УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ЛИНЕЙНО ПРОТЯЖЕННЫХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ
DEVICE TO MEASURE THE LENGTH OF LONG FERROMAGNETIC OBJECTS

Предполагаемое изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов (стальных труб, прутков, рельс, канатов, проволок и т.п.) в процессе их изготовления или эксплуатации.
Известно устройство, называемое одометром, для измерения длины пройденного транспортным средством (например, автомобилем) пути [1, 2, 3]. Одометр содержит колесо, катящееся по поверхности измеряемого объекта (например, дороги) и счетчик числа оборотов этого колеса. Недостаток применения одометра для измерения длины многих линейно протяженных объектов заключается в большой погрешности измерения, вызванной возможным проскальзыванием и даже остановкой колеса из-за наличия на поверхности этих объектов смазки, грязи, воды.
Наиболее близко по технической сущности к предполагаемому изобретению принятое за прототип устройство [4] для измерения длины движущегося материала, содержащее измерительный элемент, выполненный в виде бесконечной ферромагнитной ленты с отверстиями, транспортирующий орган, фотоэлектрический преобразователь, подключенный к счетчику длины, и прижимное приспособление в виде магнита, установленного с внешней стороны измерительного элемента, ферромагнитная лента имеет форму перевернутой трапеции, верхнее большее основание которой расположено на двух направляющих роликах с буртиками, а нижнее меньшее основание под действием магнитного поля находится в силовом контакте с магнитом, длина которого в направлении подачи материала меньше межосевого расстояния между направляющими роликами, причем расстояние между верхним и нижним участками ленты больше трех диаметров направляющих роликов.
Однако и это устройство не обладает требуемой надежностью работы из-за неизбежного проскальзывания ферромагнитной ленты относительно объектов с неплоской поверхностью. Вероятность проскальзывания существенно увеличивается при наличии на поверхности объекта смазки, воды, грязи.
Цель изобретения - повышение надежности работы и повышение точности измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов.
В предлагаемом устройстве для измерения длины линейно протяжённых ферромагнитных объектов, содержащем платформу, выполненную с возможностью перемещения относительно линейно протяженного объекта, размещенные на платформе блок создания меток и обнаружитель меток, а также счётчик меток, поставленная цель достигается благодаря тому, что оно снабжено блоком размагничивания, установленным в головной части платформы по направлению возможного её движения относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта, за блоком размагничивания на платформе от её головной к хвостовой части последовательно на заданном расстоянии размещены блок создания меток и обнаружитель меток, блок создания меток выполнен в виде последовательно соединенных управляемого источника импульсов тока и электромагнита, обнаружитель меток выполнен в виде магниточувствительного датчика и своим выходом подключен к счётчику меток и к управляющему входу управляемого источника импульсов тока.
Рекомендуется блок размагничивания выполнить в виде катушки индуктивности, подключённой к источнику переменного тока.
В одном из вариантов эта катушка индуктивности может быть выполнена проходной, т.е. охватывать по поперечному сечению линейно протяженный ферромагнитный объект, создавая магнитное поле вдоль оси линейно протяженного ферромагнитного объекта.
В другом варианте катушка индуктивности блока размагничивания может быть выполнена накладной, т.е. создавать поперечное к оси линейно протяженного ферромагнитного объекта магнитное поле.
Возможен вариант блока размагничивания и в виде системы постоянных магнитов с чередующейся полярностью магнитных полюсов от головной к хвостовой части платформы и последовательно уменьшающейся напряженностью создаваемого этими полюсами магнитного поля в направлении от головной части платформы к хвостовой.
Электромагнит рекомендуется выполнить в виде катушки индуктивности накладного типа со стержневым магнитным сердечником.
Проведенные заявителем патентно-литературные исследования не выявили технических решений, содержащих существенные признаки, идентичные или эквивалентные отличительным признакам заявляемого устройства.
