Вихретоковый способ измерения физико- МЕХАНичЕСКиХ пАРАМЕТРОВ элЕКТРОпРОВОд-НыХ издЕлий и уСТРОйСТВО для ЕгОРЕАлизАции Советский патент 1981 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

(54) ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ pa. Кроме.того, они не позволяют одповременно измерять площадь поперечного сечения и электропроводность протяженных и электропроводных изделий. Цель изобретения - повышение точ ности измерений, измерение и геомет рических параметров, например площа-ди поперечного сечения однородных электропроводных изделий, а также удельного электрического сопротивления материала изделия. Для этого формируют вспомогательное напряжение из условия перпендику лярности вектора результирующего напряжения вектору его приращения от и менения мешающего параметра и поддер живают вспомогательное напряжение по стоянным путем изменения параметров компенсирующего напряжения. С помощью проходного преобразователя формируют компенсирующее напряжение, синфазное с напряжением холос того хода преобразователя, а вспомогательное - в виде суммы амплитуд ко пенсирующего и результирующего напря жений и поддерживают его равным ампл туде холостого хода преобразователя за счет изменения амплитуды компенси рующего напряжения. Выделяют и усиливают вносимое напряжение преобразователя, формируют второе результирующее напряжение, ра ное векторной сумме усиленного вноси мого напряжения, напряжения холостого хода и компнесирующего напряжения и поддерживают его в квадратуре с на пряжением холостого хода преобразова теля за счет изменения коэффициента усиления вносимого напряжения, измеряют амплитуду второго результирующего напряжения и по ее величине судят об удельном электрическом сопротивлении. , Устройство, реализующее предлагаемый способ, отличается от известног тем, что оно снабжено блоком формиро вания вспомогательногонапряжения, выполненным в виде двух амплитудных детекторов, выходы которых соединены последовательно, а входы подключены соответственно к выходам блока вычитания и компенсатора, источником эта лонного напряжения и блоком сравнения, входы которого подключены к выходам блока формирования вспомогател ного напряжения и источника эталонного напряжения, а выход - к управля ющему входу компенсатора, и измерителем амплитуды результирующего на- , прязкения, подключенным к вшгаду детектора. Кроме того, устройство для реализации предлагаемого способа снабжено дополнительным усилителем, под ключен нъал к выходу генератора и имеющим дв гальванически не связанных между собой выхода, вторым управляемым усилителем, вход которого соединен последовательно с первым выходом дополнительного усилителя и выходом усилителя выходного напряжения вихретокового преобразователя, индикатором квадратуры двух синусоидальных напряжений, один вход которого соединен параллельно с вторым выходом дополнительного усилителя и входом источника . эталонного напряжения, выполненного в виде амплитудного детектора, выход - с управляющим входом второго управляемого усилителя, измерителем амплитуды, включенньял параллельно второму входу индикатора квадратуры, а компенсатор вьшолнен в виде усилителя компенсирующего напряжения с тремя изолированными выходами, первый из которых соединен последовательно с выходом усилителя выходного напряжет-;ния преобразователя и входом первого детектора блока формирования, второй подключен параллельно входу второго детектора блока формирования, а третий соединен последовательно с .вторым входом индикатора квадратуры, выходом второго управляемого усилителя и вторым выходом дополнительного уси.лителя. . На чертеже показана структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Она содержит генератор 1 переменного тока высокой частоты, питающий вихретоковый преобразователь 2, усилитель 3 выходного напряжения преобразователя, компенсатор 4, выполненный в виде усилителя компенсирующего напряжения, вход которого соединен с выходом генератора 1, блок 5 вычитания, входы которого соединены с выходами усилителя 3 и компенсатора 4, детектор 6, подключенный к выходу блока 5 вычитания, и измеритель 7 амплитуды результирующего напряжения, подключенный к выходу детектора. Устройство содержит также блок 8 формирования вспомогательного напряжения, включающий два амплитудных