Составление заявки на патент "Устройство контроля толщины стенок диэлектрических труб"

Страницы работы

Содержание работы

МКИ7  G 01b 17/02

Устройство контроля толщины стенок диэлектрических труб.

          Предлагаемое техническое решение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при изменении толщины материалов.

          Известно устройство “Устройство для измерения толщины труб” (А. С. СССР №1024713. Опубл. в Б.И. №23 от 23.06.1983, аналог). Оно содержит источник ионизирующего излучения, находящийся в защитном контейнере, и детектор, которые размещены в несущей конструкции на оси, совпадающей с диаметром поперечного сечения измеряемой трубы. Источник и детектор расположены по разные стороны от трубы. Выход детектора соединен с преобразователем потока импульсов в измерительный сигнал. Устройство также содержит блок выделения наибольшего сигнала и регистратор. Вход блока подключен к выходу преобразователя потока импульсов, а выход – ко входу регистратора.

          Недостатком аналога является применение для измерения - ионизирующего излучения и необходимость установки дополнительного привода для вращения трубы.

          Известен также метод “Способ измерения толщины материалов”. (А. С. СССР №390356. Опубл. в бюллетене изобретений №30 от 11.07.1973, прототип), заключающийся в излучении по направлению к поверхности контролируемого материала ультразвуковых колебаний, модулированных по частоте треугольными импульсами, и приеме отраженных от материала колебаний. Прием колебаний, отраженных от обеих поверхностей производят отдельным преобразователем, выделяют огибающую принятого суммарного сигнала, используют ее для автоподстройки длительности треугольных импульсов. По длительности импульсов судят о толщине контролируемого материала.

          Недостатком прототипа является необходимость помещения трубы в жидкую среду и установки дополнительного привода для вращения трубы.

          Задачей предлагаемого технического решения является устранение указанных недостатков аналога и прототипа. А именно, исключение использования специальной среды, ионизирующего излучения и необходимости установки привода вращения трубы.

          Поставленная задача решается подключением металлического цилиндра к общему проводу измерительного генератора. Металлические пластины, расположенные с внешней стороны трубы, через электронные ключи, управляющие входы которых подключены к времязадающему устройству, соединены с контуром измерительного генератора. Выход генератора соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя подключен к выходу стабильного генератора. Выход смесителя через последовательно соединенные ФНЧ, детектор и АЦП подключен к цифровому индикатору.

          Существенным отличием предлагаемого технического решения является подключение металлического цилиндра к общему проводу измерительного генератора. Металлические пластины, расположенные с внешней стороны трубы, через электронные ключи, управляющие входы которых подключены к времязадающему устройству, соединены с контуром измерительного генератора. Благодаря этому реализуется бесконтактный метод измерения толщины стенок трубы и устраняется необходимость вращения трубы.

          На фигуре 1 изображена функциональная схема, где ввеведены следующие обозначения. 1 – металлический цилиндр, 2 – измеряемая труба, 3 – металлические пластины, 4 – электронные ключи, 5 – времязадающее устройство, 6 – измерительный генератор, 7 – смеситель, 8 – стабильный генератор, 9 – фильтр низкой частоты, 10 – детектор, 11 – аналогово-цифровой преобразователь, 12 – цифровой индикатор.

          Соединение в статике реализуется следующим образом: металлический цилиндр (1) подсоединяется к измерительному генератору (6), металлические пластины (3) соединяются с электронными ключами (4). Также к электронным ключам (4) подключается времязадающее устройство (5). Выход электронных ключей (4) коммутируется со входом измерительного генератора (6). К смесителю (7) подключаются выходы измерительного генератора (6) и стабильного генератора (8). Выход смесителя (7) соединяется с фильтром низкой частоты (9). Фильтр низкой частоты (9) соединяется с детектором (10), детектор – с аналогово-цифровым преобразователем (11), который  подключается к цифровому индикатору (12).

Предлагаемое техническое решение работает следующим образом: по мере прохождения трубы (2) будет изменяться толщина диэлектрика, находящегося между внутренним цилиндром (1) и внешними пластинами (3), что приведет к изменению емкостей между ними. Электронные ключи (4), переключаемые времязадающим устройством (5), поочередно подключают одну из пластин к контуру измерительного генератора (6). Частота на выходе измерительного генератора будет обратно пропорциональна емкости между цилиндром и пластиной. На выходе ФНЧ (9) получим колебание разностной частоты измерительного (6) и стабильного (8) генераторов. Это колебание поступает на детектор (10), после чего постоянная составляющая преобразуется в цифровую форму с помощью аналогово-цифрового преобразователя (11) и отображается на цифровом индикаторе (12). Чем сильнее будут различаться частоты измерительного (6) и стабильного (8) генераторов (чем больше отклонение толщины стенки от номинальной), тем меньше значение будет на цифровом индикаторе (12). Между пластинами (3) и трубой (2), и между трубой (2) и цилиндром (1) оставляется зазор, чтобы не происходило трения о стенки трубы.

Положительный эффект применения предлагаемого устройства заключается в повышении быстродействия, эффективности и точности процесса производства труб.


Устройство контроля толщины стенок диэлектрических труб.


Реферат

Предлагаемое техническое решение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при изменении толщины материалов. Устройство состоит из следующих основных блоков: 1 – металлический цилиндр, 2 – измеряемая труба, 3 – металлические пластины, 4 – электронные ключи, 5 – времязадающее устройство, 6 – измерительный генератор, 7 – смеситель, 8 – стабильный генератор, 9 – фильтр низкой частоты, 10 – детектор, 11 – аналогово-цифровой преобразователь, 12 – цифровой индикатор. Устройство реализуется подключением металлического цилиндра к общему проводу измерительного генератора, а также соединением металлических пластин через электронные ключи с контуром измерительного генератора. Управляющие входы электронных ключей подключаются к времязадающему устройству. Выходы измерительного и стабильного генераторов соединяются со смесителем. С выхода смесителя сигнал проходит через последовательно соединенные ФНЧ, детектор и АЦП и результат измерения отображается на цифровом индикаторе (Фигура 1).


Формула изобретения

Устройство контроля толщины стенок диэлектрических труб, содержащее металлический цилиндр, металлические пластины, электронные ключи, времязадающее устройство, измерительный генератор, смеситель, стабильный генератор, фильтр низкой частоты, детектор, аналогово-цифровой преобразователь и цифровой индикатор отличается тем, что металлический цилиндр подключается к общему проводу измерительного генератора, металлические пластины, расположенные с внешней стороны трубы, через электронные ключи, управляющие входы которых подключены к времязадающему устройству, соединены с контуром измерительного генератора, выход генератора соединен с первым входом смесителя, а второй вход смесителя подключен к выходу стабильного генератора, выход смесителя  через последовательно соединенные фильтр низкой частоты, детектор и аналогово-цифровой преобразователь подключен к цифровому индикатору.

заявитель:                                                                                                           подпись:

автор:                                                                                                           подпись:

Похожие материалы

Информация о работе