Brevet FR2008784A1 — publié le 19700123

La présente invention a pour objet des perfectionnements à un dispositif à courants de Foucault pour la détection du débit de matériaux métalliques et, plus particulièrement, des perfectionnements à la source de puissance variable insérée dans l'une 5 des branches d'un circuit en pont. Comme celà est bien connu dans la pratique, on a déjà utilisé un détecteur de débit par courants de Foucault pour détecter les débits ou les défauts de tubes, de barres, de fils et autres matériaux métalliques. Généralement un circuit en pont comporte ÎO quatre bras, deux de ces bras étant constitués par des bobines de détection. Lorsqu*il est alimenté avec un courant alternatif (habituellement entre X à ÎOO kilocycles), un courant de Foucault induit est engendré dans le matériau traversant les bobines ci-dessus. Si les matériaux présentent des débits variables, les mo-15 difications de l'impédance de la bobine en raison des dits débits sont converties en une modification d'amplitude de la tension alternative qui est convenablement amplifiée, détectée et ensuite enregistrée sur une bande d'enregistrement. Il est bien connu que l'équilibre d'un pont.à bobines est 20 difficile à maintenir de façon précise lorsque: 1°/ les bobines de détection sont remplacées; 2°/ un matériau nouveau traverse les bobines; 3°/ le matériau qui circule est arrêté ou remis en route; 4*/ la sensibilité de détection est accrue. 25 Plus particulièrement, un signal précis de détection des débits n'a pu être obtenu sur la totalité de la longueur d'un matériau métallique. Même si on utilise un servo-mécanisme automatique usuel, l'élimination des inconvénients ci-dessus a été difficilement résolue du fait que la réponse est trop lente. De ce 30 fait, on n'a pu réussir de façon satisfaisante à obtenir une régulation automatique et convenable de l'équilibre du dit pont à bobines. La présente invention a pour but de résoudre les problèmes ci"dessus. Conformément à un aspect de la présente invention, il 35 s'est avéré qu'une source à puissance variable constituée par deux composants orthogonaux et dss circuits à sons tan te ds temps insé«= rés dans la partie entrée sont très efficaces dans ce but, plus spécialement pour l'amélioration des parturbâtions résultant des extrémités» du matériau détecté. Ceci constitue la caractéristique 40 de la présente invention. 69 15919 2008784 Un objet de la présente invention est de fournir un dispo-sitif de détection de débit par courants de Foucault comportant un circuit en pont qui est équilibré automatiquement» Un autre objet de la présente invention est de fournir un 5 dispositif de détection de débit par courants de Foucault comportant un circuit en pont avec des circuits déclencheurs qui sont susceptibles de fournir rapidement un signal de déséquilibre important pour l'extrémité d'entrée du matériau à détecter et de retarder considérablement le même signal à l'extrénité de sortie* lO Un objet supplémentaire de la présente invention est de fournir un dispositif de détection de débit par courants de Foucault comportant un circuit en pont avec un circuit à constante .de temps, variable qui est susceptible de fournir rapidement un signal de déséquilibre important pour l'extrémité d'entrée du na-15 tériau à détecter et de retarder considérablement le même signal à l'extrémité de sortie» D'autres objets de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite ci«»après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: 20 Fig. 1 est un schéma bloc du dispositif à courants de Foucault à équilibrage électronique conforme à l'invention; Fig, 2 est un schéma bloc de la partie A de la figure 1; Fig® 3 est un autre schéma bloc des circuits de la source à puissance variable de la figure 1; 3S Fig. 4 représente un circuit à constante de temps conven tionnel et Fig. 5 représente le circuit à constante de temps utilisé dans les parties B et C de la figure 3. Généralement,un circuit en pont à courant alternatif corn-30 porte deux degrés de liberté de sorte que deux opérations indépent» dantes sont nécessaires pour maintenir le pont dans sa condition d'équilibrée Si ces deux opérations indépendantes sont assurées a»tonsatiquesuen1s aucune tension non équilibrée ne peut apparaître dans le dit pontc La. présente invention a