dielectric coating and with an increase in the electrical conductivity of the base of the product. This error is due to the non-linearity of the characteristics of the amplitude detector and the instability of the response levels of pulse shapers used to isolate phase parameters, which lead to an increase in the measurement error of small signals and, as a result, to a decrease in the reliability of control of product parameters.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой модели (прототипом) является устройство двухпараметрового контроля изделий, содержащее генератор импульсов, преобразователь напряжения в ток, параллельный LC-контур, содержащий вихретоковый преобразователь и подстроенный конденсатор, амплитудный детектор, дифференциальный усилитель, источник опорных напряжений, фазометр и блок обработки данных. При этом выход генератора импульсов через преобразователь напряжения в ток подключен к параллельному LC-контуру с вихретоковым преобразователем и подстроечным конденсатором, который через амплитудный детектор соединен с первым входом дифференциального усилителя. Второй вход дифференциального усилителя подключен к первому выходу источника опорных напряжений, а выход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом преобразователя напряжения в ток и подключен к первому входу блока обработки данных. В процессе контроля на вихретоковый преобразователь подается сигнал переменного тока и измеряется фаза выходного сигнала, которая является первым информативным параметром. Для стабилизации амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя ее выделяют амплитудным детектором и сравнивают с опорным напряжением с помощью дифференциального усилителя, выходное напряжение которого применяется для регулировки амплитуды импульсов выходного тока преобразователя напряжения в ток и используется в качестве второго информативного параметра при измерении контролируемой величины (Богданов Н.Г., Отрощенко Ю.Н., Приходько В.А., Суздальцев А.И. Вихретоковый способ двухпараметрического контроля изделий. Авт. свид. №2184930, кл. G01B 7/06, опубл. 07.10.2002 г.).The closest in technical essence to the proposed model (prototype) is a two-parameter product control device containing a pulse generator, a voltage to current converter, a parallel LC circuit containing an eddy current converter and a tuned capacitor, an amplitude detector, a differential amplifier, a reference voltage source, a phase meter and data processing unit. In this case, the output of the pulse generator through a voltage to current converter is connected to a parallel LC circuit with an eddy current converter and a tuning capacitor, which is connected through an amplitude detector to the first input of the differential amplifier. The second input of the differential amplifier is connected to the first output of the reference voltage source, and the output of the differential amplifier is connected to the control input of the voltage-to-current converter and connected to the first input of the data processing unit. In the process of control, an AC signal is supplied to the eddy current transducer and the phase of the output signal is measured, which is the first informative parameter. To stabilize the amplitude of the output signal of the eddy-current transducer, it is isolated by an amplitude detector and compared with a reference voltage using a differential amplifier, the output voltage of which is used to adjust the amplitude of the pulses of the output current of the voltage-to-current converter and is used as the second informative parameter for measuring the controlled value (N. Bogdanov G., Otroshchenko Yu.N., Prikhodko VA, Suzdaltsev AI The eddy current method of two-parameter control of products. d. No. 2184930, class G01B 7/06, publ. 07.10.2002).
Недостатком этого устройства является понижение точности измерения при расширении диапазона контролируемых параметров, которое обусловлено нелинейной зависимостью между контролируемой толщиной покрытия и фазой выходного сигнала вихретокового преобразователя. Нелинейность фазовой характеристики значительно возрастает при увеличении разности фаз между возбуждающим и выходным сигналами вихретокового преобразователя.The disadvantage of this device is the decrease in measurement accuracy when expanding the range of controlled parameters, which is due to the nonlinear dependence between the controlled coating thickness and the phase of the output signal of the eddy current transducer. The nonlinearity of the phase characteristic increases significantly with increasing phase difference between the exciting and output signals of the eddy current transducer.