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства. Устройство содержит платформу 1, установленную на линейно протяженный ферромагнитный объект 2, установленные на платформе друг за другом в направлении от её головной к хвостовой части блок размагничивания, состоящий из катушки 3 индуктивности, подключенной к источнику 4 переменного тока, электромагнит 5 и магниточувствительный датчик 6. Устройство содержит также счётчик 7 меток и управляемый источник 8 импульсов тока. Магниточувствительный датчик 6 и электромагнит 5 установлены на заданном расстоянии В друг от друга. Выход магниточувствительного датчика 6 подключён ко входам счётчика 7 меток и управляемого источника 8 импульсов тока, выход управляемого источника 8 импульсов тока подключён к электромагниту 5.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Платформу 1 устанавливают на линейно протяжённый ферромагнитный объект 2 (например, стальной канат) таким образом, чтобы точка начала отсчёта длины (например, конец стального каната) находилась в катушке 3 индуктивности блока размагничивания, если катушка 3 проходная, или под катушкой 3, если она накладная. Размагничивание проходной катушкой индуктивности более эффективно, но не всегда может быть реализовано из-за необходимости охвата объекта витками катушки. На фиг.1 показан вариант с проходной катушкой 3 индуктивности. Включают источник 4 переменного тока блока размагничивания. Переменный ток протекает по катушке 3 индуктивности блока размагничивания, создавая в ней переменное магнитное поле. Если линейно протяженный ферромагнитный объект 2 перемещать через катушку 3 индуктивности, он будет размагничен этим полем по всей длине и, следовательно, очищен от возможно имевшихся на нем магнитных пятен, которые могли бы быть приняты за метки.
Такой же эффект будет достигнут при перемещении линейно протяженного ферромагнитного объекта 2 относительно блока размагничивания, выполненного в виде системы постоянных магнитов (не показана) с чередующейся полярностью магнитных полюсов от головной к хвостовой части платформы и последовательно уменьшающейся напряженностью создаваемого этими полюсами магнитного поля в направлении от головной части платформы к хвостовой. Рекомендуется выполнять систему в виде соосно размещенных радиально намагниченных дисков с плавно увеличивающимся диаметром полости. Для размещения объекта 2 во внутренней полости системы намагничивания диски рекомендуется выполнять С-образными, то есть с радиальной прорезью. Преимущество блока размагничивания на основе постоянных магнитов состоит в отсутствии необходимости источника питания, однако блок размагничивания на основе катушки индуктивности, питаемой переменным током, более прост в изготовлении и имеет меньшую стоимость.
Затем смещают платформу 1 относительно объекта 2 так, чтобы точка начала отсчета длины остановилась под магниточувствительным датчиком 6. Включают управляемый источник 8 импульсов тока, при этом первый импульс тока поступает в электромагнит 5 и под полюсом электромагнита 5 на поверхности линейно протяженного ферромагнитного объекта 2 возникает первое магнитное пятно (метка). Включают устройство перемещения платформы 1 (на фиг.1 не показано) относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2. Магнитная метка проходит под магниточувствительным датчиком бив этот момент сигнал с датчика 6 поступает на счетчик 7 меток и на управляющий вход управляемого источника 8 импульсов тока. Под действием этого управляющего сигнала управляемый источник 8 импульсов тока создает в катушке электромагнита 5 второй импульс тока и на поверхности линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2 возникает второе магнитное пятно (метка) на расстоянии В от первого пятна. При дальнейшем продвижении платформы 1 относительно линейно протяжённого ферромагнитного объекта 2 процесс циклически повторяется. В конце измерений счетчик 7 меток показывает число обнаруженных меток. Длина объекта в метрах определяется умножением обнаруженного числа меток на величину В.
Заявляемое устройство для измерения длины линейно протяженных ферромагнитных объектов, по сравнению с известными, обеспечивает большую надежность в работе и более точное определение длины объекта, особенно при неблагоприятном состоянии его поверхности. Повышение надежности и точности достигается за счет полностью бесконтактного процесса измерения и нанесения меток непосредственно на поверхность протяженного ферромагнитного объекта, длина которого измеряется.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Википедия, Одометр.
2. Устройство для измерения длины движущегося полосового проката. Патент РФ №2058521, МПК G01B 5/02.
3. Дефектоскоп для неподвижных стальных канатов. Патент РФ №2313084, МПК G01N 27/82.
4. Устройство для измерения длины движущегося материала.
Патент РФ №2085830 МПК G01B 7/04; G01B 5/04 (прототип).