pour but de résoudre la 35 dit problème au aoyen de sources d® puissance variables insérées dans l'une des branches du pont et assurant deux composants qui sont orthogonaux l'un à l'autre et qui sont additionnés vectoriel» lésant* En se référant maintenant à la figure 18 uïï circuit an por? t 40 1» comportant deux bobines de détection (non représentées)»est 69 15919 2008784 alimenté par un oscillateur à haute fréquence 15, par 1'intermé-diaire d'un changeur de phase 4 et d'une source de puissance 2» Le débit du pont 1, est, après amplification par un amplificateur à bande étroite 3, alimenté à un oscilloscope à rayon cathodique 5 (dispositif de contrôle)5 et,simultanément,à des redresseurs synchrones 6, ÎO et 11« Dans ce cas, le débit en courant continu du dit redresseur synchrone 11 est mis en coïncidence avec le même composant de phase du débit du pont 1 par réglage des changeurs de phase 8 «t 19 et devient une source de puissance assurant le lO composant de même phase ci-dessus dans lequel le débit du pont 1 peut être complètement compensé* Ce débit est envoyé à un ampli», ficateur à facteur d'amplification variable 13 constituant une source de puissance variable. D'autre part, du fait que le signal de base du redresseur synchrone ÎO est fourni par un circuit 16 15 engendrant deux composants orthogonaux, le débit de ce redresseur se trouve en coïncidence avec le composant présentant une différence de phase de 90* par rapport au débit du dit pont 1. Ce débit de courant continu dû redresseur ÎO constitue une source de puis» sance présentant une différence de phase de 90° dans laquelle le 20 débit du pont 1 peut être complètement compensé» Ce débit est envoyé à un amplificateur à coefficient d'amplification variable 12t constituant l'autre source de puissance variable. Comme mentionné ci-dessus, les tensions alternatives 17 et 18 constituées par deux composants orthogonaux sont réglées par des amplificateurs 25 à coefficient d'amplification variable 12 et 13 et ensuite sont additionnées vectoriellement dans l'additionneur 14» Le débit du dit additionneur 14 est alimenté au dit pont 1 et est réglé automatiquement de manière que le débit du dit pont 1 soit toujours nul, 30 Cependant ceci était encore insuffisant pour améliorer lec perturbations créées par les extrémités du matériau en raison du phénomène transitoire apparaissant à chaque extrémité du matériau» A la suite d'expériences, il s'est avéré que la tension non équit, librée provoquée par le phénomène ci-dessus pouvait être facile» 35 ment éliminée lorsque la tension déséquilibrée erêée par l*extré=> mité d'entrée du matériau est atténuée aussi rapidamant que pos» sible et lorsque celle pour l'extrémité de sortie du matériau est amenée à être engendrée aussi tard que possible9 En censéquence9 d'autres circuits additionnels doivent être insérés "en un point 40 convenable pour éliminer de tëis phénomènes» Dans la présente in*> 69 15919 4 2008784 vention,le côté entrée des dits amplificateurs à coefficient d* amplification variable 13 et/ou 12 est choisi comme l'emplacement qui convient le mieux. La figure 2, c'est-à-dire la partie A de la figure 1, représente un mode de réalisation pour la mise en 5 oeuvre pratique. bre S, qui est un composant de même phase que la phase détectée du débit de base, est en retard, et inversement que la vitesse de réponse de l'équilibre N qui est un composant présentant une dif-ÎO férence de phase de 90° par rapport à la dite phase de base, est en avance et que le dit équilibre N est toujours de signe négatif* En conséquence,si seul le constituant (-) du dit équilibre S est accéléré, la vitesse de réponse globale de l'équilibre S peut être améliorée parce qu'il n'est pas essentiel d'utiliser le dit 15 constituant (-) du dit équilibre S posar enregistrer les résultats détectés. Cette condition peut être facilement réalisée par le circuit de'la figure 2* Ce circuit est constitué par des portes 21-24, 22-25 et 23-26 qui sont montées respectivement en parallèle et qui assurent la constante de temps dans laquelle le débit du 20 redresseur synchrone 11 est transmis à 1'amplificateur à coefficient d'amplification variable 13* La constante de temps de est aussi petite que celle du dit équilibre N, Celle de est la même que celle d'un équilibre S usuel* Les trois portes