Дополнительным недостатком является то, что при допусковом контроле качества малогабаритных изделий нужно повышать частоту возбуждающего сигнала до значений более 10 МГц, что обусловлено малыми значениями контролируемого параметра. При этом необходимо измерять сравнительно небольшую разность фаз (менее 45 градусов). Применение непосредственного измерения фазы на такой высокой частоте не позволяет уменьшить инструментальную погрешность даже при использовании современных быстродействующих цифровых микросхем, например, серии КР1554, имеющих максимальную частоту переключения 150 МГц. В частности, при минимальной длительности фронта и спада выходных сигналов, составляющей 4 не, погрешность измерения разности фаз сигналов на частоте 25 МГц может достигать значения 36 градусов, сравнимого с шириной диапазона контроля.An additional drawback is that with tolerance quality control of small-sized products, it is necessary to increase the frequency of the exciting signal to values above 10 MHz, which is due to the small values of the controlled parameter. In this case, it is necessary to measure a relatively small phase difference (less than 45 degrees). The use of direct phase measurement at such a high frequency does not allow to reduce the instrumental error even when using modern high-speed digital microcircuits, for example, the KP1554 series, with a maximum switching frequency of 150 MHz. In particular, with a minimum duration of the rise and fall of the output signals of 4 ns, the error in measuring the phase difference of the signals at a frequency of 25 MHz can reach 36 degrees, comparable with the width of the control range.
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является повышение точности измерений в широком диапазоне контролируемых параметров.The technical result, the achievement of which is proposed by the proposed utility model, is to increase the accuracy of measurements in a wide range of controlled parameters.
Для достижения этого технического результата в двухпараметровое устройство вихретокового контроля, содержащее генератор импульсов, выход которого через преобразователь напряжения в ток подключен к параллельному LC-контуру с вихретоковым преобразователем и подстроечным конденсатором и через амплитудный детектор соединен с первым входом дифференциального усилителя, второй вход которого подключен к первому выходу источника опорных напряжений, а выход дифференциального усилителя соединен с управляющим входом преобразователя напряжения в ток и подключен к первому входу блока обработки данных, дополнительно введены формирователь импульсов, интегратор, аналоговый коммутатор, мультиплексор, D-триггер и цифровой индикатор. Управляющий вход генератора импульсов через интегратор подключен к выходу аналогового коммутатора, два входа которого подключены соответственно к первому и второму выходам источника опорных напряжений, а третий вход аналогового коммутатора соединен с нулевой цепью. При этом управляющий вход аналогового коммутатора соединен с первым выходом блока обработки данных, второй выход которого подключен к цифровому индикатору, а второй вход блока обработки данных подключен к выходу генератора импульсов и соединен с первым входом мультиплексора, второй вход которого через формирователь импульсов подключен к параллельному LC-контуру. Два выхода мультиплексора соединены соответственно с информационным D-входом и тактовым С-входом D-триггера, выход которого соединен с третьим входом блока обработки данных, третий выход которого подключен к управляющему входу мультиплексора.To achieve this technical result, a two-parameter eddy current control device containing a pulse generator, the output of which is connected via a voltage to current converter to a parallel LC circuit with an eddy current converter and a tuning capacitor, and is connected through an amplitude detector to the first input of the differential amplifier, the second input of which is connected to the first output of the reference voltage source, and the output of the differential amplifier is connected to the control input of the voltage converter current and is connected to the first input of the data processing unit, a pulse shaper, an integrator, an analog switch, a multiplexer, a D-trigger and a digital indicator are additionally introduced. The control input of the pulse generator through an integrator is connected to the output of the analog switch, the two inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of the reference voltage source, and the third input of the analog switch is connected to the zero circuit. In this case, the control input of the analog switch is connected to the first output of the data processing unit, the second output of which is connected to a digital indicator, and the second input of the data processing unit is connected to the output of the pulse generator and connected to the first input of the multiplexer, the second input of which is connected to the parallel LC through the pulse former -contour. The two outputs of the multiplexer are connected respectively to the information D-input and clock C-input of the D-flip-flop, the output of which is connected to the third input of the data processing unit, the third output of which is connected to the control input of the multiplexer.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков обеспечивает возможность повышения точности измерений в широком диапазоне контролируемых параметров и ослабление влияния зазора между вихретоковым преобразователем и поверхностью изделия на достоверность контроля.The listed new set of essential features provides the opportunity to increase the accuracy of measurements in a wide range of controlled parameters and to weaken the influence of the gap between the eddy current transducer and the surface of the product on the reliability of control.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема двухпараметрового устройства вихретокового контроля.The essence of the proposed technical solution is illustrated by the drawing, which shows a structural diagram of a two-parameter eddy current control device.
