Толщиномер изоляции (стр. 5 из 8)
.Рассчитаем индуктивность L0, Гн, катушек:
L0 = 
, (2.14)
где W- число витков катушки, Dкат - ее диаметр,
- величина, значения которой даны в таблице [11, стр.248] в зависимости от отношения 
,Ф (α) = 0,946.
L0 = 
мкГн.
Сопротивление катушки R0, Ом,:
, (2.15)гдеs- удельная электрическая проводимость основания, МСм/м.
Ом.Найдем комплексное сопротивление:
Ом, 
мОм.Определим напряжение холостого хода Uxx, В на ВТП без ОК:
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 = 2·10-3м,
h2 = 2,5·10-3м,
h3 = 3·10-3м.
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 Δh- изменение зазора, а ΔZвн - изменение вносимого сопротивления.
, (2.19)где hном - номинальное значение зазора, а Δpk- 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
| γ,% | Различные значения толщины покрытия T, мм | ||
 Tmin = 2 | Tnom = 2,5 | Tmax = 3 | |
| γ1 | -1 | -0,7 | -0,5 |
| γ2 | 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 Δh- 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
| γ,% | Различные значения толщины покрытия T, мм | ||
| Tmin = 2 | Tnom = 2,5 | Tmax = 3 | |
| γ1 | -0,9 | -0,7 | -0,5 |
| γ2 | 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.