Трехконтурный индикатор изменений электропроводности материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/90 

СО

со ел

со со Изобретение относится к средства испытания материалов, может быть использовано для выявления неодноро ностей, обуславливающих изменение электрических и магнитных параметро этих материалов и кроме того, позволяет осуществлять неразрушающий KOHTpoJii) физических и химических . свойств материалов, связанных с их электропроводностью, а также может быть применено при индикации фазовых переходов в твердых телах. Известен индикатор изменений электропроводности материалов, отличающийся высокой точностью и разрешающей способностью, которьй содержит опорньй и измерительный генераторы сигналов и две катушки индуктивности, одна из которых включе на в измерительный контур. Изменение электропроводности исследуемого материала вызывает изменение импеданса измерительной катушки индуктивности, что, в свою очередь. изменяет частоту измерительного ген ратора. Изменение разности частот обоих генераторов регистрируется регистратором, который индицирует изменение электропроводности этого материала lj. Недостатком данного индикатора . является неспособность работать в. условиях высокого уровня внешних (как промьшленныХ| так и атмосферны помех. Это обуславливается тем, что вызванные помехами изменения электр магнитного поля воздействуют на измерительную катушку индуктивности и регистрируются регистратором инди катора, что .снижает разрешающую спо собность и, тем самым, чувствительность индркатрра; Наиболее близким к изобретению по технич.еской сущности и достигаемому результату является трехконтур ный индикатор изменений электропроводности материалов, содержащий генератор, подключенную к генератору генераторную катушку индуктивности, две вдентичные приемные кату ки индуктивности, расположенные в п раллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключен ный к выходу приемных катушек регис ратор и электростатический экран, охватывающий.все катушки. Оси всех катушек параллельны Ч Однако известный индикатор не об печивает достаточной чувствительности. Зто объясняется тем, что геометрическое разнесение генераторной катушки относительно приемньк катушек приводит к необходимости использовать сложные конструктивные несущие элементы трехкатушечной системы, обеспечивающие жесткость взаимного расположения всех катушек и, тем самым, снижакицие величину ложных сигналов, источниками которых является изменение температуры корпуса, механические воздействия на него и др. Кроме того, величина расстояния меиду катушками существенно влияет на чувствительность устройства. Цель изобретения - повьшение чувствительности индикатора. Указанная цель достигается тем, что в трехконтурном индикаторе измет нений электропроводности материалов, содержащем генератор, подключенную к генератору катушку индуктивности, две идентичные приемные катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и электростатический экран, охватывающий все катушки, катушки индуктивности зафиксированы коаксиаль но, а расстояние Р между генераторной и каждой из приемных катушек выбрано из соотношения . (1,1-n3)dr Б 0,1-0,3 при -г- 10, I где On нормированный диаметр приемных катушек , 3 г - нормированный диаметр генераторной катушки.. На чертеже приведена блок-схема предлагаемого индикатора. Трехконтурный индикатор изменений электропроводности материалов содержит генератор 1 переменного тока, связанный с генераторной катушкой 2 индуктивности, и две идентичные приемные катушки 3 и 4 нндзгктивности Все катушки жестко зафиксированы коаксиально посредством трубчатого корпуса 5, расположены в параллельных плоскостях. Приемные катушки индуктивности соединены встречно-последовательно и подключены к регистратору 6, причем все катуики помещены в электростатический экран 7. Генераторная катушка 2 индуктивности отстоит от каждой из пр;1;гемных катушек 3 и А на расстоянии В , определявмом соотношении (1,1-1, 3)с1г 8 0,1О.