В схеме устройства применены генератор импульсов 1 и преобразователь напряжения в ток 2, к выходу которого подключены вихретоковый преобразователь 3 с подстроечным конденсатором 4, образующие параллельный LC-контур, амплитудный детектор 5 и формирователь импульсов 6. Выход амплитудного детектора 5 соединен с первым входом дифференциального усилителя 7, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжения в ток 2 и к первому входу блока обработки данных 8, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов 1 и первому входу мультиплексора 9, второй вход которого соединен с выходом формирователя импульсов 6. Два выхода мультиплексора 9 подключены соответственно к D- и С-входам триггера 10, выход которого соединен с третьим входом блока обработки данных 8, первый выход которого подключен к управляющему входу аналогового коммутатора 11. Один вход аналогового коммутатора 11 подключен к первому выходу источника опорных напряжений 12 и соединен со вторым входом дифференциального усилителя 7. Второй вход коммутатора 11 подключен к второму выходу источника опорных напряжений 12, третий вход коммутатора 11 соединен с нулевой цепью, а его выход через интегратор 13 подключен к управляющему входу генератора импульсов 1. Цифровой индикатор 14 подключен к второму выходу блока обработки данных 8, третий выход которого соединен с управляющим входом мультиплексора 9.The device circuit employs a pulse generator 1 and a voltage to current converter 2, the output of which is connected by an eddy current converter 3 with a tuning capacitor 4, forming a parallel LC circuit, an amplitude detector 5 and a pulse shaper 6. The output of the amplitude detector 5 is connected to the first input of the differential amplifier 7, the output of which is connected to the control input of the voltage to current converter 2 and to the first input of the data processing unit 8, the second input of which is connected to the output of the pulse generator 1 and ne the first input of the multiplexer 9, the second input of which is connected to the output of the pulse shaper 6. Two outputs of the multiplexer 9 are connected respectively to the D and C inputs of the trigger 10, the output of which is connected to the third input of the data processing unit 8, the first output of which is connected to the control input of the analog switch 11. One input of the analog switch 11 is connected to the first output of the reference voltage source 12 and connected to the second input of the differential amplifier 7. The second input of the switch 11 is connected to the second output of the op source polar voltages 12, the third input switch 11 is connected to zero circuit and its output 13 is connected via an integrator to the control input of the pulse generator 1. The digital indicator 14 is connected to the second output of the data processing unit 8, the third output is connected to a control input of the multiplexer 9.
Работа схемы двухпараметрового устройства вихретокового контроля осуществляется следующим образом.The operation of the circuit of a two-parameter eddy current control device is as follows.
В начале цикла измерения по команде блока обработки данных 8 устанавливается в исходное состояние аналоговый коммутатор 11. Постоянное опорное напряжение UO1 с первого выхода источника опорных напряжений 12 через аналоговый коммутатор 11 подается на вход интегратора 13. При этом выходное напряжение интегратора 13 увеличивается по линейному закону во времени: U13(t)=UO1t/T13 со скоростью нарастания V1=UO1/T13, зависящей от постоянной времени T13, интегратора 13. Напряжение U13(t) поступает на управляющий вход генератора импульсов 1, формирующего прямоугольные импульсы, частота которых fB1=K1t начинает линейно увеличиваться во времени пропорционально коэффициенту преобразования K1 генератора импульсов 1. Сигнал от генератора импульсов 1 поступает на вход преобразователя напряжения в ток 2, который имеет большое выходное сопротивление, чтобы не шунтировать параллельный LC-контур, состоящий из вихретокового преобразователя 3 и конденсатора 4. С выхода преобразователя напряжения в ток 2 на обмотку вихретокового преобразователя 3 и конденсатор 4 подаются прямоугольные импульсы возбуждающего тока IB Подключение обмотки преобразователя 3 с индуктивностью LX к конденсатору 4 образует колебательный контур, имеющий резонансную частоту . При высокой добротности такого LC-контура на нем формируется напряжение Uвых(t) гармонической формы, частота которого задается частотой fB1 генератора импульсов 1 и изменяется во времени по линейному закону.At the beginning of the measurement cycle, at the command of the data processing unit 8, the analog switch 11 is initialized. The constant reference voltage U O1 from the first output of the reference voltage source 12 is fed through the analog switch 11 to the input of the integrator 13. In this case, the output voltage of the integrator 13 increases linearly in time: U 13 (t) = U O1 t / T 13 with a slew rate V 1 = U O1 / T 13 , depending on the time constant T 13 of the integrator 13. The voltage U 13 (t) is applied to the control input of the pulse generator 1 forming straight golnye pulses whose frequency f B1 = K 1 t starts to increase linearly in proportion to the time conversion factor K 1 of the pulse generator 1. A signal from the pulse generator 1 is supplied to the converter input voltage into a current 2, which has a large output impedance so as not to shunt the parallel LC -contour consisting of an eddy-current transducer 3 and a capacitor 4. From the output of the voltage-to-current transducer 2, rectangular pulses of the exciting current I B Connection of the winding of the converter 3 with inductance L X to the capacitor 4 forms an oscillatory circuit having a resonant frequency . With a high quality factor of such an LC circuit, a harmonic-shaped voltage U o (t) is formed on it, the frequency of which is set by the frequency f B1 of the pulse generator 1 and varies in time according to a linear law.
