Способ измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов.

Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранения дополнительной погрешности при изменении вдешних условий из-за нестабильности суммарного напряжения и коэффициента усиления.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграммы напряжений в контрольных точках.

Устройство для измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов содержит генератор 1, подключенные к нему основной и дополнительный трансформаторные вихретоковые преобразователи 2 и 3, компенсатор 4, последовательно соединенные сумматор 5 и блок 6 обработки сигнала, второй вход которого подключен к второму выходу генератора, индикатор 7, три ключа 8-10, длительную резистивную цепочку 1, два блока 12 и 13 выборки и хранения, делитель 14 и блок 15 управления ключами. Компенсатор 4 выполнен в виде делительной резистив- но-емкостной цепочки, вход которой соединен с выходом вторичной обмотки дополнительного преобразователя 3, а выход - через первый ключ 8 с входом сумматора 5, выход блока 6 обработки сигнала соединен через второй . и третий ключи 9 и 10 с входами первого и второго блоков 12 и 13 выборки и хранения, выходы которых соединены с входами делителя 14, выход которого подключен к входу индикатора 7, а выход блока 15 управления ключами подключен к управляющим входам трех ключей 8-10.

Сущность способа заключается в том, что в объекте из электропроводящего материала возбуждают вихревые токи, формируют выходное суммарное напряжение из основного и дополнительного напряжений с обмоток вихре- токовых преобразователей 2 и 3, а также из компенсирующего напряжения, причем компенсирующее напряжение формируют из дополнительного путем уменьшения его по амплитуде и смещения по фазе на угол 90°, формируют также тестовое напряжение из допол

нительного путем изменения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют по величине отношения изменения выходного суммарного напряжения к тестовому напряжению.

При суммировании основного напряжения вихретокового. преобразователя Uo с дополнительным UQ и компенсирующим U суммарное напряжение достигает тысячных долей процента от основного:

5

0

5

0

5

и,

Uo

+ Ucj + UK ;

lU,- -|Uo| 10

-5

При изменении внешних условий, в которых находятся вихретоковые преобразователи 2 и 3, изменяются напряжения

Ue Uo(t); Uq Ua(t) .

б d

Изменение напряжения пропорционально его величине и изменению ме- щающе го параметра At:

. Uo; AU,k.At-Ug, где k - коэффициент пропорциональности.

Суммарное напряжение меняется на ве- ли.чину .

AUj; 4Uo + (Uo + U) k-At.Uj.

Компенсирующее напряжение Un формируют из дополнительного и при изменении мешающего параметра оно также меняется: AUtt k-Д t и.

При этом изменение суммарного напряжения составит

0

5

0

UJ. AUc,.+ AUq

+ UK kAt(Uo +

+ Uk)kAt Uj.,

что на несколько порядков меньше,чем

у известного устройства.

Дополнительная погрешность при изменении внешних условий из-за нестабильности коэффициента усиления устраняется-тем, что формируют тестовое напряжение UT из дополнительного и усиливают в тех же блоках, что и суммарное напряжение.

При изменении мешающего параметра

Ur(t) (l+kAt)U (t) (l+k4t)Uj:;

U6b,XT(t)nUT(t); U,,,,j.(t)nU(t), где n - коэффициент усиления.

Выходной сигнал с делителя равен-.

Ubbix it) nli+kAt U5,

SeuHt) n(l+kZt)DT

У UT

и не зависит от изменения мешающего параметра и коэффициента усиления.

Устройство работает следующим образом.

12

K.iii j4n 8 - 10 периодически и одно- В1)еменно переключаются с частотой, задаваемой блоком 15 управления ключами. При положении ключей 8-10 (фиг.1), вход сумматора 5 соединен с вторичной обмоткой дополнительного и основного преобразователей 2 и 3 и компенсатором 4, выход блока 6 обработки сигнала - с вторым блоком 13 выборки и хранения, при этом вход первого блока 12 выборки и хранения закорочен. При переключении ключей 8 - 10 вход сумматора 5 соединен с .выходом резистивной делительной цепочки 11, выход блока 6 обработки сигнала - с первым блоком 1-2 выборки

и хранения, а вход второго блока 13 выборки и хранения закорочен. На диаграмме (фиг.2а) показано напряжение поступающее после сумматора 5 на вход блока 6 обработки сигнала. На выходе блока 6 обработки сигнала напряжение представляет собой усиленную огибающую входного напряжения (см.диаграмму б, фиг.2). На входе первого блока 12 выборки и хранения напряжение пропорционально только тестовому напряжению, т.к. в момент поступления суммарного напряжения его вход закорочен (см, диаграмму в, фиг. 2) На - выходе блока 12 выборки и хране-1 ния формируется постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде тестового напряжения (см. диаграмму д, фиг.2).....

