Бесконтактный измеритель погонного сопротивления электропроводящих нитей Советский патент 1985 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к электроемкостным методам измерени электрического сопротивления нитевидных злектропроводящих материалов например нитей типа бикарболон, бор ных, карбидокремниевых и др. Известно устройство для измерения сопротивления изолированного провода, содержащее измерительную цепь, состоящую из генератора и из мерителя тока Cl . В качестве одного токосъемника используется конденсатор. Однако в качестве второго токосъемника испол зуется гальванический контакт с кон ролируемым объектом, что снижает эксплуатационные и метрологические характеристики устройства. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус ройство для измерения сопротивления нити, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидально .го напряжения, измерительный конденсатор и измеритель тока, второй вход которого соединен с общей шиной измерителя и вторым выходом генератора синусоидального напряжения,- а измерительный конденсатор вы полнен в виде двух плоскопараллель ных электродов 2 2. Устройство также требует по край ней мере одного гальванического кон такта измерительной цепи с контроли руемым объектом. Применение конденсатора в качестве токосъемника снижает точность и чувствительность контроля, поскольку эквивал-ентное сопротивление измерительной цепи бу дет определяться суммой последовател но включенных измеряемого сопротивления R и емкостного сопротивления Zf токосъемника. Так как Z и может изменяться в технологическом процессе, то абсолютная чувст вительность при этом снижается в 7 ( + 5) Рзз а относительная RX . . погрешность контроля будет определят ся выражением Д2р Д2 где Д2 - изменение емкостного сопро тивления токосъемника; ДК., - измеряемое измерение сопр тивления нити. Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерения. Поставленная цель достигается тем, что в бесконтактный измеритель погонного сопротивления электропроводящих нитей, содержащий последовательно соединенные генератор синусоидального напряжения, измерительный конденсатор и измеритель тока, второй вход которого соединен с общей шиной измерителя и вторым выходом генератора синусоидального напряжения, а измерительный конденсатор выполнен в виде двух плоскопараплельных электродов, введены последовательно соединенные генератор косинусоидального напряжения, второй измерительный конденсатор и второй измеритель тока, другой вход которого соединен с общей шиной измерителя и вторым выходом генератора косинусоидального напряжения, первый и второй измерительные конденсаторы установлены соосно, а генераторы синусоидального и косинусоидального напряжений синхронизованы по фазе и имеют одинаковую амплитуду. В качестве первого и второго измерителей тока используется сумматор тока. Генераторы синусоидального и косинусоидального напряжений выполнены в виде трансформатора,две вторичные обмотки которого включены согласно, причем общая точка обмоток соединена с общей шиной измерителя. На фиг. I приведена функциональная схема устройства. Устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, первый измерительный конденсатор 2, первый измеритель 3 тока, измеряемую электропроводящую нить 4, генератор 5 косинусоидального напряжения, второй измерительный конденсатор 6, второй измеритель 7 тока. На фиг. 2 приведена упрощенная схема измерителя, поясняющая его работу Она содержит генератор 1, измерительный конденсатор 2, измеритель 3 тока, электропроводящую нить 4, погонное 8 сопротивление контролируемой электропроводящей нити, имеющей контакт с общей точкой измерительной цепи. Практические варианты реализации измерителя приведены на фиг.З и фиг. 4. На фиг. 3 обозначены сумматор 9 тока, источник 10 питания, генераторы синусоидального и косинусоидального напряжения, выполненные в виде трансформатора 1i. На фиг, 4 - первый 2 и второй 6 измерительные конденсаторы включены по мостовой схеме с компенсирующими конденсаторами 12 и 13. На фиг. 5 прийедена зависимость тока измерительной цепи от величины сопротивления нити до точки ее зазем ления. Генератор 1 синусоидального напря жения через первый 2 измерительный конденсатор соединен с первым измери телем 3 тока, второй вход которого соединен с общей шиной устройства и другим выходом генератора 1 синусо дального напряжения. Генератор 5 косинусоидального напряжения через вто рой измерительный конденсатор 6 соединен с вторым измерителем 7 тока, второй вход которого соединен с об щей шиной устройства и другим выходо генератора 5. Первый 2 и второй 6 измерительные конденсаторы установлены соосно один за другим. Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии измеряемая нить 4 расположена между электродами первого 2 и второго 6 измерительных конденсаторов. При этом на конденсаторы подаются напряжения от генераторов 1 и 5, сдвинутые на 180. При равенстве амплитуд сИнусои

