Патентоведение(Суздальцев)

16. Вихретоковый способ двухпараметрического контроля изделий пат. 2184930 РФ, МПК G 01 B 7/06 на изобретение: / А.И. Суздальцев, Н.Г. Богданов, Ю.Н. Отрошенко, В.А. Приходько; – опуб. 10.07.2002, бюл. № 19.

17.Система централизованного теплоснабжения пат. 72748 РФ, МПК F24D 3/02 на полезную модель. / А.И. Суздальцев, С.П. Петров, Н.А. Загородних; – опуб. 27.04.08, бюл. № 12.

18.Система централизованного теплоснабжения пат. № 78907 РФ, МПК F24D 3/02 на полезную модель. / А.И. Суздальцев, С.П. Петров, Н.А. Загородних. М.Н Маяков; – опуб. 10.12.2008, бюл. № 34.

19.Об утверждении Положения о патентных и иных пошлинах за совершение юридически значимых действий: Постановление Правительства Российской Федерации от 10 декабря 2008 г. // Собр. законодательства Российской Федерации. – 2008. – № 51. – Ст. 6170.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ОПИСАНИЕ К ПАТЕНТУ НА ОБЪЕКТ «УСТРОЙСТВО»

МПК G 01 B 7/04

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ШИРИНЫ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПОЛОТНА

Предлагаемое устройство для измерения ширины движущегося полотна относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения линейных размеров движущихся плоских материалов и может быть использовано в текстильной промышленности или на другом производстве, где применяются рулонные материалы.

Известно устройство для измерения ширины рулонных материалов, содержащее линейку с двумя группами фотодатчиков, преобразователь информации с фотодатчиков и блок регистрации [1]

Недостаток устройства состоит в невысокой точности измерения и конструктивной сложности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство для измерения ширины движущегося полотна, содержащее линейку с фотодатчиками, генератор импульсов, логическую схему «И», коммутатор, триггер, группу схем «И», блока регистрации, причем выход генератора импульсов соединен с логической схемой «И», выход которой соединен с коммутатором, первый, второй и другие выходы которого соединены с группой логических схем «И», а последний выход соединен с триггером и первым входом блока регистрации, при этом выход триггера соединен со вторым входом логической схемы «И», а второй вход триггера соединен с входом «Контроль» устройства, причем вторые входы группы логических схем «И» соединены с фотодатчиками измерительной линейки, при этом второй вход блока регистрации соединен с выходом «Контроль» устройства, выход подключен к ЦПМ и ЭВМ [2].

Недостаток данного устройства заключается в том, что сигналы с фотодатчиков обрабатываются последовательно, а так как полотно движется, то за временные промежутки между сигналами с входа «Контроль» увеличивается динамическая погрешность измерения.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении динамической погрешности измерения ширины движущегося полотна.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство для измерения ширины движущегося полотна состоит из генератора

импульсов, логической схемы «И», коммутатора, выполненного в виде сдвигающего регистра, триггера, группы схем «И», блока регистрации и линейки с фотодатчиками, причем выход генератора импульсов соединен с логической схемой «И», выход которой соединен с входом сдвигающего регистра, информационные входы которого соединены с выходами группы логических схем «И», первые входы которых соединены со входом «Контроль» устройства, а вторые входы группы логических схем «И» соединены с фотодатчиками измерительной линейки, причем выход сдвигающего регистра соединен с первым входом блока регистрации, связанного вторым входом со входом «Контроль» устройства, а выход подключен к ЦПМ и ЭВМ, при этом выход триггера соединен со вторым входом логической схемы «И», а единичный и нулевой входы триггера соединены с входом «Контроль» устройства через первую и вторую схемы задержки, при этом выход второй схемы задержки дополнительно подключен к третьему входу блока регистрации.

На фигуре 1 приведена структурная схема устройства, где приняты следующие обозначения: 1 – генератор импульсов, 2 – схема «И», 3 – сдвигающий регистр, 4 – триггер, 5 – группа схем «И», 6 – первая схема задержки, 7 – блок регистрации, 8 – вторая схема задержки. Причем выход генератора импульсов 1 соединен с логической схемой «И»2, выход которой соединен с входом сдвигающего регистра 3, информационные входы которого соединены с выходами группы логических схем «И»5, первые входы которых соединены со входом «Контроль» устройства, а вторые входы группы логических схем «И»5 соединены с фотодатчиками измерительной линейки, причем выход сдвигающего регистра 3 соединен с первым входом блока регистрации, связанного вторым входом со входом «Контроль» устройства, а выход подключен к ЦПМ и ЭВМ, при этом выход триггера 4 соединен со вторым входом логической схемы «И»2, а единичный и нулевой входы триггера 4 соединены с входом «Контроль» устройства соответственно через первую 6 и вторую 8 схемы задержки, при этом выход второй схемы задержки 8 дополнительно подключен к третьему входу блока регистрации 7.

