Устройство для измерения удельного электросопротивления немагнитных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

9д СЛ

3 г

9д

Х

2

и 1 Изобретение относится к области измерений физических свойств материалов, конкретно к измерениям удел ного сопротивления немагнитных веществ, и может быть использовано для определения удельного сопротивления металлов, сплавов, полупровод ников и электролитов, а также для контроля чистоты металлов по остато ному удельному сопротивлению. Известно устройство для бесконтактного измерения удельного сопротивления, основанное на возбуждении в образце вихревых токов, в частнос ти автогенераторное устройство. ТаКое устройство представляет собой автоколебательную систему, в которо входное воздействие измерительного преобразователя приводит к изменени амплитуды, частоты или фазы генерируемых колебаний. Это устройство с вихретоковьм датчиком применяется для определения удельного сопротивления среды. Амплитуда напряжения на колебательном контуре генератора О зависит от вносимого в контур актив ного сопротивления, которое опреде(ляется удельным сопротивлением сред Устройство градуируется по образцам с известным удельным сопротивлением 1 . Недостатком данного устройства является отсутствие прямого цифрового отсчета измеряемого удельного сопротивления и необходимость использования эталонных образцов. Наиболее близким к изобретению пр технической сущности является устройство для бесконтактного измерения удельного электросопротивления немагнитных материалов, содер жащее широкополосный усилитель, дифференциальный датчик удельного электросопротивления в цепи обратной связи усилителя и цифровой частотомер, подключенный к усилителю. Устройство используется для разбраковки металлических прутков по вели чине сопротивления, изменения которого вызываются наличием продольных трещин. В одну из катушек диффе ренциального датчика помещается иcпытye ЯJй образец, а во вторую эталонный .При одинаковых образцах выходное напряжение датчика равно нулю и колебания в схеме не возникают. Различие образцов приводит к возникновению автоколебаний 2. 612 Недостатками известного устройства являются отсутствие прямого цифрового отсчета измеряемого удельного сопротивления и необходимость в эталонных образцах. Целью изобретения является упрощение и ускорение измерений. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения удельного электросопротивления немагнитных материалов, содержащее широкополосный усилитель, дифференциальный датчик удельного-.электросопротивления в цепи обратной связи усилителя и цифровой чисиготомер, подключенный к усилителю, снабжено частотно-независимым фазовращателем, включенным между выходом датчика удельного электросопротивления и входом усилителя, а фазовый сдвиг (С) в фазовращателе установлен в соответствии с соотношением Cf arct(), где d - диаметр образца; tf- - рассчитанная численно и табулированная функция величины . На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит широкополосный усилитель 1, дифференциальный датчик 2 удельного сопротивления, частотно-независимьй фазовращатель 3, цифровой частотомер 4. К выходу усилителя 1 подключены первичные обмотки датчика 2 удельного сопротивления, вторичные обмотки которого присоединены к частотно-независимому фазовращателю 3, а выход последнего подключен к входу усилителя 1. Устройство работает следующим образом. Без образца выходное напряжение датчика 2 равно нулю, так что автоколебания в системе не возникают. При помещении испытуемого образца внутрь рабочей катушки датчика 2 возникает выходное напряжение датчика, фаза которого зависит от удельного сопротивления образца. Для цилиндрических образцов справедливо соотношение - . p -n - f/ otlg-.Cf, где j3 - удельное сопх отивление образца, мкОмСм;

3

d - диаметр ооразца, см;

f - частота тока в первичных обмотках, кГц;

Cj - сдвиг фаз между током в первичных обмотках и выходным напряжением датчика; oi - расснйтанная численно и табулированная функция, величины tgtp D

Для возникновения автоколебаний полный фазовый сдвиг в цепи обратной связи автогенератора должен быть равен нулю. В данном случае это означает, что фазовый сдвиг, вносимый датчиком удельного сопротивления, должен быть равен по величине и противоположен по знаку фазовому сдвигу в фазовращателе 3. Частотнонезависимый фазовращатель 3 устанавливается заранее так, чтобы вносимый им фазовый СДВИГ удовлетворял соотношению

igq Hd /3oi.. f2)

1 Так как оС является однозначной

функцией величины f(f, то по известному диаметру образца всегда можно рассчитать необходимый фазовый сдвиг, а, фазовращатель 3 может быть проградуирован непосредственно в значениях диаметра образца. При ус659614

тановке фазовращателя в соответствии с формулой (2) частота автоколебаний согласно выражению (1), чис- . ленно равна удельного сопротивлению образца и измеряется цифровым частотомером 4.

Чтобы определить фазовый сдвиг, который следует установить в фазовращателе, достаточно построить 10 график зависимости с tg((c) , который рассчитьшается по известным зависимостям tg О) от Cf и ot от tglf. Для измерения могут использоваться цилиндрические образцы диаметром 5 см, длиной 3-5 см и более. При диаметре образцов 1 см угол (fсоставляет 68, а при диаметре 1,5 см - 76°.

Использование предлагаемого устройства упрощает и в несколько раз ускоряет проведение измерентШ по сравнению с расчетом удельного сопротивления образца по формуле (1). Кроме того, появляется возможность автоматизировать измерения удельного электросопротивления.

Предлагаемое устройство может найти применение в исследовательской практике, и при технологическом контроле свойств материалов и изделий . по их удельному электросопротивлению.

УСТР( ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее. широкополосный усилитель, дифферен- циальный датчик удельного злектросопротивления в цепи обратной связи усилителя .и цифровой частотомер, подключенный к усилителю, отличающееся тем, что, с целью упрощения и ускорения измерений, оно снабжено регулируемьи чястотяонезависимым фазовращателем включенным между выходом датчика удельного злектросопротивления и входом усилителя, фазовый сдвиг tf в фазовращателе установлен в соответствии с соотношением Cfiqrcl() где d - диаметр oбpaзцa ei - рассчитанная численно и табу (Л лированная функция величины igcp .