При первичной настройке устройства или перед началом цикла допускового контроля вихретоковый преобразователь 3 размещается на образцовом изделии с эталонным значением контролируемого параметра. При этом регулировкой емкости С переменного конденсатора 4 устанавливают частоту резонанса LC-контура примерно равной средней частоте рабочего диапазона контроля fР≈fСР. Этим обеспечиваются высокая фазовая чувствительность и линейность фазочастотной характеристики преобразования при контроле.During the initial setup of the device or before the start of the tolerance control cycle, the eddy current transducer 3 is placed on the model product with the reference value of the controlled parameter. In this case, by adjusting the capacitance C of the variable capacitor 4, the resonance frequency of the LC circuit is set approximately equal to the average frequency of the control operating range f P ≈ f CP . This ensures high phase sensitivity and linearity of the phase-frequency characteristics of the conversion during control.
Амплитудным детектором 5 и усилителем 7 выделяется и усиливается сигнал разбаланса (разность напряжений) U7=KU(UПОР-Um) между пороговым напряжением (UПОР≥2В), формируемым источником опорных напряжений 12, и амплитудой Um, выходного сигнала LC-контура. Напряжением разбаланса U7 регулируется амплитуда импульсов тока IB в преобразователе напряжения в ток 2. Формирователь 6 преобразует выходной сигнал Uвых(t) вихретокового преобразователя 3 в последовательность прямоугольных импульсов, которые поступают на первый вход мультиплексора 9, на второй вход которого подается сигнал с выхода генератора импульсов 1. С помощью D-триггера сигнал с выхода LC-контура сравнивается по фазе с выходным сигналом генератора импульсов 1. Если частота fB1 формируемого генератором импульсов 1 сигнала не превышает резонансной частоты LC-контура (fB1<fP\ то разность фаз между входными и выходными сигналами LC-контура остается положительной (φ=0). При равенстве частот fB1=fP фазовый угол переходит через нулевое значение ((р=0) и при дальнейшем повышении частоты импульсов возбуждающего тока fB1>fP выполняется неравенство φ<0.An unbalance signal (voltage difference) U 7 = K U (U POR -U m ) between the threshold voltage (U POR ≥2V) generated by the reference voltage source 12 and the amplitude U m of the output signal is extracted and amplified by an amplitude detector 5 and amplifier 7 LC circuit. The unbalance voltage U 7 controls the amplitude of the current pulses I B in the voltage to current converter 2. The shaper 6 converts the output signal U o (t) of the eddy current transducer 3 into a sequence of rectangular pulses that are fed to the first input of multiplexer 9, to the second input of which a signal the output of the pulse generator 1. Using a D-trigger, the signal from the output of the LC circuit is compared in phase with the output signal of the pulse generator 1. If the frequency f B1 of the signal generated by the pulse generator 1 does not exceed resonant frequency of the LC circuit (f B1 <f P \ then the phase difference between the input and output signals of the LC circuit remains positive (φ = 0). If the frequencies f B1 = f P are equal, the phase angle passes through the zero value ((p = 0 ) and with a further increase in the frequency of the exciting current pulses f B1 > f P , the inequality φ <0 holds.
