Большая База Данных Рефератов - Толщиномер изоляции - скачать рефераты, бесплатно рефераты

Толщиномер изоляции

b> мВ, - падение напряжение на ВТП.

Добавочное сопротивление Rд выбираем приблизительно в 10 раз меньше z0, Rд = 50 мОм, также задаем С1 = 100 мкФ, чтобы емкостное сопротивление было маленьким.

, (2.16)

где мОм.

мВ.

Принимаем мВ.

2.2 Построение годографа
Зададим различный зазор для построения годографов:

h1 = 2?10-3 м,

h2 = 2,5?10-3 м,

h3 = 3?10-3 м.

Годографы построим по следующей формуле [12, стр.46-47], в которой выбор верхнего предела интегрирования обоснован в приложении В:

, (2.17)

где , . [11, стр.250]

При построении годографов зазор остается постоянным, а УЭП изменяется.

На годографах отметим точки, которые изменяются в зависимости от значения УЭП. Для этого необходимо в формулу (2.17) подставить заданные значения УЭП. В результате получаем 9 точек (рис.10). Координаты точек занесены в таблицу 2.

Через эти точки проведем линии влияния зазора. Для этого нам необходимо построить линии по формуле (2.16), но при этом УЭП остается постоянным значением, а зазор изменяется.

Рисунок 11. Годографы Zвн накладного ВТП при контроле толщины изоляции

Для реализации амплитудного способа выделения информации, необходимо найти амплитуду вносимого сопротивления во всех построенных точках, т.е. вычислить Zвн. Точка компенсации в данном случае будет совпадать с началом координат.

Рассчитаем чувствительности и погрешности соответственно по формулам:

, (2.18)

где Дh - изменение зазора, а ДZвн - изменение вносимого сопротивления.

, (2.19)

где hном - номинальное значение зазора, а Дpk - чувствительность информативного параметра к мешающему фактору.

Приведем пример расчета для минимального зазора:

Для среднего и максимального зазора погрешности рассчитываем аналогично.

Полученные данные занесем в таблицу 1.

Таблица 1

г,%	Различные значения толщины покрытия T, мм
	Tmin = 2	Tnom = 2,5	Tmax = 3
г1	-1	-0,7	-0,5
г2	0,4	0,3	0,2

Рассчитаем напряжение на добавочном резисторе (с присутствием объекта контроля) для девяти значений Zвн по формулам:

, (2.20)

, (2.21)

. (2.22)

Пример для Z1вн:

Ом,

мА,

В.

Полученные значения занесены в таблицу 2.

Таблица 2


53	1	2	0,4	0,01652-j0,14709	0,14801	0,59823	5,0454
	1,5	2,5	0,5	0,01148-j0,10982	0,11042	0,56064	5,33446
	2	3	0,6	0,00819-j0,08357	0,08397	0,53419	5,55854
58	1	2	0,4	0,01594-j0,14795	0,14881	0,59903	5,03959
	1,5	2,5	0,5	0,01107-j0,11042	0,11097	0,56119	5,32999
	2	3	0,6	0,0079-j0,08399	0,08436	0,53458	5,5551
63	1	2	0,4	0,01493-j0,1494	0,15014	0,60036	5,02996
	1,5	2,5	0,5	0,01036-j0,11141	0,11189	0,56211	5,32254
	2	3	0,6	0,00738-j0,0847	0,08502	0,53524	5,54929

Рисунок 12. График зависимости напряжения от толщины покрытия

Рассчитаем чувствительности и погрешности соответственно по формулам (2.23) и (2.19):

, (2.23)

где Дh - изменение зазора, а - изменение напряжения с добавочного резистора.

Приведем пример расчета для минимального зазора:

Из расчетов видно, что чувствительность к контролируемому параметру (толщине покрытия) намного больше, чем чувствительность к мешающему фактору (УЭП). Погрешность не превышает заданной .

Для среднего и максимального зазора погрешности рассчитываем аналогично.

Полученные данные занесем в таблицу 3.

Таблица 3

г,%	Различные значения толщины покрытия T, мм
	Tmin = 2	Tnom = 2,5	Tmax = 3
г1	-0,9	-0,7	-0,5
г2	0,4	0,3	0,2

Рисунок 13. График зависимости погрешности от толщины покрытия

2.3 Расчет операционного усилителя
Внутренняя частотная коррекция выполняется за счет встроенного конденсатора с номиналом 30 пФ. [9, стр.337]

Коэффициент усиления напряжения данного усилителя составляет , выходное напряжение 11,5 В.

Максимальный коэффициент усиления напряжения для данного случая будет составлять

, (2.24)

где - характеристика ОУ, равная [9, стр.339], - максимальное напряжение, В, поступающее с преобразователя, оно равно

5,45 мВ.