Устройство работает следующим образом. При перемещении полотна периодически на входе устройства «Контроль» формируются сигналы измерения.

С поступлением сигнала измерения на вход «Контроль» информация поступает с фотодатчиков ФД1 – ФДn на входы группы схем «И» 5 и записывается в сдвигающий регистр 3. Этим же сигналом через схему задержки 6 триггер 4 устанавливается в единичное состояние, отчего импульсы с генератора импульсов 1 поступают на вход сдвигающего регистра 3 и происходит сдвиг

Устройство для измерения ширины движущегося полотна

Фигура 1

Автор А.И. Суздальцев

Реферат Предлагаемое устройство для измерения ширины движущегося

полотна относится к измерительной технике и может быть использовано в текстильной промышленности или на другом производстве, где применяются рулонные материалы.

Техническая задача, решаемая изобретением, заключается в уменьшении динамической погрешности измерения ширины движущегося полотна.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения ширины движущегося полотна состоит из генератора импульсов, логической схемы «И», коммутатора, выполненного в виде сдвигающего регистра, триггера, группы схем «И», блока регистрации и линейки с фотодатчиками, причем выход генератора импульсов соединен с логической схемой «И», выход которой соединен с входом сдвигающего регистра, информационные входы которого соединены с выходами группы логических схем «И», первые входы которых соединены со входом «Контроль» устройства, а вторые входы группы логических схем «И» соединены с фотодатчиками измерительной линейки, причем выход сдвигающего регистра соединен с первым входом блока регистрации, связанного вторым входом со входом «Контроль» устройства, а выход подключен к ЦПМ и ЭВМ, при этом выход триггера соединен со вторым входом логической схемы «И», а единичный и нулевой входы триггера соединены с входом «Контроль» устройства через первую и вторую схемы задержки, при этом выход второй схемы задержки дополнительно подключен к третьему входу блока регистрации.

Образец заполнения бланка заявления о выдаче патента на изобретение на объект «устройство» (первая страница)

86 Регистрационный номер международной заявки и дата международной подачи, установленные получающим ведомством (регистрационный номер и дата подачи европейской заявки)

87 Номер и дата международной публикации международной заявки

Прошу (просим) установить приоритет изобретения по дате:

 Подача первой заявки в стране-участнице Парижской конвенции (п.2 ст. 19 За-

кона) (заполняется только при испрашивании приоритета более раннего, чем дата поступления в Патентное ведомство)

54 Название изобретения Устройство для измерения ширины движущегося полотна

98 Адрес для переписки (полный почтовый адрес, имя или наименование адресата)

РФ, 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29 Орловский государственный технический университет (ОрелГТУ)

Телефон: (0862) 4158 – 37 Телекс: Факс: (0862) 41 – 66 – 84

74 Патентный поверенный (полное имя, регистрационный номер, местонахождение)

Образец заполнения бланка заявления о выдаче патента на изобретение на объект «устройство» (вторая страница)

подпись(и) заявителя(ей) или патентного поверенного, лица, на чье имя испрашивается патент: дата подписи(ей) (при подписании от имени юридического лица подпись руководителя удостоверяется печатью)

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ОПИСАНИЕ К ПАТЕНТУ НА ОБЪЕКТ «СПОСОБ»

МПК G 01 В7/06

ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ ДВУХПАРАМЕТРИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например, для измерения толщины немагнитного покрытия с компенсацией влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием, для измерения толщины диэлектрического покрытия независимо от вариации электромагнитных свойств основы изделия, и т. п.

Известен способ двухпараметрового неразрушающего контроля изделий, согласно которому варьируют высокочастотный сигнал, подаваемый на вихретоковый преобразователь, выделяют амплитуду выходного напряжения преобразователя или разность фаз между питающим и выходным сигналами, которую умножают на соответствующий коэффициент преобразования и используют для получения результата измерения [1].