В процессе увеличения частоты сигнала генератора импульсов 1 в момент времени равенства частот fB1=fP срабатывает D-триггер 10, и его выходное напряжение переходит из единичного логического состояния в нулевое (переход " 1→0"). После срабатывания D-триггера 10 начинается второй такт преобразования, в котором блок обработки данных 8 переводит коммутатор 11 в другое рабочее состояние. При этом на вход интегратора 13 подается от источника опорных напряжений 12 небольшое отрицательное напряжение UО2≈UО1/100, под воздействием которого выходное напряжение интегратора 13 начинает медленно уменьшаться по линейному закону. Это приводит к медленному понижению частоты сигнала на выходе генератора импульсов 1 относительно предыдущего значения fB1 в соответствии с выражением: fB2=fВ1-K2t≈fВ1-K1t/100.In the process of increasing the frequency of the signal of the pulse generator 1 at the time of equality of frequencies f B1 = f P, the D-trigger 10 is activated, and its output voltage goes from a single logical state to zero (transition "1 → 0"). After the triggering of the D-trigger 10, the second conversion cycle begins, in which the data processing unit 8 transfers the switch 11 to another operational state. In this case, a small negative voltage U О2 ≈U О1 / 100 is applied to the input of the integrator 13 from the reference voltage source 12, under the influence of which the output voltage of the integrator 13 starts to decrease slowly according to the linear law. This leads to a slow decrease in the frequency of the signal at the output of the pulse generator 1 relative to the previous value f B1 in accordance with the expression: f B2 = f B1 -K 2 t≈f B1 -K 1 t / 100.
Частота сигнала генератора импульсов 1 понижается до тех пор, пока D-триггер 10 не вернется в исходное состояние (переход "0→1"), после чего второй такт преобразования заканчивается.The frequency of the signal of the pulse generator 1 decreases until the D-trigger 10 returns to its original state (transition "0 → 1"), after which the second clock cycle of the conversion ends.
В третьем такте преобразования выполняется аддитивная коррекция для компенсации фазовой погрешности от запаздывания элементов. При этом на управляющий вход мультиплексора 9 от блока обработки данных 8 подается команда на переключение измерительных каналов, и мультиплексор 9 соединяет выход формирователя импульсов 6 с С-входом, а выход генератора импульсов 1-c D-входом триггера 10. Затем блок обработки данных 8 повторно выполняет подстройку частоты возбуждающего сигнала для выполнения равенства fB3=fP и вычисляет результат преобразования по полусумме двух частот, измеренных во втором и третьем тактах: fP=(fB3+fB2)/2.In the third conversion step, additive correction is performed to compensate for the phase error from the delay of the elements. In this case, the control input of the multiplexer 9 from the data processing unit 8 gives a command to switch the measuring channels, and the multiplexer 9 connects the output of the pulse shaper 6 to the C-input, and the output of the pulse generator 1-c D-input of the trigger 10. Then the data processing unit 8 re-adjusts the frequency of the exciting signal to fulfill the equality f B3 = f P and computes the result of the half-sum conversion of two frequencies measured in the second and third clock cycles: f P = (f B3 + f B2 ) / 2.
После вычисления частоты fP блок обработки данных 8 выдает команду на коммутатор 11, который соединяет вход интегратора 13 с нулевой цепью и переводит его в режим запоминания, при котором напряжение U13 не изменяется, поэтому частота сигнала генератора импульсов 1 также остается постоянной.After calculating the frequency f P, the data processing unit 8 issues a command to the switch 11, which connects the input of the integrator 13 to the zero circuit and puts it into the storage mode, at which the voltage U 13 does not change, so the frequency of the signal from the pulse generator 1 also remains constant.
В блоке обработки данных 8 выполняется кодирование выходного напряжения U7 дифференциального усилителя 7. По результатам цифровых измерений частоты Nf=TИЗМfP и напряжения NU=KПРU7 блок обработки данных 8 вычисляет величину контролируемого параметра, значение которого выводится на цифровой индикатор 14.In the data processing unit 8, the output voltage U 7 of the differential amplifier 7 is encoded. Based on the results of digital measurements of the frequency N f = T ISM f P and voltage N U = K PR U 7, the data processing unit 8 calculates the value of the monitored parameter, the value of which is output to digital indicator 14.
Повышение точности измерений и расширение диапазона контроля в данном устройстве обеспечивается следующими факторами.Improving the accuracy of measurements and expanding the control range in this device is provided by the following factors.