дального и косинусоидального напряжений, а также .емкостей первого 2 и второго 6 конденсаторов, измеряемая нить 4, находящаяся между электродами измерительных конденсаторов 2 и 6, будет находиться под нулевым потенциалом по отношению к общей точке измерительной цепи, то есть - земпи. При этом нулевой потенциал на Измеряемой нити будет независимо от того заземлена нить или нет. СлеЕ;овательно, в устройстве измеряейая нить заземляется без осуществления специального гальванического контакта нити с землей.

Поскольку измеряемая нить 4 зеземлена, то каждую измерительную цепь, состоящую из последовательно вклюную компенсацию измерительного моста осуществляют с помощью компенсирующих конденсаторов 12 и 13. Затем внсят нить 4 и по показанию измерителя-сумматора 9 судят о погонном сопротивлении нити.

Поскольку измеряемая нить будет . всегда находиться под нулевым потенциалом, то изменение контактного сопротивления нити с общей точкой измерительной цепи не вызовет изменений в работе предлагаемого устройстэа. А так как нить имеет точку зануления, то показания измерителей токов будут зависеть от величины погонного сопротивления нити, т.е. сопротивления участка нити между измериченных генератора 1, конденсатора 2(61 и измерителя 3 (7 тока, можно рассматривать отдельно (фиг.2. в измерительной цепи будет определяться не только амплитудой генератора и емкостью конденсатора, но и величиной сопротивления измеряемой 4 нити от измерительного конденсатора 2 (6 ) до точки заземления. При крнт-. роле высокоомных нитей ( ) ток в измерительной цепи при внесении нити в конденсатор увеличится. При уменьшении сопротивления нити () часть потока электрического поля будет закорачиваться на нить и ток в измерительной цепи будет уменьшаться. Следовательно, величина в каждой измерительной цепи будет зависеть от величины погонного сопротивления нити 4. Применение в качестве измерителя токов сумматора токов вместо отдельных измерителей в каждой цепи позволит упростить конструкцию и повысить абсолютную чувствительность измерителя. При выполнении генерратора синусоидального и косинусоидального генератора в виде трансформатора автоматически осуществляется равенство амплитуды и синхронизация фазы питающих напряжений. При этом повьш1ается точность контроля и существенно упрощается конструкция измерителя. Измерение сопротивления нити по мостовой схеме осуществляется следующим образом. Вначале калибруется измеритель тока - сумматор 9 по образцам нити с известным заранее погонным сопротивлением, внесенным в измерительные конденсаторы. Предварительтельным конденсатором и точкой зануления.

Таким образом, устройство позволят «т осуществить бесконтактное измерение погонного сопротивления электропроводящих нитей без учета влияния переходного контактного сопротивления, что повышает точность контроля и чувствительность измерителя.

1. БЕСКОНТАКТНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛ ПОГОННОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ НИТЕЙ, содержащий последова тельно соединенные генератор синусои дального напряжения, измерительный конденсатор и измеритель тока, второй вход которого соединен с общейшиной измерителя и вторым выходом генератора синусоидального напряжения, а измерительный конденсатор вы1 2 (Р полнен в виде двух плоскопараллельных электродов, о тличающий- с я тем, что, с целью повьпиения точности и чувствительности измерения, в него введены последовательно соединенные генератор косинусоидального напряжения, второй измерительный кон-денсатор и второй измеритель тока, друго вход которого соединен с общей шиной измерителя и вторым выходом генератора косинусоидального напряжения , первый и второй измерительные конденсаторы установлены . соосно а генераторы синусоидального и косинусоидального напряжений синхронизиров1аi-U ны по фазе и имеют одинаковую амплитуду . 2.Измеритель по п.1, о т л и чающийся тем, что в качестве первого и второго измерителей тока используется сумматор тока. 3.Измеритель поп.1, отличающийся тем, что генераторы синусоидального и косинусоидального напряжений выполнены в виде трансформатора, две вторичные обмотки которого включены согласно, причем общая точка обмоток соединена с общей тиной измерителя.

.

ФигЗ

ФигЛ