Недостатком этого способа является низкая точность измерения в широком диапазоне контролируемых параметров, что связано с возрастанием относительной инструментальной погрешности измерения при уменьшении амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя по мере увеличения толщины диэлектрического покрытия или увеличении электрической проводимости основы изделия. Эта погрешность обусловлена нелинейностью выпрямительных элементов, применяемых для выделения амплитуды сигнала, и нестабильностью уровней срабатывания формирователей импульсов, используемых в блоке обработки для выделения фазовых параметров, приводящих к резкому повышению погрешности измерения малых сигналов и, как следствие, к общему снижению достоверности неразрушающего контроля параметров изделий.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ двухпараметрового контроля изделий, согласно которому в вихретоковом преобразователе возбуждают переменный ток, и, по-

сле размещения в зоне контроля контролируемого изделия, измеряют амплитуду и фазу выходного сигнала вихретокового преобразователя, и определяют по результатам их обработки параметры изделия [2].

Точность вихретокового контроля изделий таким способом ограничивается влиянием инструментальных погрешностей как фазометра, так и амплитудного детектора, которые возрастают при расширении диапазона контролируемых параметров вследствие изменения амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя. Данное положение обусловлено тем, что увеличение толщины контролируемого покрытия приводит к повышению вихретоковых потерь и, соответственно к уменьшению амплитуды выходного сигнала преобразователя, возбуждаемого переменным током постоянной амплитуды. При этом из-за наличия на входах фазометра сигналов разной амплитуды (опорного, формируемого генератором возбуждающего тока, и измеряемого выходного сигнала вихретокового преобразователя) возникает дополнительная фазовая погрешность, обусловленная влиянием нестабильности уровней срабатывания и гистерезисом (или зоной чувствительности) формирователей импульсов, применяемых в фазометрических схемах для получения импульсов прямоугольной формы из гармонических входных сигналов. Например, при использовании формирователей импульсов с порогом срабатывания, составляющим 5 % от номинального уровня опорного сигнала, снижение амплитуды выходного напряжения вихретокового преобразователя до 20 % от номинального значения приводит к инструментальной погрешности фазометра в 12 , сравнимой с диапазоном преобразования устройства. Аналогичным образом сказывается и влияние нелинейности характеристики преобразования амплитудного детектора, типовая погрешность которого при измерении высокочастотных сигналов возрастает от номинального уровня (0,1 – 0,2) % , соответствующего амплитуде порядка 10 В, до (5 – 10) % в случае уменьшения амплитуды выходного напряжения вихретокового преобразователя до (1 – 0,5) В.

При этом возможность увеличения сигнала вихретокового преобразователя, например за счет повышения амплитуды возбуждающего тока, практически ограничивается дополнительной погрешностью, обусловленной ухудшением температурного режима работы преобразователя из-за нагрева его возбуждающей обмотки большим током, что приводит, в итоге, не только к уменьшению точности контроля, но и к снижению надежности устройства.

Технической задачей изобретения является повышение чувствительности и точности измерения в широком диапазоне контролируемых параметров.

Сущность вихретокового способа двухпараметрического контроля изделий заключается в том, что на возбуждающую обмотку вихретокового преобразователя подают сигнал переменного тока. На выходе вихретокового преобразователя измеряют фазу сигнала, а затем по результатам обработки фазоамплитудной характеристики определяют параметры контролируемого изделия. Перед измерением амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя его вводят в

колебательный режим, подключая, например, к колебательному контуру, резонансную частоту которого устанавливают равной частоте питающего тока. Затем производят измерение амплитуды выходного сигнала, которую сравнивают с определенным фиксированным уровнем. Полученный сигнал разбаланса выделяют, усиливают и, в зависимости от его значения, регулируют амплитуду импульсов возбуждающего тока, а напряжение разбаланса измеряют и используют в качестве информативного параметра при измерении контролируемой величины.

В качестве примера на фиг.1 приведена структурная схема устройства, реализующего способ двухпараметрического контроля изделий. Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, преобразователь напряжения в ток 2, вихретоковый преобразователь 3 с резонансным конденсатором 4, амплитудный детектор 5 и усилитель 6, выход которого подключен к управляющему входу преобразователя напряжения в ток 2 и к первому входу блока обработки данных 7, второй вход которого соединен с выходом фазометра 8. Один из входов фазометра подключен к выходу генератора 1, а второй вход фазометра – к выходу вихретокового преобразователя 3. Второй вход усилителя соединен с источником опорного напряжения 9. В качестве преобразователя напряжения в ток 2 может быть использован дифференциальный каскад на транзисторах 10 и 11 с регулируемым генератором тока, собранном на транзисторе 12 и резисторе 13 с сопротивлением R13. Способ на примере решения задачи измерения толщины электропроводящего немагнитного покрытия, нанесенного на ферромагнитную основу, с помощью накладного вихретокового преобразователя, реализуется следующим образом.

С помощью генератора 1 и преобразователя напряжения в ток 2 на возбуждающую обмотку вихретокового преобразователя 3 подает-