Во-первых, использование аддитивной коррекции, выполняемой путем перекрестного переключения измерительных каналов во втором и третьем тактах преобразования и вычисления разности результатов измерений, полученных в этих тактах, позволяет повысить точность измерения фазовых параметров сигналов. Кроме этого, за счет применения амплитудного детектора 5 и формирователя импульсов 6 с высокими входными сопротивлениями (на основе микросхем с полевыми транзисторами) повышается добротность LC-контура и таким образом увеличивается фазовая чувствительность к измеряемому параметру.Firstly, the use of additive correction performed by cross-switching the measuring channels in the second and third conversion clocks and calculating the difference in the measurement results obtained in these clocks improves the accuracy of measuring the phase parameters of the signals. In addition, through the use of an amplitude detector 5 and a pulse shaper 6 with high input impedances (based on microcircuits with field effect transistors), the quality factor of the LC circuit is increased and thus the phase sensitivity to the measured parameter is increased.
Во-вторых, повышение достоверности контроля в предлагаемом устройстве обеспечивается за счет усреднения результата измерения резонансной частоты на интервале времени, кратном 20 мс, что позволяет значительно ослабить влияние помех промышленной частоты (50 Гц) на результат преобразования. В дополнение к этому, при автоматической регулировке амплитуды импульсов тока в преобразователе напряжения в ток 2 амплитуда выходного сигнала вихретокового преобразователя 3 слабо зависит от резонансной частоты fP, а определяется лишь значением порогового напряжения (UПОР≈2В), которое достаточно велико, поэтому инструментальные погрешности амплитудного детектора 5 и формирователя 6 пренебрежимо малы и практически не оказывают влияния на достоверность результатов контроля. Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства, позволяющим расширить диапазон контроля при одновременном повышении точности измерений, является двухтактное частотное преобразование с изменением направления и скорости развертки частоты возбуждающих импульсов тока, что позволяет устранить эффект "сноса" частоты резонанса, характерный для высокодобротных колебательных систем при линейной частотной модуляции.Secondly, increasing the reliability of control in the proposed device is ensured by averaging the result of measuring the resonant frequency over a time interval that is a multiple of 20 ms, which can significantly reduce the effect of industrial frequency noise (50 Hz) on the conversion result. In addition, when automatically adjusting the amplitude of the current pulses in the voltage-to-current converter 2, the amplitude of the output signal of the eddy current converter 3 weakly depends on the resonant frequency f P , but is determined only by the value of the threshold voltage (U POR ≈2 V), which is quite large, therefore the errors of the amplitude detector 5 and the shaper 6 are negligible and practically do not affect the reliability of the control results. An additional advantage of the proposed device, which allows to expand the control range while increasing the accuracy of measurements, is push-pull frequency conversion with a change in the direction and speed of the frequency sweep of the exciting current pulses, which eliminates the effect of "drift" of the resonance frequency, characteristic of high-quality oscillatory systems with linear frequency modulation.
Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного технического решения, отсутствуют, что указывает на соответствие заявленного устройства условию патентоспособности "новизна".The analysis of the prior art made it possible to establish that analogues that are characterized by a set of features identical to all the features of the claimed technical solution are absent, which indicates the compliance of the claimed device with the patentability condition of "novelty".
В предложенном устройстве формирователь импульсов 6 собран на микросхеме К1564ТЛ2, выполняющей функцию триггера Шмитта, работа которой описана в книге: Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. -М.: Ягуар, 1993. - С.14. D-триггер собран на микросхеме К561ТМ2, которая описана в книге: Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. -М.: Ягуар, 1993. - С.25-26. Схема генератора импульсов 1 приведена в книге: Гутников В. С.Интегральная электроника в измерительных устройствах. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - С.156, рис.5.8. Источник опорных напряжений 12 собран на микросхеме КР142ЕН15А, приведенной в книге: Нефедов А. Н., Аксенов А. И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. - М.: Радио и связь, 1993. - С.163. Аналоговый коммутатор 11 и мультиплексор 9 собраны на микросхемах типа К561КП1, которые описаны в книге: Шило В. Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. - М.: Ягуар, 1993. - С.22-23. Интегратор 10 и дифференциальный усилитель 7 собраны на микросхемах типа КР140УД12, работа которых описана в книге: Нефедов А. Н., Аксенов А. И. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. - М.: Радио и связь, 1993. - С.111-114. В блоке обработки данных 8 использован микроконтроллер AT89S852, к которому подключен цифровой индикатор 14 типа ИЖКЦ 4/10.In the proposed device, the pulse shaper 6 is assembled on a K1564TL2 chip that performs the function of a Schmitt trigger, the operation of which is described in the book: Shilo V.L. Popular CMOS chips. Directory. -M .: Jaguar, 1993 .-- p.14. D-trigger assembled on a chip K561TM2, which is described in the book: Shilo V.L. Popular CMOS chips. Directory. -M .: Jaguar, 1993 .-- S.25-26. The pulse generator circuit 1 is given in the book: V. Gutnikov. Integrated electronics in measuring devices. - L.: Energoatomizdat, 1988 .-- P.156, Fig. 5.8. The reference voltage source 12 is assembled on the KR142EN15A microcircuit shown in the book: Nefedov A.N., Aksenov A.I. Elements of circuits of household radio equipment. - M .: Radio and communications, 1993. - P.163. The analog switch 11 and multiplexer 9 are assembled on type K561KP1 chips, which are described in the book: Shilo V. L. Popular CMOS chips. Directory. - M .: Jaguar, 1993 .-- S.22-23. The integrator 10 and differential amplifier 7 are assembled on type KR140UD12 microcircuits, the operation of which is described in the book: Nefedov A.N., Aksenov A.I. Elements of circuits of household radio equipment. - M .: Radio and communications, 1993. - S.111-114. In the data processing unit 8, the microcontroller AT89S852 is used, to which a digital indicator 14 of type IZHKTS 4/10 is connected.