Следовательно, необходимо ослабить коэффициент усиления. При введении отрицательной обратной связи (ООС) коэффициент усиления определяется только обратной связью [13, стр.73] и равен:

, (2.25)

где - коэффициент усиления ООС, резисторы и соответствуют схеме на рис.13.

Рисунок 14. Схема включения операционного усилителя с ООС

Сопротивление будем считать исходя из условия (2.24).

Ом.

Выбираем из ряда номинальных значений Е24 наиболее близкое к получившемуся значению, кОм.

3. Описание разработанного прибора "Толщиномер изоляции ВТ-5М"
3.1 Назначение толщиномера
Толщиномер покрытий предназначен для локального измерения толщины изоляционных покрытий, наносимых на электропроводящий неферромагнитный материал основания.

Прибор предназначен для применения в производственных и лабораторных условиях.

Рисунок 15 - Электронный блок вихретокового толщиномера:

1 - разъем для подключения преобразователя; 2 - разъем для соединения электронного блока с компьютером; 3 - разъем для подключения внешнего блока питания; 4 - жидкокристаллический индикатор; 5 - клавиатура; 6 - измерительный преобразователь; 7 - кнопка для снятия измерений

- Кнопка включения (выключения);

- Кнопки изменения значения параметра;

- Кнопка содержит:

Режим калибровки

2.1 Установка нижнего предела

2.2 Установка верхнего предела

2. Режим измерения

- Кнопка подтверждения.

3.2 Калибровка толщиномера
Для калибровки толщиномера необходима одна площадка с двумя образцами, которые по марке материала и по толщине (один с минимальной толщиной покрытия, другой с максимальной толщиной покрытия) должны соответствовать контролируемому изделию.

Правила калибровки:

Включить прибор, нажав клавишу “Вкл."

Нажать “Меню”.

Выбрать пункт 1 - “Режим калибровки” - “Установка нижнего предела".

Поместить преобразователь на покрытие стандартного образца с минимальной толщиной покрытия и нажать на преобразователе кнопку для снятия измерений.

После появления на экране прибора измеренного значения с помощью клавиш установить значение, соответствующее толщине покрытия стандартного образца.

После установки правильного значения нажать клавишу “Ввод”.

Повторить пункты 3.2.2 - 3.2.6 для образца с максимальной толщиной покрытия. После чего прибор откалиброван.

Для снятия измерений снова войти в меню и выбрать пункт 2 - “Режим измерения”, поместить преобразователь на ОК и нажать кнопку на преобразователе.

После окончания работы выключить прибор клавишей “Выкл. ".

3.3 Измерение
Измерения осуществляются путем установки преобразователя на объект контроля.

Объект контроля в процессе измерения может быть неподвижным или перемещаться относительно преобразователя.

Измерение толщины контролируемого объекта производится в зоне нахождения возбуждающей катушки (она же измерительная).

Результаты измерения отображаются на индикаторе.

Заключение
По заданию курсового проекта был разработан толщиномер для измерения толщины изоляционного покрытия в диапазоне от 1 до 2 мм вихретоковым методом с погрешностью не более 5%.

В ходе выполнения курсового проекта получили следующие результаты. В качестве ВТП следует использовать накладной преобразователь. Наилучшим способом выделения информации из сигнала, поступающего с ВТП, является амплитудный метод. Контроль следует производить на частоте 35 кГц.

С помощью амплитудного способа выделения информации рассчитали чувствительность ВТП к изменению зазора. Рассчитан усилитель выходного напряжения с ВТП на основе операционного усилителя КР140УД7.

Таким образом, поставленная цель достигнута - разработан толщиномер для контроля толщины изоляционного покрытия. Данным толщиномером производятся измерения в диапазоне температур от 0 до 400С с погрешностью не более 1%.

Библиографический список

1. Клюев, В.В. Неразрушающий контроль и диагностика [Текст]: Справочник / В. В Клюев, Ф. Р Соснин, А.В. Ковалев и др.; Под. ред.В. В. Клюева.2-е изд. испр. и доп. - М.: Машиностроение, 2003.656 с.: ил. - 2000 экз. - ISBN 5-217-03178-6.

2. Сухоруков, В.В. Неразрушающий контроль [Текст]: в 5 кн. Кн.3. Электромагнитный контроль: Практ. пособие / В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, В.В. Сухоруков; Под ред.В. В. Сухорукова. - М.: Высш. шк., 1992. - 312 с.: ил. - 5000 экз. - ISBN 5-06-002039-8.

3. Бакунов А.С., Калошин В.А., Рудаков А.С., Шубочкин С.Е. Толщиномер гальванических покрытий. - Дефектоскопия, 2004г, №6, с.26-40.