Аналогично работает второй блок 13 выборки и хранения, на выходе которого напряжение пропорционально суммарному напряжению (см.диаграммы г и е, фиг.2). Делитель 14 формирует постоянное напряжение, пропорциональное отношению напряжений ибыхх (t) и ие.ыхт(ь).

Это напряжение поступает на индикатор 7. В качестве делителя 14 с индикатором 7 может быть использован логометр. По изменению показаний индикатора 7 судят о приращении удельной электрической проводимости, т.к. суммарное напряжение содержит инфорт мацшо об удельной электрической проводимости изделия, на котором расположен основной преобразователь 2. В то же время эти показания не зависят от изменения внешних условий, в которых находятся преобразова тели, и

от изменения коэффициента усиления в блоке обработки сигналов.

Формула изобретения

O

5

5

0

5

0

5

0

5

1.Способ измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов, основанный на возбуждении вихревых токов в объекте из электропроводящего материала, формировании выходного суммарного напряжения из основного и дополнительного напряжений с обмото-к вихретоковых преобразователей, а также из комп.ёнсирующего напряжения, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, компенсирующее напряжение формируют

из дополнительного путем уменьшения его по амплитуде и смещения по фазе на угол 90, формируют также тестовое напряжение из дополнительного путем изменения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют по величине отношения изменения выходного сумматора напряжения к тестовому напряжению.

2.Устройство для измерения малых приращений удельной электрической Проводимости электропроводящих материалов , содержащее генератор, подключенные к нему основной и дополнительный трансформаторные вихретоковые преобразователи, компенсатор, последовательно соединенные сумматор и блок обработки сигнала, второй которого подключен к второму выходу генератора, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено тремя ключами, длительной резистивной цепочкой, двумя блоками выборки и хранения, делителем и блоком управления ключами, компенсатор вьшолнен в виде делительной резистив- но-емкостной цепочки, вход которой соединен с выходом вторичной обмотки дополнительного преобразователя, а выход - через первый ключ с входом сумматора, выход блока обработки сигналов соединен через второй и третий ключи с входами первого и второго блоков выборки и хранения, выходы которых соединены с входами делителя, выход которого подключен к входу индикатора, а выход блока управления ключами подключен к управляющим входам трех ключей.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения ма- : лых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений.Для этого компенсирующее напряжение формируют из дополнительного путем уменьшения его по амплитуде и смешения по фазе на угол 90, формируют Также тестовое напряжение путемуценьшения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют по величине отношения изменения выходного суммарного напряжения к тестовому напряжению. Устройство для осуществления способа содержит генератор 1, основной и дополнительный трансформаторные вихретоковые преобразователи 2, 3, компенсатор 4 в виде делительной резистивно-емкост- ной цепочки, три ключа 8, 9, 10, сумматор 5, блок 6 обработки сигнала, блок 15 управления ключами, два устройства 12, 13 выборки и хранения, делитель 14 и индикатор 7. По изменению показаний индикатора 7 судят о приращении удельной электрической проводимости, т.к. суммарное напряжение содержит информацию об удельной электрической проводимости изделия, на котором расположен основной преобразователь 2. В то же время эти показания не зависят от изменения внешних условий, в которых находятся преобразователи 2, 3, и от изменения коэффициента усиления в блоке 6 обработки сигнала. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. § Ю 00 ОЭ J СП

fl

1 n n r

)

n Г1

f

f/6o/lfr

1

Фцз.г

Составитель И.Рекунова Редактор М.Циткина Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Сирохман

Заказ 7432/А2 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.А/5

Производйтвенно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

-

-«i

t