Устройство для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в -авиационной и машиностроительной промышленности для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Цель изобретения - повышение точности измерений. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов; на фиг. 2 - кривые, иллюстрируюш,ие степень влияния зазора на величину выходного сигнала (F). Устройство содержит последовательносоединенные генератор 1 синусоидального тока, накладной трансформаторный вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3, блок 4 выделения квадратурных составляющих (ВКС) вносимого напряжения, первый вход которого подключен к выходу усилителя 3, а второй - к выходу генератора 1, функциональный преобразователь 5 (ФП) квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока 4 ВКС, блок 6 построителя модуля вектора (ПВМ), первым и вторым входами подсоединенный к соответствующим выходам блока 4 ВКС, подключенные к второму выходу последнего последовательно соединенные первый сумматор 7, первый логарифмический усилитель 8, второй сумматор 9, квадратор 10, перемножитель 11 и индикатор 12. Устройство также содержит блок 13 опорного напряжения и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 9, а выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напряжения и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 9, а вход - с выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напряжения подключен к третьему входу второго сумматора 9, а второй вход перемножителя 11 соединен с выходом 5 ФП. Устройство работает следующим образом. Работа устройства основана на реализации алгоритма преобразования входного сигнала в соответствии с зависимостью р I R2 VIH (lt,(A-Re Увм)+с)2 где VBH -напряжение, вносимое ВТП; и мнимая состйвляющие вносимого напряжения; А -модуль вектора вносимого напря- жения; KjC -постоянные; Г - напряжение на выходе устройства. В результате графоаналитического анализа годографов вносимого напряжения (Ьш) для ВТП с одинаковыми радиусами измерительной и возбуждающей обмоток со структурой последних, близких к нитевидной, установлено, что tgy 1 (h. + С,), где -тангенс угла фазы вносимого налряжения; ь - обобщенный параметр контроля К, С, - постоянные; Ь - нормированный зазор между тор цом ВТП и изделием. Указанное соотношение для tg У позволяет проводить измерение удельной электропроводности, исходя из следующего. Воспользуемся соотношениями Ij --tg У h + с ; kpeИспользуя известное выражение для h через параметры сигнала с ВТП h T-ir, следующего из аппроксимации годЬграфаЛЬ по 0 кривой 4-го порядка (кардиоидой), и преобразование вида hjt 21пА- 1п(А -Re( УВЯ)) , получают новую функцию преобразования входного сигнала ВТП F, позволяющую снизить влияние вариаций зазора на выходной сигнал преобразователя. Генератор 1 запитывает ВТП 2, выходн9Й сигнал с измерительной обмотки которого является комплексной величиной вида VM ReYftB + jUVgg и поступает после усиления в усилителе 3 на вход блока 4 ВКС, на первом и втором. выходах которого воспроизводятся сигналы, пропорциональные соответственно реальной Re и мнимой 1„ VBH составляющим вносимого напряжения. Сигналы с первого и второго выходов блока 4 ВКС поступают на соответствующие входы блока 5 ФП, на выходе которого в результате преобразования по алгоритму вида (-RfvV воспроизводится сигнал, пропорциональный квадрату тангенса фазы вносимого напряжения, и на соответствующие входы блока 6 ПВМ, на выходе которого, в свою очередь, в результате преобразования вида +1ш VeH, воспроизводится сигнал, пропорциональный модулю А вносимого напряжения. С первого выхода блока 4 ВКС сигнал Re вя поступает также и на первый вход первого сумматора 7, на второй вход которого подается выходной сигнал с блока 6 ПМВ, С выходов первого сумматора 7 сигнал, пропорциональный разности А-Re VBHпоступает на вход первого логарифмического усилителя 8. Одновременио на вход второго логарифмического усилителя 14 подается сигнал с выхода блока 6 ПМВ. С выходов первого логарифмического усилителя 8, второго логарифмического усилителя 14 и блока 13 опорного напряжения сигналы подаются соответственно на первый, второй и третий входы второго сумматора 9, с выхода которого на квадратор 10 подается напряжение пропорциональное величине, Определяемой выражением

21пА - 1п(А-ReYM)+CСигнал с выхода квадратора 10 подается на перемножитель 11, где перемножается с

поступающим на второй вход перемножителя выходным сигналом с 5 ФП.

Результирующий сигнал с выхода перемножителя 11 поступает на вход индикатора 12 и является пропорциональным величине F.

Для области изменения параметров нормированного зазора h ( где h - абсолютный зазор, мм; R - радиус ВТП, мм), и обобщенного параметра контроля ро

RVAtt (где о 4jr-10- Гн/м;

t - круговая частота, 1/с ; 6 - удельная электрическая проводимость, МСм/м), h 0,3-1,5; h 1,2-7,5. Дополнительная погрешность, вызываемая вариациями зазора не превышает 2% от измеряемой величины.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержаш,ее последовательно соединенные генератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь и усилитель, функциональный преобразователь квадрата тангенса фазы вносимого напряжения и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком выделения квадратурных составляющих вносимого напряжения, подключенным первым входом к выходу усилителя, вторым входом - к выходу генератора, а первым и вторым выходами - к соответствующим входам функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, построителем модуля вектора, подключенным своими входами к соответствующим выходам блока выделения квадратурных составляющих, включенными между вторым выходом последнего и индикатором последовательно соединенными первым сумматором, первым логарифмическим усилителем, вторым сумматором, квадратором и перемножителем, вторым логарифмическим усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго сумi матора, а вход - с выходом построителя модуля вектора и вторым входом первого (Л сумматора, и блоком опорного напряжения, подключенным к третьему входу второго сумматора, а второй, вход перемножителя соединен с выходом функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения. 4i 00