Устройство для измерения относительной величины удельной электрической проводимости материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, может быть использовано для измерения относительной величины удельной электрической проводимости материалов и изделий и является усовершенствованием устройства по авт. св. № 1374120.

Цель изобретения - повышение точности измерения за счет стабилизации величины установочного зазора.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для измерения относительной величины удельной электрической продимости материалов.

Устройство содержит генераторы 1-3 переменного тока, выходы которых подключены к входам первого коммутатора 4, второй коммутатор 5, управляющий вход которого соединен с управляющим входом коммутатора 4, вихретоковый преобразователь 6, имеющий возбуждающую катушку 7, подключенную к выходу первого коммутатора 5, и измерительную катушку 8, подключенную к усилителю 9, выход которого через амплитудный детектор 10 подключен к входу второго коммутатора 5, генератор 11 так- товых импульсов, выход которого подключен к управляющим входам первого и второго коммутаторов 4 и 5, к выходам второго коммутатора 5 подключены первый, второй, третий и четвертый блоки 12-15 памяти соответственно, первый блок 16 вычитания, первый и второй входы которого подключены к выходам первого и четвертого блоков 12 и 15 памяти соответственно, второй блок 17 вычитания, первый и второй входы которого подключены к выходам второго и третьего блоков 13 и 14 памяти соответственно, третий блок 18 вычитания, первый вход которого соединен через первый масштабный преобразователь 19с выходом первого блока 12 памяти, а второй и третий входы - с выходами второго и третьего блоков 13 и 14 памяти соответственно, второй масштабный преобразователь 20, вход которого подключен к выходу блока 21 деления, а выход - к последовательно соединенным экспоненциальному функциональному преобразователю 22 и индикатору 23, блок 24 управления, выход которого соединен с управляющими входами генераторов 1-3, последовательно соединенные первый компаратор 25, и первое устройство 26 световой сигнализации, четвертый блок 27 вычитания, первый вход которого подключен к источнику 28 регулируемого опорного напряжения, а второй вход- к выходу второго блока 17 вычитания, последовательно соединенные интегратор 29, вход, которого подключен к

выходу четвертого блока 27 вычитания, ключ 30 и усилитель 31 мощности, последовательно соединенные второй компаратор 32, вход которо подключен к выходу четвертого

блока 27 вычитания, и второе устройство 33 световой сигнализации, причем выход третьего блока 18 вычитания соединен с входом блока 24 управления и с входом первого компаратора 25, выход которого также

соединен с входом генератора 11 тактовых импульсов, а первый и второй входы блока 21 деления подключены к выходам первого 16 и второго 17 блоков вычитания соответственно.

Вихретоковый преобразователь 6 содержит диэлектрическую гмльзу 34,соленоид 35, подключенный к выходу усилителя 31 мощности, якорь 36, диэлектрический каркас 37 и пружину 38. Диэлектрический каркас 37 и якорь 36 образуют подвижный шток, который вместе с соленоидом 35 образуют электромагнит.

Устройство работает следующим образом.

В процессе калибровки ключ 30 размыкают, вихретоковый преобразователь 6 устанавливают на эталонное изделие с известной величиной удельной электрической проводимости сгэт Между вихретоковым преобразователем 6 и эталонным изделием (не показано) устанавливают диэлектрическую пластинку, толщина hg которой должна быть равна максимально возможному зазору между изделием и вихретоковым преобразователем в процессе измерения. Процесс калибровки проводится в три такта. В первом, втором, третьем тактах с помощью первого коммутатора 4 к возбуждающей катушке 7 подключаются генераторы 1-3, частоты которых равны соответственно ,u& ft)i n, 0)3 ал/п , где . Выходной сигнал с измерительной катушки 8 усиливается усилителем 9 и выпрямляется амплитудным детектором 10.

Работой синхронно работающих коммутаторов 4 и 5 управляет генератор 11 тактовых импульсов. В блоках 12-14 памяти запоминаются величины сигналов Ui, U2 и Уз вихретокового преобразователя 6, полученные в первом, втором и третьем тактах калибровки соответственно. На первый вход третьего блока 18 вычитания с выхода масштабного преобразователя 19с коэффициентом преобразования, равным двум, поступает сигнал 2Ui, на второй вход блока 18 поступает сигнал LJ2, на третий вход блока 18 поступает сигнал Ua. Блок 24 управления изменяет одновременно величины частот а), (oi и а)з генераторов 1-3 до тех пор, покг

не выполнится условие 2Ui - 1)2 -Us 0. При этом функция преобразования устройства принимает вид.

U a0 +ai In/Зэт,

гдеД,т R аи %т ,

R - радиус катушки 7;

HQ- магнитная постоянная, так как только для логарифмической функции верна зависимость

In ух In у + In х,

При достижении равенства 2Ui - U2 - Уз 0 на выходе первого компаратора 25 формируется сигнал, от которого сработает устройство 26 световой сигнализации, а блок 24 управления в дальнейшем перестает изменять частоты , и сиз .

После срабатывания устройства 26 световой сигнализации изменяют величину сигнала U0n с источника 28 регулируемого опорного напряжения до тех пор, пока не срабатывает устройство 33 световой сигнализации. Так как с выхода блока 17 вычитания поступает сигнал U2 - Us, то Don U2 - - Us, з дальнейшем величину Uon не изменяют.

