Способ измерения удельного сопротивления немагнитных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01R27/02 

Изобретение относится к технике измерений физических свойств материалов, конкретно к измерениям удельного сопротивления немагнитных веществ, и может быть использовано для определения удельного сопротивления металлов, сплавов, полупроводников и электролитов, а также для контроля чистоты металлов по остаточному удельному сопротивлению. Целью изобретения является повышение быстродействия и упрощение измерений путем получения прямого цифрового отсчета измеряемого удельного сопротивления. На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации способа измерения удельного сопротивления; на фиг.2 - вариант исполнения фазовращателя при использовании генератора низкой частоты с двумя дополнительными выводами, фазы напряже ния на которых составляют 90 и 180 относительно основного выхода. Устройство содержит дифференциальный датчик 1 удельного сопротивления, один из выводов двух последойательно соединенных первичных обмоток которого подключен к первому выходу генератора 2 низкой частоты, а один из выводов двух последовательно . соединенных вторичных обмоток - к первому входу осциллографа 3, второй вход которого подключен через частотно-независимьш фазовращатель 4-к второму выходу генератора 2 низкой частоты, к третьему выходу которого подключен цифровой частотомер 5, при ЭТОМ выход фазовращателя подключен к общей шине через регулируемый потенциометр 6, средний вывод которого подключен к второму выводу последосвательно включенных вторичных обмоток дифференциального датчика удельного сопротивления. Фазовращатель 4 содержит переменный резистор 7, один вьгоод которого является входом фазовращателя для сигнала с фазой 90°, и постоянный резистор 8, один из выводов которого является входом фазовращателя сигнала с фазой 180, при этом вторые выводы переменного 7 и постоянного 8 резисторов объединены и являются выходом фазовращателя. Удельное сопротивление образца рассчитывают по формуле 9 -d2f/3citg(, где р - удельное сопротивление образца, мкОм.см; d - диаметр образца, см; f - частота тока в первичных обмотках, кГц; Ч фазовый сдвиг между током в первичных обмотках и выходным напряжением датчика; Ы - рассчитанная численно и табулированная функция величины tgoi. Сущность предлагаемого способа заключается в том, что фазовый сдвиг С в фазовращателе 4 заранее устанавливают так, чтобы выполнялось соотношениеtgq iT2d2/3u. Так как oi является однозначно ункцией величины tgtf, легко рассчитать необходимый фазовьй сдвиг, зная диаметр образца (например, пост.роив зависимость величины oi tg ( от (f ) Подставляя выражение (2) в формулу (1), получаем Р f, т.е. удельное сопротивление образца численно равно частоте генератора 2, которая измеряется цифровым частотомером 5. Измерения проводят в следующей последовательности. Помещают образец внутрь рабочей катушки дифференциального датчика 1. Рассчитывают по формуле (2) нужный фазовый сдвиг и устанавливают его на фазовращателе 4. Изменяя частоту генератора 2 и регулируя потенциометр 6, добиваются полной компенсации выходного напряжения датчика, наблкдая картину на экране осциллографа 3. После достижения компенсации отсчитывают величину измеряемого удельного сопротивления по цифровому частотомеру 5. Для облегчения компенсации на Х-вход осциллографа 3 подается напряжение с выхода фазовращателя 4 и по виду 4 игуры Лиссажу на экране можно видеть, что требуется для полной компенсации - изменение частоты генератора 2 или регулировки величины компенсирунлцего напряжения потенциометром 6. При использовании генератора 2 низкой Частоты с двумя дополнительными выходами, фазы которых состав ляют 90 и 180 относительно фазы основного выхода, фазовращатель вы полняется на двух резисторах 7 и 8 один из которых переменный. При изменении сопротивления резистора 7 изменяется фаза напряжения на регулируемом потенциометре причем она не зависит от частоты напряжения с выхода генератора 2 низкой частоты. В качестве генератора с дополнительными выходами можно использовать генераторы Г6 и- Г6 - 26. Формула изобретени 1. Способ измерения удельного сопротивления немагнитных материал путем размещения цилиндрического образца внутри одной из катушек вз имной индуктивности дифференциальн датчика, по первичным обмоткам ко1торого пропускают переменный ток, последукяцей компенсацией выходного напряжения датчика и расчетом удель ного сопротивления образца по фазов му углу компенсирующего напряжения отличающийся тем, что, целью повьшения быстродействия и уп рощения измерений, компенсирую щего напряжения устанавливают заран с учетом диаметра образца такой, чтобы q).arctg(ff2d2/3oi.). диаметр образца; фазовый сдвиг между током в первичных обмотках и выходн напряжением дифференциально датчика; рассчитанная численно и табулированная функция величи ны tgcp , выходное напряжение датчика компенсируют изменением частоты тока в первичных обмотках датчика и величи 6494 ны компе}1сирукщего напряженная, а значение удельного сопротивления образца отсчитывают после достижения компенсации по частоте тока. 2. Устройство для измерения удельного сопротивления немагнитных материалов, содержащее дифференциальный датчик удельного сопротивления, две последовательно включенные первичные обмотки которого подключены к выходу генератора низкой частоты, электрон- ный осциллограф, к У-входу которого подключен один из выходов двух включенных встречно вторичных обмоток датчика удельного сопротивления, цифровой частотомер, вход которого подключен к выходу генератора низкой частоты, и регулируемый потенциометр, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения измерений, в него введен частотно-независимый фазовращатель, вход которого соединен с выходом генератора низкой частоты, а выход - с Х-входом осциллографа и первым выводом регулируемого потенциометра, средний вывод которого соединен с вторым вьюодом вторичных обмоток дифф;;ренциалЬного датчика удельного сопротивления, а второй вывод - с общей шиной. 3. Устройство по п.2, от чающееся тем, что генератор низкой частоты имеет два дополнительных выхода с фазами 90 и 180 относительно фазы основного выхода, которые подключены к входам частотно-независимого фазовращателя, состоящего из переменного и постоянного резисторов, при этом выход с |)азой 90 генератора низкой частоты подключен к первому выводу переменного резистора, а выход с фазой 180°к первому выводу постоянного резисора, а вторые выводы переменного и остоянного резисторов объединены и вляются выходом частотно-независимоо фазовращателя.

/

Г

3 k

1,

Изобретение относится к измерениям удельного сопротивления немагнитных веществ. Может быть использовано для определения удельного сопротивления металлов, сплавов, полупроводников и злектролитов, а также для контроля чистоты металлов по остаточному удельному сопротивлению. Цель изобретения - повьввение быстродействия и упрощение измерений путем получения прямого цифрового отсчета измеряемого удельного сопротивления. Способ предусматривает размещение цилиндрического образца внутри одной из катушек взаимной индуктивности дифференциального датчика, по первичным обмоткам которого пропускают переменный ток, и обеспечение последующей компенсации выходного напряжения датчика с расчетом удельного сопротивления образца по фазовому углу компенсирукщего напряжения. Поставленная цель достигается, тем, что фазу компенсирующего напряжения устанавливают заранее с i учетом диаметра обарзца такой, чтобы выполнялось соотношение tg if , (Л где d - диаметр образца; ср - фазовый- сдвиг меяду током в первичных обмотках и выходным напряжением ДЦ; об - рассчитанная численно и табулированная функция величины tgcf . В описании изобретения приводится устройство для реализации способа. 2 с, и 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

/

Bxoff

3 i

Фиг.1

Фиг. 2