Дополнительным достоинством предложенной полезной модели является универсальность ее применения для высокоточного измерения самых различных параметров вихретоковым способом, поэтому она может быть использована в разных областях неразрушающего контроля качества изделий.An additional advantage of the proposed utility model is the versatility of its application for high-precision measurement of various parameters by the eddy current method, therefore it can be used in various fields of non-destructive quality control of products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126513/28U RU99149U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010126513/28U RU99149U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU99149U1 true RU99149U1 (en) | 2010-11-10 |
Family
ID=44026506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010126513/28U RU99149U1 (en) | 2010-06-28 | 2010-06-28 | TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU99149U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533756C1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Device for double-parameter control of conductive coating thickness |
-
2010
- 2010-06-28 RU RU2010126513/28U patent/RU99149U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2533756C1 (en) * | 2013-05-21 | 2014-11-20 | Государственное казенное образовательное учреждение высшего профессионального образования Академия Федеральной службы охраны Российской Федерации (Академия ФСО России) | Device for double-parameter control of conductive coating thickness |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dean et al. | A digital frequency-locked loop system for capacitance measurement | |
| CN110798212B (en) | Time domain interleaved waveform synthesis timing mismatch calibration device and method | |
| JP2006227009A (en) | Jitter measuring device, jitter measuring method, test device and electronic device | |
| US20110084711A1 (en) | Capacitance sensing circuit with anti-electromagnetic interference capability | |
| JP2006333119A (en) | Test circuit for clock generating circuit | |
| CN103487648A (en) | Sigma-delta PLL frequency measuring circuit and method | |
| CN103001627A (en) | Trimming control system for resonance frequency of quartz crystals | |
| CN104135283A (en) | Device and method of bandwidth test of wide band gap semiconductor power device | |
| US9753468B2 (en) | Electronic circuit, power supply circuit, method of measuring circuit characteristics | |
| JPWO2007105562A1 (en) | Calibration apparatus, test apparatus, calibration method, and test method | |
| RU99149U1 (en) | TWO-PARAMETER VORTEX CONTROL DEVICE | |
| Pliquett | Time-domain based impedance measurement: strengths and drawbacks | |
| CN101498761A (en) | Test method for step response performance of phase-locked loop system | |
| Tiwari et al. | Kernel-windowed SDFT based frequency-locked loop for capacitance sensing on an FPGA | |
| JP5133870B2 (en) | Electronic device, test apparatus, and test method | |
| Batrakov et al. | Precision digital signal integrators with accurate synchronization | |
| CN208257788U (en) | A kind of high frequency resolution pulse digit generating system | |
| CN104539289B (en) | A kind of appraisal procedure and device of atomic frequency standard frequency short-term stability | |
| RU2371714C2 (en) | Eddy current control method and device to this end | |
| RU2533756C1 (en) | Device for double-parameter control of conductive coating thickness | |
| RU2305280C1 (en) | Method of testing article | |
| JP2016178351A (en) | PLL circuit | |
| Sreenath et al. | A novel closed-loop SC capacitance-to-frequency converter with high linearity | |
| US10345350B2 (en) | Method for detecting high-frequency signals | |
| CN105388338A (en) | Sinusoidal frequency signal source |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20101201 |