На этом операции, связанные с калибровкой, заканчиваются. В процессе измерения преобразователь 6 устанавливают на контролируемое изделие с неизвестной величиной удельной электрической проводимости Ои , и замыкают ключ 30. При этом в блоках 15,13,14 памяти с помощью коммутатора 5, управляемого блоком 11, запоминаются величины IM, Us и Ue, полученные соответственно в первом, втором и третьем тактах измерения. С учетом (1) имеем

Ui ao +ailn/ 3T;

U2 а0 +ailn/ 3T VrT;

Us a0 +ailn T/VrT;

U4 a0 +ai ЧпД,; Us ao +ai ln VrT);

Ue a0 + ai In (j&i/VrT), гдеД, R V/MO о) 7И ;

Зо , Эо, ai, ai - коэффициенты, описывающие функцию преобразования устройства при установке преобразователя 6 на контролируемое изделие.

При установке преобразователя 6 на контролируемое изделие может возникнуть зазор пз hg, например, изделие покрыто слоем краски. В общем случае ао1 зс, ai1 i ai, поэтому в таких случаях возможны ошибки измерения о /егэт.

В данном устройстве за счет изменения положения катушек 7 и 8 устраняется

указанный недостаток. Это происходит следующим образом. Сигнал UsHJe ai1 In n поступает на второй вход блока 27 вычитания, на первый вход которого поступает сигнал

5 Uon aiinn. Если at ai, то нз выходе интегратора 29 появится ненулевой сигнал и через замкнутый ключ 30 сигнал рассогласования поступит нз усилитель 31 мощности, выход которого подключен к со10 леноиду 35. Якорь 36 и неподвижно связанный с ним каркас 37 будет втягиваться. В установившемся режиме, когда на входе интегратора 29 будет сигнал равный нулю, величина сигнала на выходе усилителя 31

15 мощности не будет изменяться, U2 Us Us - Ue, т.е. а0 а0 ai ai . При этом сработает (загорится) вторично устройство 33 световой сигнализации, чтс означает, что сформировавшийся зазор между каркасом

20 37 и контролируемым издепие будет равен зазору при полировке. Сигнал

LU-Ui „, t--t- с выхода блока 2 1 деU5 Ueai Inn

ления через второй масштабный преобразо- 25 ватель 20 с коэффициентов гз эоПразооанпя равным 2lnn поступает на вход экспоненциального функционального преобразователя 22, с выхода которого сигнал

21п/ п/$эт

30 U е Ои/с/эт поступает нз индикатор 23.

Данное устройство позволяет измерят ь величину в условиях заданных изме35 нений установочного зазора в том числе в тех случаях, когда он состоит из воздушного зазора и диэлектрического покрытия но гз- делии за счет поддержан стсгс ленной величины зазира ме-чду катушками

40 вихретокового преобрпзсг и петялги- ческой поверхностью комтгл . p c ioio чз дел и я Измерение величины i/,, ,;з;ц1- устройством позволит также 1,скпю1-игь ошибки, связанные с неправильной, оцен45 кой диапазона возможного измен ния lif, В случае, если в процесса измерения з окажется больше hg, то втягиванием чкорч 36 не удается добиться срабзтыва П ч ЗгзюрзНИй) уСТрОЙСТВЗ 33 СРсТОПОЙ LHU1 lijTI t i

50 которое наступает reitxo при Из hj . го явление свидетельствует о гом. ч,о, n процессе калибровки использопалзсь ,4иэлочг- рическа пластинка, толщина которой hg меньше возможного диапазона -гиг-пи

55 установочного зазора у иг.итзгора зазора и оол

этого диэпазо,. чраве -

(1), данное устрой мол.но испс ч-roi м и для большего диапазона nstv jn ич lOi.1- новочного зазора.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения относительной величины удельной электрической проводимости материалов по авт. св. № 1374120, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком управления электромагнитом, а накладной вихретоковый преобразователь снабжен диэлектрической гильзой, пружиной и электромагнитом, состоящим из соленоида и подвижного штока, содержащего якорь и диэлектрический каркас, вход которого подключен к выходу, второго блока вычитания, а выход соединен с соленоидом электромагнита, причем катушка накладного вихретокового преобразователя закреплена на диэлектрическом каркасе

подвижного штока, а пружина размещена между подвижным штоком и дном диэлектрической гильзы, охватывающей подвижной шток..

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем. что блок управления электромагнитом содержит источник регулируемого опорного напряжения, последовательно соединенные четвертый блок вычитания,

интегратор, ключ, усилитель мощности и соленоид, последовательно соединенные второй компаратор, выход которого подключен к выходу четвертого блока вычитания, и блок световой сигнализации, причем выход источника регулируемого опорного напряжения соединен с первым входом четвертого блока вычитания, второй вход которого соединен с выходом второго блока вычитания.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в устройствах для измерения относительной величины удельной электрической проводимости материалов и изделий. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет стабилизации величины установочного зазора путем введения новых связей и новых блоков, а именно электромагнита, пружины 38, диэлектрической гильзы 34, источника 28 регулируемого опорного напряжения, второго компаратора 32, второго устройства 33 световой сигнализации, четвертого блока 27 вычитания, интегратора 29, ключа 30 и усилителя 31 мощности. Стабилизация величин коэффициентов преобразования изменением величины установочного зазора позволяет поддерживать постоянным расстояние между катушками и металлической поверхностью контролируемого изделия вне зависимости от величины воздушного зазора и толщины диэлектрического покрытия. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.