устройство для измерения толщины немагнитных материалов

Формула изобретения

Устройство для измерения толщины немагнитных материалов, содержащее измерительную головку с магнитом и размещенным на нем датчиком Холла, сигнальные электроды которого через усилитель подключены к индикатору, а токовые - к выходам блока питания, ферромагнитный элемент в виде шарика, располагаемого с противоположной стороны измеряемого материала, отличающееся тем, что ферромагнитный шарик помещен в контейнер с дном, выполненным в виде ферромагнитной пластины, и имеющим открытое для наблюдения окно.

Описание изобретения к патенту

Устройство относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения толщины немагнитных материалов, в частности для измерения толщины пластин, листов, бумаги, кожи, тканей, пластмасс, немагнитных металлов.

Известно устройство для измерения толщины стенки изделий из немагнитных материалов, содержащее неуравновешенный мост переменного тока, ферромагнитное тело и электромагниты постоянного тока (см. авт. св. СССР 750263, кл. G 01 B 7/06, заявлено 18.01.78, опубликовано 23.07.80).

Известное устройство малопригодно для измерения толщины мягких материалов из-за деформации измеряемого материала в месте соприкосновения его с шариком, имеет невысокую точность измерения.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения толщины стенки изделий из немагнитных материалов, содержащее источник магнитодвижущей силы в виде постоянного магнита с наконечником из магнитострикционного материала на рабочем торце, вспомогательный ферромагнитный элемент, блок питания, блок измерения с датчиком Холла, блок регистрации (см. авт. св. СССР 1597521, кл. G 01 B 7/06, заявлено 25.11.88, опубликовано 07.10.90) - прототип.

Недостатком прототипа является ограниченный диапазон измеряемых величин, а также невысокая точность измерения при увеличении толщины измеряемого материала.

Для устранения этих недостатков в устройстве для измерения толщины неферромагнитных материалов, содержащем измерительную головку с магнитом и размещенным на нем датчиком Холла, сигнальные электроды которого через усилитель подключены к индикатору, а токовые - к выходам блока питания, вспомогательный элемент в виде ферромагнитного шарика, вспомогательный элемент помещен в контейнер с открытым для наблюдения окном, а дно контейнера выполнено в виде ферромагнитной пластины.

На чертеже представлена структурная схема заявляемого устройства.

Устройство содержит датчик 1 Холла, сигнальные выходы которого через усилитель 2 (входы U1, U2) подключены к входу отсчетного индикатора 3, вспомогательный элемент 4, выполненный в виде ферромагнитного шарика, размещенный в контейнере 5, с открытым для наблюдения окном 6 и дном 7, выполненным из ферромагнитного материала. Постоянный магнит 8, имеющий форму усеченного конуса, с размещенным на нем датчиком 1 Холла образуют измерительную головку 9 устройства. Блок питания 10 своими выходами I1, I2 подключен к токовым выводам датчика 1 Холла.

Устройство работает следующим образом.

Объект измерения - неферромагнитную пластину 11 помещают между измерительной головкой 9 и контейнером 5. Затем контейнер 5 с расположенным в нем шариком 4 центрируют относительно головки, передвигая его таким образом, чтобы шарик оказался в центре круга, центр которого расположен в геометрическом центре пластины 7. При этом в силу наличия концентратора поля у магнита 8, выполненного в виде усеченного конуса, шарик всегда центрируется так, что оси шарика, датчика Холла и магнита совпадают несмотря на то, что измерительная головка 9 может быть скрыта от наблюдателя измеряемым материалом 11. При этом магнитный поток Фр рассеяния от магнита 8 замыкается через датчик 1 Холла, измеряемый материал 11 и вспомогательный элемент 4 и дно 7 контейнера 5. Значение Фр зависит от толщины материала 11. В соответствии с изменением толщины измеряемого материала изменяется значение ЭДС датчика 1 Холла, напряжение на выходе усилителя 2 и показание индикатора 3. Ферромагнитная пластина 7 - дно контейнера 5 - позволяет увеличить поток Фр рассеяния через датчик 1 при одинаковой толщине измеряемого материала, а значит и позволяет увеличить сигнал на выходе усилителя 2. Это дает возможность уменьшить погрешность измерения и расширить диапазон измеряемых величин в сторону их увеличения.

Для обеспечения работоспособности устройства блок 10 питания может быть выполнен по схеме генератора стабильного тока (см. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. - М.: Мир, 1985, стр. 245, рис. 9.8).

Таким образом, заявляемое устройство по сравнению с прототипом обеспечивает возможность более точного центрирования шарика относительно оси измерительной головки, что позволяет повысить точность измерения. Кроме того, применение в качестве дна контейнера ферромагнитной пластины позволяет увеличить диапазон измеряемых величин. Применение в устройстве контейнера для размещения шарика позволяет регулировать усилие прижима материала к головке, что расширяет область применения устройства для тех процессов, где усилие прижима регламентировано.