Устройство для измерения содержания магнитных включений в абразивных материалах Советский патент 1992 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля состава абразивных материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений и надежности устройства.

На чертеже приведена схема устройства. .J ;

Устройство состоит из рабочего 1 и опорного 2 автогенераторов, выполненных на операционных усилителях 3 и 4. Неинвертирующие входы усилителей соединены с выводами колебательных LC-контуров 5 и 6. Вторые выводы LC-контуров 5 и 6 соединены с инвертирующими входами операционных усилителей 3 и 4 и с общей шиной устройства. Выходы операционных усилителей 3 и 4 соединены через конденсаторы 7 и 8 с неинвертирующими входами усилителей 3 и 4 и с первым и вторым входами соответственно первого и второго формирователей 9 и 10 прямоугольных импульсов. Блок 11 синхронизации выполнен в виде набора переменных резисторов 12-17, один вывод которых соединен с выводом катушки 18 индуктивности, индуктивно связанной с колебательным контуром 5 опорного автогенератора 2. Вторые выводы резисторов через переключатель 19 соединены с выводом катушки 20 индуктивности, индуктивно связанной с колебательным контуром 5 рабочего автогенератора 1.

Выход формирователя 9 соединен с двумя входами первого элемента И-НЕ 21 и К-входом второго IK-триггера 22. Выход формирователя 10 соединен с двумя входами второго элемента И-НЕ 23 и К-входом первого 1К-триггера 24.

Выход первого элемента И-НЕ 21 соединен с 1-входом первого 1К-триггера 24, выход которого через RC-фильтр 25 и исто- ковый повторитель 26 соединен с регистратором 27, Выход второго элемента И-НЕ 23 соединен с 1-входом 1К-триггера 22, выход которого через RC-фильтр 28 и истоковый повторитель 29 также соединен с регистратором 27.

Устройство работает следующим образом.

В начальном состоянии частоты синусоидальных колебаний рабочего 1 и опорного 2 автогенераторов равны и фазовый сдвиг между колебаниями равен нулю. Прямоугольные импульсы на выходе формирователей 9 и 10 имеют длительность Т, равную половине периода, и частоту следования, равную частоте синусоидальных колебаний. Импульсы с выходов формирователей 9 и 10 подаются на входы элементов И-НЕ 21 и 23 и К-входы триггеров 24 и 22. На 1-входы

триггеров 24 и 22 поступают инвертированные импульсы с выходов элементов И-НЕ 21 и 23. При этом импульсы на выходах триггеров 24 и 22 имеют такую же длительность и

частоту следования, как и импульсы на входах формирователей 9 и 10. Значения постоянных составляющих импульсов на выходах триггеров 24 и 22 равны и ток через регистратор равен нулю.

Проба контролируемого материала вводится внутрь катушки индуктивности рабочего автогенератора 1, что вызывает изменение настройки его контура 5. При работе автогенераторов 1 и 2 в режиме взаимной синхронизации изменение настройки приводит к возникновению фазового сдвига между колебаниями генераторов

20

(p ±arcsin( k р),

0)

где

--отношениеамплитуды колебаний

на контуре рабочего автогенератора 1 к амплитуде синхронизирующих колебаний, вводимых от опорного автогенератора 2 через блок 11 синхронизации; k-const; р - содержание магнитных включений в

образце.

Наличие фазового сдвига вызывает изменение длительности импульсов на выходе триггеров 22 и 24, причем длительность импульсов на выходе триггера 22 равна Т +2А т.,

а на выходе триггера 24 Т - 2 At. Приращение длительности At пропорционально величине фазового сдвига. Изменение длительности импульсов приводит к увеличению значения постоянной составляющей

последовательности импульсов на выходе триггера 22 и одновременно к уменьшению значения постоянной составляющей на выходе триггера 24, в результате чего появляется ток через регистратор 27, который

может быть выполнен в виде стрелочного индикатора. Этот сигнал пропорционален удвоенному значению фазового сдвига и, согласно формуле (1), пропорционален измеряемой величине. Для повышения точности измерений сопротивления переменных резисторов 12-17 блока 11 синхронизации выбираются такими, чтобы угол сдвига фаз между колебаниями рабочего 1 и опорного 2 автогенераторов не превышал 18° на верхнем поддиапазоне каждого измерения, тогда уравнение (1) можно представить в виде:

,-4k-p.

Данное устройство позволяет обеспечить возможность проведения измерения в диапазоне содержания магнитных включений в образце до 3% с погрешностью, не превышающей 1,3%.

Формула изобретения 1. Устройство для измерения содержания магнитных включений в абразивных материалах, содержащее рабочий и опорный автогенераторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго формирователей прямоугольных импульсов, блок синхронизации, два триггера и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности устройства, оно снабжено двумя элементами И-НЕ, двумя низкочастотными RC-фильтрами и двумя ис- токовыми повторителями, причем выход первого формирователя прямоугольных импульсов соединен с двумя входами первого элемента И-НЕ и К-входом второго триггера, выход второго формирователя прямоугольных импульсов соединен с двумя входами второго элемента И-НЕ и К-входом первого триггера, выход первого элемента И-НЕ соединен с 1-входом первого триггера, выход которого соединен последовательно через первый низкочастотный фильтр и пер-

вый истоковый повторитель с первым входом регистратора, выход второго элемента И-НЕ соедиенн с 1-входом второго триггера, выход которого соединен последовательно через второй низкочастотный фильтр и второй истоковый повторитель со вторым входом регистратора, а блок синхронизации выполнен в виде N переменных резисторов, первые выводы которых через переключатель соединены с первым выводом первой катушки индуктивности, второй вывод которой соединен с общей шиной устройства, вторые выводы резисторов соединены с первым выводом второй катушки индуктивности, второй вывод которой подключен к общей шине устройства, первая и вторая катушки индуктивности индуктивно связаны с оответствующими катушками индуктивности автогенераторов.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что рабочий и опорный автогенераторы выполнены идентично в виде операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с первым выводом колебательного LC-контура и через конденсатор с выходом операционного усилителя, соединенного с выходом автогенератора, второй вывод LC-контура и инвертирующий вход операционного усилителя соединены с общей шиной устройства.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля состава абразивных материалов. Цель изобретения - повышение точности измерений и надежности устройства достигается введением в устройство элементов И-НЕ 21,23, низкочастотных фильтров 25,28, двух штоковых повторителей 26,29 и новых электрических связей. Устройство содержит также рабочий и опорный автогенераторы 1 и 2, соответственно, формирователи 9,10 прямоугольных импульсов, блок 11 синхронизации, УК-триггеры 22,24, регистратор 27. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.