4. А. с. SU 1384930 A1 СССР, 4 G 01 В 7/06. Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий на электропроводящем основании [Текст] / А.И. Потапов [и др.]. - № 4145388/25-28; заявл.11.08.86; опубл.30.03.88, Бюл. № 12. - 2 с.: ил.

5. А. с. SU 1416859 A1 СССР, 4 G 01 В 7/06. Вихретоковый толщиномер диэлектрических покрытий [Текст] / А.И. Потапов [и др.]. - № 4128811/25-28; заявл.05.08.86; опубл.15.08.88, Бюл. № 30. - 2 с.: ил.

6. А. с.567086 СССР, Кл. G 01 B 7/06. Токовихревое устройство для измерения толщины диэлектрических покрытий на немагнитном проводящем основании [Текст] / В.К. Будкин [и др.]. - № 1919850/28; заявл.25.05.73; опубл.30.07.77, Бюл. № 28. - 3 с.: ил.

7. А. с.892200 СССР, Кл. G 01 B 7/06. Устройство для измерения толщины покрытий [Текст] / М.В. Гаршин [и др.]. - № 2676212/25-28; заявл.23.10.78; опубл.23.12.81, Бюл. № 47. - 3 с.: ил.

8. Достал И. Операционные усилители [Текст] / И. Достал; перевод с англ. Б.Н. Бронина. - М: Мир, 1982. - 512 с.: ил. - Перевод изд.: Operational amplifiers/ J/ Dostal. Elsevier Scientific Publishing Comi Amsterdam - Oxford - New York, 1981.

9. Якубовский, С.В. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы [Текст]: Справочник / С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон, В.И. Кулешова и др.; Под ред. С.В. Якубовского. - М.: Радио и связь, 1989. - 496 с.: ил. - 100000 экз. - ISBN 5-256-00259-7.

10. Герасимов, В.Г. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами [Текст]: монография / В.Г. Герасимов, Ю.Я. Останин, А.Д. Покровский [и др.]. - М.: Энергия, 1978. - 216 с.: ил. - 3600 экз.

11. Калантаров, П.Л. Расчет индуктивностей [Текст]: Справочная книга / П.Л. Калантаров, Л.А. Цейтлин.3-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энегоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. - 488 с.: ил. - 40000 экз.

12. Соболев, В.С., Шкарлет, Ю.М. Накладные и экранные датчики [Текст]. - Новосибирск: Наука, 1967.

13. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника [Текст]: Справочное руководство: [пер. с нем.] / У. Титце, К. Шенк; перевод с нем.А.Г. Алексеенко. - М.: Мир, 1982. - 512 с.: ил. - Перевод изд.: Halbleiber - Shaltugstechnik/ U. Tietze, Ch. Shenk. Springer - Verlag Berlin - Heidelberg New York, 1980.

Приложения

Приложение А

Расчет ВТП

(Текст приведен для программы Mathcad)

радиус возбуж. Катушки

паразитная емкость

принимаем рабочую частоту

падение напряжения

задаем маленькое добавочное сопротивление

задаем емкость добавочного конденсатора, чтобы емкостное сопротивление было незначительным (100мкФ)

напряжение на ВТП без ОК

принимаем рабочую частоту

Приложение Б

Построение базового годографа

(Текст приведен для программы Mathcad)

Возьмем до

толщина ОК

Приложение В

Построение своего годографа

(Текст приведен для программы Mathcad)

, ,

Значимая площадь под графиком находится до л = 1500, следовательно верхний предел интегрирования с бесконечности заменяем на 1500

построение линий влияния:

Приложение Г

Расчет погрешностей для вносимого сопротивления

(Текст приведен для программы Mathcad)

(номинальное значение)

, ,

для минимального зазора:

чувствительность контролируемого параметра к мешающему фактору

для номинального зазора:

для максимального зазора:

Приложение Д

Построение графика зависимости выходного напряжения от зазора

(Текст приведен для программы Mathcad)

Приложение Е

Расчет погрешностей для выходного напряжения

(Текст приведен для программы Mathcad)

выходное напряжение на ВТП с ОК:

для минимального зазора:

для среднего зазора:

для максимального зазора:

График зависимости погрешности от зазора:

Поз. обозн.	Наименование	Кол.	Примечание
	Конденсаторы
C1	К31-9-100 мкФ±0,5%	1
	Резисторы
R1	С5-42B-3-50мОм±0,1%	1
R2	С2-30-0,125-0,1кОм±0,1%	1
	Операционные усилители
DA1	КР140УД7	1
					КП-2069889-32-08-42.76.726-С

Измю	Лист	№ докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Маркосян Е.С.			Толщиномер изоляции Спецификация	Лит.	Лист	Листов
Пров.	Волков А.Ю.							1	1
Т. Контр.					ОмГТУ гр. ФР-515
Н. Контр.
в.

Страницы: 1, 2, 3