脉冲涡流系统技术方案

本公开涉及一种用于脉冲涡流(PEC)系统的发送器(2)，被配置为生成变化的电磁场，变化的电磁场在被布置在电磁场内的导电材料的物体中感应涡流。发送器包括切换设备(24)和发送器线圈(21)，发送器线圈(21)被配置为被连接至电压源(25)。切换设备被布置用于切换由电压源通过发送器线圈生成的电流。发送器线圈包括多个并联的导电线圈层(22)，其中相应的阻尼电阻器(23)跨线圈层(22)中的每个线圈层(22)连接，线圈层中的每个线圈层与相应的二极管(D)串联连接。接。接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲涡流系统


[0001]本公开涉及一种脉冲涡流(PEC)系统，包括：发送器，被配置为生成变化的电磁场，该变化的电磁场在被布置在电磁场内的导电材料的物体中感应涡流；以及接收器，被配置为检测由涡流生成的变化的电磁场。

技术介绍

[0002]例如US 5059902中描述的PEC已被成功应用于测量机械量，诸如电阻率、有色金属板材的厚度和边缘位置。
[0003]该方法通过在发送器线圈中使用DC电流而在被测量的板中产生静态磁场来工作。然后，通过断开电流，将磁能沉积在合适的负载电阻器中，磁场突然被去除。由电流切断产生的第一脉冲被测量，并且其积分可以被用于确定板和线圈之间的距离。
[0004]在发送器线圈中的电流已衰减后，可以开始测量通过施加磁场的突然变化在板中感应的涡流。由于板中的涡流的快速衰减而引起的磁场变化可以感应小信号，该小信号可以被测量和分析，以推断板的电阻率和厚度。
[0005]涡流信号的测量通常使用单独的接收器线圈和单独的测量接收器信道(RC)进行，它们专门被设计为测量来自涡流衰减的mV信号。由发送器电流切断产生的第一脉冲可以是几百伏，这就是为什么涡流测量信道也必须包括某种类型的过压保护(OVP)。
[0006]涡流衰减的最早部分与厚度无关，并且可以被用于测量板的电阻率。后面的部分取决于板材电阻，因此它取决于电阻率除以厚度。在计算电阻率和板材电阻之后，板的厚度可以被推断出，例如如US 6661224中描述的。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供一种用于薄板的厚度测量的改进的PEC系统和方法。
[0008]现在已经认识到，为了测量薄板的厚度，例如厚度小于0.5mm的薄板，需要增大发送器电流。借助于本专利技术，较低的厚度可以以足够的准确性来测量，例如低至200μm的厚度。根据本专利技术，发送器的更高的电流和更低的电容通过具有单个半导体开关和并联二极管(每个线圈层一个，这也防止了循环电流在线圈层之间流动)的更简单的线圈系统来获得。
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于PEC系统的发送器。发送器被配置为生成变化的电磁场，该变化的电磁场在被布置在电磁场内的导电材料的物体中感应涡流。发送器包括切换设备和发送器线圈，该发送器线圈被配置为被连接至电压源。切换设备被布置用于切换由电压源通过发送器线圈生成的电流。发送器线圈包括彼此并联连接的多个并联的导电线圈层，其中相应的阻尼电阻器跨线圈层中的每个线圈层(即，一个，意味着每个线圈层只有一个或至少一个阻尼电阻器)连接，线圈层中的每个线圈层与相应的二极管(即，一个，意味着每个线圈层只有一个或至少一个二极管)串联连接。
[0010]根据本专利技术的另一方面，提供了一种PEC系统(例如本公开的PEC系统的实施例)。PEC系统包括本公开的发送器的实施例和被配置为检测由涡流生成的变化电磁场的接收
器，接收器包括导电接收器线圈、接收器信道(RC)和过压保护电路(OVP)，过压保护电路(OVP)被连接在接收器线圈与RC之间。
[0011]根据本专利技术的另一方面，提供了一种借助于本公开的PEC系统的实施例来确定物体厚度的方法。该方法包括：借助于发送器，在物体中感应第一涡流；借助于接收器，根据时间，测量在RC中具有第一极性的第一电压，其中第一电压在接收器线圈中由第一涡流所生成的变化电磁场感应；以及基于第一电压的测量，确定物体的厚度。
[0012]根据本专利技术的另一方面，提供了一种计算机程序产品，包括计算机可执行组件，用于当计算机可执行组件在被包括在控制器中的处理电路系统上被运行时，使PEC系统的控制器执行本公开的方法的实施例。
[0013]OVP被用于保护RC免受初始电压尖峰的影响，从而能够以稳定的方式测量由涡流感应的小电压(mV范围)。由于本专利技术的传输线圈是单极的，因此作为并联二极管的结果，在一些应用中可能期望使接收器侧能够是双极的，以便补偿任何偏移。因此，在本专利技术的一些实施例中，OVP具有双极拓扑，使得它能够被用于切换RC的极性，即使感应的涡流总是具有相同的极性。