детектора 9 и 10, выходы которых соединены последовательно , а входы подкшочены соответственно к выходам блока 5 ВЕЯчитания и компенсатора 4, источник 11 эталонного напряжения и блок 12 с| авнения, входы, которого подк шчены к выходам блока 8 фо1 4ирования вспсякогательногонапряжения и источника 11 эталонного напряжения, а выход - к управлякпцему входу компенсатора 4. Для измерения удельного электрического сопротивления устройство снабжено дополнительным усилителем 13, подключеннши к вшсоду генератора 1 и имекедим два гальванически не связанных между собой выхода, вторым управnaetwsA усилителем 14, вход которого соединен последовательно с первым выходом дополнительного усилителя 13 и чьпсодом усилителя 3, индикатором 15 квадратуры двух синусоидальных напряжений, один вход которого соединен параллельно с вторым выходом уси лителя 13 и входом источника 11 эталонного напряжения, выполненного в виде амплитудного детектора, а выход - с управляющим входом второго управляемого усилителя 14, измерителем 16 амплитуды, включенным параллельно второму входу, индикатора 15 квадратуры. Компенсатор 4 выполнен с тремя изолированными выходами, пер вый из которых соединен последовател но с выходом усилителя 3 выходного напряжения преобразователя и входом детектора 9, второй подключен параллельно входу детектора 10, третий со единен последовательно с вторым входом индикатора 15 квадратуры, выходом усилителя 14 и вторым выходом усилителя 13. Предложенный способ реализуется следующим образом. В отсутствии контролируемого изде лия устанавливают равными между собо выходные напряжения усилителей 3 и 13. Выход усилителя 3 и первый выход усилителя 13 соединены последователь но (противофазно), чтобы напряжение на входе усилителя 14 в отсутствии изделия было равно нулю. При этом осуществляется компенсация напряжения холостого хода преобразователя, при наличии изделия на входе усилите ля 14 вьделяется вносимое напряжение Аналогично путем соответствующего включения выходов усилителя 3 и перв го выхода компенсатора.4 на входе де тектора б формируется первое результирукядее напряжение, а соответствующим включением третьего выхода компе сатора 4, выхода усилителя 14 и второго выхода усилителя 13 на входе ин дикатора 15 квадратуры формируется вторюе результирующее напряжение. Та как выходы детекторов 9 и 10 включены последовательно, то выходное напряжение блока формирования (вспомогательное напряжение) равно сумме амплитуд первого результирующего и компенсирующего напряжений, которое поступает на один из входов блока 12 сравнения, на другой вход которого с источника 11 эталонного напряжения подключенного к второму выходу усилителя 13, поступает цап яжение, равное амплитуде напряжения холостого хода. Если величина вспомогатеханого напряженин отличается от величины напряжения холостого хода преобразователя, то на выходе блока 12 сравнения появл ется напряжение разбаланса, которое, поступая на управляющий вход компенсатора 4, изменяет величину его выход ного напряжения так, чтобы величина вспомогательного напряжения измерителя была равна амплитуде первого результирующего напряжения, а следовательно, пропорциональна площади поперечного сечения изделия. Одновременно на входы индикатора 15 квадратуры поступают второе реЭультирующее напряжение напряАсение холостого хода, которые сравниваются по фазе. При отклонении ра ности фазы входных напряжений от 7/2 на выходе индикатора 15 квадратуры появляется напряжение разбаланса, которое, поступая на управляющий вход усилителя 14 вносимого напряжения, изменяет его выходное напряжение так, чтобы второе результирующее напряжение и напряжение холостого хода преобразователя оказались в квадратуре. Так как одновременно выполнено два условия - равенство суммы амплитуд первого результирующего и компенсирующего напряжений амплитуде напряжёййй холостого хода преобразователя и перпендикулярность вектора второго результирующего напряжения вектору напряжейия холостого хода, то показания измерителя амплитуды будут пропорционйпьны величине удельного сопротивлений материала изделия. f iayna изобретения li Вйхрв Ьковый способ измерения физико-механических параметров электропроводнкк изделий/ заключгиощийся в том, что изделие помещают в электромагнитное поле вихретокового преобразователя, .