ci-dessus sont sélectionnées automatiquement en fonction du débit du dit 25 redresseur 11 et la vitesse de réponse de l'équilibre S peut être accélérée dans son ensemblec En même temps, même si le constituant {+) de l'équilibre S est supérieur à la valeur préréglées la vitesse de réponse du cêté {4-j de 1 'équilibra S est coupée' et elle peut être accélérés par le circuit à constante de temps 30 La figure 3 représente «m autre coda de réalisation assurant la constante de temps ci-dessus® Le circuit à constante de temps CR de la figure 5 peut être inséré dans lés parties B ou C ds la figure 3 selon le réglage des changeurs de phase semi«'fixes R et 19* Un tel circuit à constant® de temps est inséré dans la parti© 35 C de la figure 3 dans laquelle la ligne 18 est prise comifie pHase de base, c'est-à-dire 1® circuit d'équilibre S» Ce circuit ect composé de capacités C^ et de résistances et da ' diodes et Dg et a la relation suivantes Il est bien connu que la vitesse de réponse 20 de l'équili- R1 = R2 ^ R3 ClC"C2 BAD ORIGINAL 9 15919 2008784 Le fonctionnement de ce circuit est le suivant: a/ Lorsque le débit du redresseur synchrone 11 est négatifj aucune charge négative n'est chargée dans C^o Cette constante de temps est représentée comme suit: 5 T1 ± C1R1 b/ Lorsque le débit du redresseur 11 est positif et va en croissant la diode est conductrice et la diode D^ est non conductrice. La constante de temps est représentée par 1*équation suivante: 10 ï2 S (Cj - C2)Rl c/ Lorsque le débit du redresseur 11 est positif et va en décroissant, la diode est à l'état non conducteur parce que C^ se trouve chargé. La constante de temps est représentée comme suit: 15 T3 5 C1R2 = C1R1 = T1 C'est-à-dire que lorsque le dit équilibre S est positif et va en croissant, la constante de temps devient plus importante. Dans les autres cas du dit équilibre S et dans le cas de l'équilibre N, la constante de temps est plus faible* En conséquence, du 20 fait que la tension non équilibrée très importante engendrée par 1'extrémité entrante du matériau est abaissée, le fonctionnement atteint rapidement l'état de détection de débit habituel et il peut être poursuivi sur le matériau. Inversement dans le cas de la sortie de l'extrémité du matériau, l'apparition de la dite 25 tension peut être retardée parce que la tension non équilibrée très grande va en croissant. Comme mentionné ci-dessus, les pertur» bâtions résultant des extrémités peuvent difficilement apparaîtree Des modifications peuvent être faites dans la combinaison et la disposition des parties telles que décrites ci-dessus, dans 30 la description et représentées dans les dessins et apportées aux modes de réalisation précis décrits ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention. 15919 2008784 REVENDICATIONS 1«- Un perfectionnement aux détecteurs de débit par courants de Foucault comprenant un circuit en pont, une source de puissance qui alimente le circuit en pont et un amplificateur du débit du 5 circuit en pont qui alimente deux redresseurs sjmchronœ avec des changeurs de phases semi-fixes pour la phase de base et la phase signal caractérisé en ce qu,i3s comportentdes amplificateurs à coefficient d,amplification variable qui sont réglés sur la base du débit de chaque redresseur synchrone avec un dispositif d'addi-10 tion qui ajoute vectoriellement les débits des amplificateurs à coefficient d'amplification variable, ceux-ci étant insérés dans une des branches du circuit en pont, et un générateur de deux composants qui sont perpendiculaires l'un à l'autre et qui alimentent respectivement les redresseurs synchrones, 15 2,- Un perfectionnement aux détecteurs de débit par courants de Foucault selon la revendication 1 caractérisé en ce que des circuits de porte qui peuvent éliminer sélectivement une certaine gamme dans les deux composants orthogonaux, sont disposés entre le redresseur synchrone et l'amplificateur à coefficient d'ampli-20 fication variable, 3,- Un perfectionnement aux détecteurs de débit par courants de Foucault selon la revendication 1, caractérisé en ce que des circuits à constante de temps qui peuvent éliminer automatiquement une certaine gamme dans les deux constituants orthogonaux, sont 23 disposés entre le redresseur synchrone et l'amplificateur à coefficient d'amplification variable.