Зпрнч,, 10 (г , где, -нормированный относительно расстояния до объекта 8 эффективный диаметр при емных катушек, (3 - нормированный диаметр генераторной катушки 2. Электростатический экран 7 выполнен из коллоидального графита и обеспечивает защиту от сигналов помех электростатического происхождения. Вьтолнение этого экрана из коллоидального графита устраняет недостатки, свойственные э кранам, выполненным из других материалов. При этом такой экран практически не вносит в катушки дополнительных потерь. Последнее обусловлено тем, что выбранный материал экрана - коллоидальный графит - имеет относител но низкую электрическую проводимость, и, следовательно, потери, во никающие в результате вихревых токо в экране, минимальны. Генераторная катушка выполнена без ферромаг нитного сердечника. Это обусловлено тем, что наличие нелинейного магнит провода при больших возбуждающих магнитных полях, создаваемых генераторной катушкой, приводит к появлению неуравновешенного сигнала на выходе системы дифференциально включенных приемных катушек. Компен сация в регистраторе этого сигнала, содержащего составляющие высших гармоник основной частоты генератора, является сложной практической задачей. Приемные катушки индуктивности работают при относительно небольших интенсивностях магнитного поля. Поэтому они могут, в частном случае, иметь ферромагнитные сердечники. Сечение приемных катушек в общем случае характеризуется эквивалентным эффективным диаметром. Индикатор работает следукщим образом. При изменении электро- или магни проводиости геометрически ограничен ного электропроводящего объекта 8, находящегося в зоне чувствительности приемных катушек 3 и 4 индуктивности, или при нахождении в этой зоне объекта, имеющего постоянные магнитоэлектрические параметры, дифференциальный сигнал на вькоде встречно включенных приемных катушек 3 и 4 изменяется за счет вихревых токов, возникающих в объекте 8 вследствие неодинаковой электрома - нитной связи между ним и каждой из приемных катушек 3 и 4 индуктивности. В результате изменяется величина переменного напряжения на входе регистратора, где этот сигнал преобразуется в удобную для индикации форму. Таким образом, регистратором либо фиксируется информация об изменении электропроводности контролируемого объекта, либо дополнительно появляется возможность регистрации сигнала о его присутствии в зоне чувствительности индикатора. Последнее может использоваться для контроля материалов в геологоразведочной технике и других областях. При отсутствии объекта или при постоянстве его.магнитоэлектрических параметров сигнал на выходе приемных катушек ЗиЛ соответственно равен нулю или является постоянным. Внешние, отдаленные источники электромагнитных полей наводят практически одинаковьА сигнал помех в каждой из приемных катушек 3 и 4 индуктивности. Благодаря встречно-последовательному включению приемных катушек 3 и 4 оба эти сигнала помех вычитаются и на выходе катушек сигнал ot помех практически отсутствуют При этом высокая чувствительность и простота конструкции индикатора достигнуты тем, что генераторная катуика индуктивности расположена коаксиально относительно приемных катушек и отстоит от каждой из них на расстоянии L , величина которого определена соотношением (1,1-1,3)Jr Р 0,1-0,3 при -Фd(. Результаты экспериментал сой проверки этих соотношений приведены в таблице. Как видно из полученных даниых, максимальная чувствительность дости;гается только при вьтолнении соотно- Ьения (1,1-1,3)dr е 0,1-0,3 Использование предлагаемого индикатора позволяет создать простые надежные и помехозащищенные контроль но-измерительные устройства для ре51гистрации с высокой точностью и разрешающей способностью изменений элек тропроводностя. Указанные соотношения пространственного взаимного расположения всех катушек индикатора и их диаметров обеспечивают наибольшую чувствительность индикатора при наименьших габаритах системы генераторной и приемных катушек. 9 Жесткая коаксиальная фиксация всех трех катушек в трубчатом корпусе, минимизация их диаметров и общей длины трехкатушечной системы обеспечивают жесткость и простоту конструкции системы катушек. При этом достигается стабильность показаний индикатора, что обуславливает его высокую разрешающую способность,и, следовательно, высокую чувствительность независимо от внешних условий.

ТРЕХКОНТУРНЫЙ ИНДИКАТОР ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ, содержащий генератор, подключенную к генератору катушку индуктивности, две идентичные приемные катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и злектростатический экран, охватывающий все катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, катушки зафиксированы коаксиально, a расстояние Е между генераторной и каждой из приемных катушек выбрано из соотношения