[0014]要注意的是，任何方面的任何特征都可以被应用于任何其他方面，只要适当即可。同样地，任何方面的任何优点都可以应用于任何其他方面。随附实施例的其他目的、特征和优点将从以下详细公开内容、所附从属权利要求以及附图中显而易见。
[0015]通常，权利要求中使用的所有术语应根据它在
中的普通含义进行解释，除非本文另有明确定义。除非另有明确规定，否则对“元件、装置、组件、部件、步骤等”的所有引用都应被公开解释为指代元件、装置、组件、部件、步骤等的至少一个实例。除非明确规定，否则本文公开的任何方法的步骤不必以公开的确切顺序执行。对本公开的不同特征/组件使用“第一”、“第二”等仅旨在将特征/组件与其他类似的特征/组件区分开来，而不是赋予特征/组件任何顺序或层次。
附图说明
[0016]实施例将参照附图通过示例描述，其中：
[0017]图1是本专利技术的PEC系统的实施例的示意性框图。
[0018]图2是本专利技术的发送器的实施例的示意性电路图。
[0019]图3是本专利技术的接收器的实施例的示意性电路图。
[0020]图4是根据本专利技术的一些实施例的方法的示意性流程图。
[0021]图5是根据本专利技术的一些实施例的控制器的示意性框图。
具体实施方式
[0022]实施例在下文中将参照附图被更全面地描述，某些实施例在附图中示出。然而，在本公开的范围内，许多不同形式的其他实施例是可能的。相反，以下实施例是通过示例提供的，使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。在整个描述中，相同的数字指代相同的元件。
[0023]图1图示了PEC系统10的实施例，该PEC系统10被布置用于测量物体1的厚度d，通常是由有色导电材料(诸如Al)的板(也可以被称为薄板金属)，该物体具有第一侧(此处为下
侧)4a和第二侧(此处为上侧)4b。在附图中，板形式的物体1具有垂直于附图的平面的纵轴。
[0024]PEC系统10包括发送器2和接收器3。在附图中，发送器2和接收器3两者(特别是其发送器线圈和接收器线圈)被布置在物体1的同一侧，这在一些实施例中是优选的。然而，在一些其他实施例中，接收器线圈可以关于发送器线圈被布置在物体1的相对侧。
[0025]PEC系统10可以包括控制器6，用于经由控制信令控制发送器2和接收器3，例如由附图中的虚线图示的。控制器可以被形成为单独的设备，或与发送器和/或接收器部分或完全集成。控制器6可以例如包括与发送器和接收器分开布置的中央控制器设备以及与发送器和/或接收器集成的(多个)分布式控制器设备。
[0026]可以断开发送器电流的速度取决于所使用的线圈系统的时间常数。线圈系统的时间常数与成比例，其中L是线圈系统的有效电感，并且C是其有效电容。有效电容包括线圈系统的分布式电容和所附电子设备的电容。
[0027]为了获得导电物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于脉冲涡流PEC系统(10)的发送器(2)，被配置为生成变化的电磁场，所述变化的电磁场在被布置在所述电磁场内的导电材料的物体(1)中感应涡流，所述发送器包括切换设备(24)和发送器线圈(21)，所述发送器线圈(21)被配置为被连接至电压源(25)，所述切换设备(24)被布置用于切换由所述电压源通过所述发送器线圈生成的电流，其中所述发送器线圈包括彼此并联连接的多个并联的导电线圈层(22)，其中相应的阻尼电阻器(23)跨所述线圈层(22)中的每个线圈层(22)连接，所述线圈层中的每个线圈层与相应的二极管(D)串联连接。2.根据权利要求1所述的发送器，其中所述切换设备(24)是MOSFET或者包括MOSFET，例如n沟道MOSFET。3.一种PEC系统(10)，包括：根据前述权利要求中任一项所述的发送器(2)；以及接收器(3)，被配置为检测由所述涡流生成的变化的电磁场，所述接收器包括导电接收器线圈(31)、接收器信道RC(33)和过压保护电路OVP(32)，所述过压保护电路OVP(32)被连接在所述接收器线圈与所述RC之间。4.根据权利要求3所述的PEC系统，其中所述OVP(32)是双极的。5.根据权利要求4所述的PEC系统，其中所述OVP(32)借助于H桥拓扑是双极的。6.根据权利要求5所述的PEC系统，其中所述H桥拓扑由四个金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(V)形成，例如n沟道MOSFET。7.根据前述权利要求中任一项所述的PEC系统，其中所述RC(33)被连接至被包括在所述接收器(3)中的放大器(34)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚尔，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：