выбирают режим измерения из условия изменения гояЬграфа вносимого напряжения преобраз0ва. по дуге окружности при вариации мешающего параметра, формируют, компенсирующее напряжение той же частоты, вычитают из него напряжение с преобразователя и по величине амплитуды результирующего напряжения судят .об измеряемом параметре, о т л и ч а ющ и и с я тем,, что, с целью повышения точности измерения, формируют вспомогательное напряжение из уело- ВИЯ перпендикулярности вектора ре- зультирующего напряжения вектору его приращения от изменения мешающего параметра и поддерживают вспомогательное напряжение постоянным путем изменения параметров компенсирующего напряжения. 2. Способ по п. 1, отличающ и и с я тем, что, с целью измерения также.и геометрических параметров, например площади поперечного сечения однородных электропроводных Изделий, с помощью проходного преобразователя формируют компенсирующее напряжение, синфазное с напряжением холостого хода преобразователя, а вспомогательное - в виде суммы гилзлитуд компенсирующего и результирующего напряжений и поддерживают его равным амплитуде холостого хода преобраэователя эа счет изменения амплитуды компенсирующего напряжения. 3.Способ по пп. 1 и 2,о т л и ч аго щ и и с я тем, что, с целью измерения также и удельного электрического сопротивления материала изделия,, увьщеляют и усиливают вносимое напряда ние преобразователя, формируют йторое резу-льтирунвдее напряжение, равное векторной сумме усиленного вносимого напряжения, напряжения холостого хода и компенсирующего напряжения и поддерживают его в квадратуре с напряжением холостого хода преобразователя за счет изменения коэффициента усиления вносимого напряжения, измеряют амплитуду второго результирующего-напряжения и по ее величине судят об удельном электрическом сопротивлении 4. Устройство, реализующее способ по п. 1, содержащее генератор перемен ного тока, соединенный с -ним вихретоковай преобразователь 2, усилитель 3 выходного напряжения преобразоват.еля, компенсатор 4, вход которого соединен с выходом генератора, блок вычитания, входы которого соединены с выходами усилителя и компенсатора и детектор, подключенный к выходу блока вычитания, о т л и. ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено блоком формирования вспомогатель ного напряжения, выполненным а виде двух амплитудных детекторов, выходы {которых соединены последовательно, а эходы подключены соответственно к вы кодам блока вычитания и компенсатора источником эталонного напряжения, блоком сравнения, входы которого под ключены к выходам блока формирования вспомогательного напряжения и ис точника эталонного напряжения, .а выход - к управляющему входу компенсатора, и измерителем амплитуды резуль тирующего напряжения, подключенным к выходу детектора, 5. Устройство по п. 4, реализующее способ по п. 3, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено дополнительньп усилителем, подключен- . ннм к выходу генератора и имеющим два гальванически не связанных между собой выхода, вторым управляемым усилителем, вход которого соединен последовательно с первым выходом дополнительного усилителя и выходом усилителя выходного напряжения вихретокового.преобразователя, индикатором к вгодратуры двух синусоидальных напряжений, один вход которого соединен параллельно с вторым выходом дополнительного усилителя и входом источника эталонного напряжения, выполненного в виде амплитудного-детектора, выход - с управляющим входом второго управляемого усилителя, измерителем амплитуды, включенным параллельно второму вх,оду индикатора квадратуры, а компенсатор выполнен в виде усилителя компенсирующего напряжения с тремя изолированными выходами, первый из которых соединен последовательно с выходом усилителя Выходного напряжения преобразователя и входом первого детектора блока формирования, второй подключен параллельно входу второго детектора блока формирования, а третий соединен последовательно с вторым входом индикатора квадратуры, выходом второго управляемого усилителя и вторым выходом дополнительного усилителя, Ис точн ик и и н фо рмаци и, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №363046, кл, G 01 R 27/00, 19JO. 2.Неразрушающие испытания, кн.П, Справочник под ред. Р.Мак-Мастера, Энергия, 1965, ,с. 208.