Измеритель электрической проводимости немагнитных материалов Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(5) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения, электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Известен измеритель электрической проводимости, содержащий вихретоковый преобразователь, генератор, схему амплитудно-фазовой сигнала и индикатор 1. Недостатком известного измерителя является нелинейность зависимости электрического сигнала от электрической проводимости материала, что приводит к ухудшению точности измерений. Наиболее близким по технической сущности к изобретений является измеритель электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь, усилитель сигнала преобразователя, фазовый детектор, линеари затор и цифровой индикатор, и фазовращатель, включенный между выходом генератора переменного тока и вторым входом фазового детектора 2. Недостатком данного измерителя является низкая точность измерений и сложность линеаризации. Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что в измерителе электрической проводимости немагнитных материалов линеаризатор выполнен в виде функционального преобразователя квадрата тангенса выходного сигнала фазового детектора. На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя электрической проводимости немагнитных материалов; на фиг.2 - годограф, отражающий зависимости вносимого сигнала от величины обобщенного napaMeTpaJ ; на фиг. 3 - графики, отражающие зависимость tgetoT / при 3 различных зазорах ; на фиг. - кри вые, отражающие различия между реаль ными значениями tgotH&. Измеритель электрической проводимости содержит соединенные последова тельно генератор 1 переменного тока, вихретоковый преобразователь 2, усил тель 3 сигнала преобразователя и фазовый детектор k, линеаризатор 5 и цифровой индикатор 6, и регулируемый фазовращатель 7, включенный между вы ходом генератора 1 и вторым входом фазового детектора k. Измеритель работает следующим образом. Переменный ток от генератора 1 по ступает на вихретоковый преобразователь 2, на выходе которого сигнал усиливается усилителем 3 и подается на первый вход фазового детектора , а на второй его вход сигнала подается через регулируемый фазовращатель 7 с выхода генератора 1. С фазового детектора 4 сигнал подается на вход линеаризатора 5, который воспроизводит- сигнал, пропорциональный квадрату тангенса выходного сигнала фазового детектора. Величина полученного сигнала пропорциональна измеряемо му значению электрической проводимости. Полученный сигнал регистрируется цифровым индикатором 6. Вихретоковый сигнал является комп лексной величиной, состоящей из активной и индуктивной составляющих вносимого полного напряжения трансформаторного преобразователя или вно симого полного сопротивления параметрического преобразователя соответ ственно. Фазовый угол об между вносимой активной составляющей и полным вносимым сигналом определяется элект рической проводимостью изделия, толщина которого много больше глубины проникновения вихревых токов. Электрический сигнал вихретокового преобразователя, пропорциональный тангенсу фазового угла tgoC, связан .зависимостью, близкой к линейной с обобщенным параметром tgot a()-Jb4 b() (1) где а()и Ь() - постоянные, соответственно определяющие угол наклона линии и смещение относительно начала отсчета при различных значениях обоб щенного. параметра диэлектрического зазора, величина которого определяется выражением - где h - половина высоты катушки преобразователя, м; Нц - расстояние между катушкой преобразователя и поверхностью контролируемого изделия, м. Jb D Oiyto б ,(3) диаметр преобразователя, м; круговая частота тока генератора, с ; 12,56-10 г/м; электрическая проводимость См изделия, -- . Имеющаяся нелинейность между tgЛ и fe является пренебрежимо малой величиной. При реальных зазорах, при которых осуществляется контроль изделий, нелинейность составляет 0,010,03, что при условии обеспечения измерения электрической проводимости с погрешностью 1 является вполне допустимой величиной. На фиг. 2 приводится зависимость отклонения полного вносимого сигнала 8 от его активной составляющей в зависимрсти от величины обобщённого параметра Л, значения которого определяются электрической проводимостью контролируемого изделия. Линии 9-11 (фиг. 3) иллюстрируют зависимости .между tgct и /Ь при относительных зазорах 1,28, 0,64 и 0,32 соответственно. Кривые 12-1 (фиг. 4) иллюстрируют отклонения реальных значений tgot,OT линейной зависимости tgctOTjb при зазорах 0,32, 0, и jf 1,28 соответственно. Таким образом, с указанной выше погрешностью можно считать, что межДУ tgotи |Ь имеется функциональная линейная зависимость. Это позволяет применять функциональные устройства, реализующие стандартные аналитические зависимости. При этом исключается необходимость аппроксимации кривой зависимости электрического сигнала от электрической проводимости по точкам и применять для этой цели эталонные образцы, что увеличивает точность измерений. Формула изобретения Измеритель электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий соединенные последовательно генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь, усилитель сигнала преобразователя, фазовый детектор, линеаризатор и цифровой индикатор, и фазовращатель, включенный между выходом генератора переменного тока и вторым входом фазового детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции, линеаризатор

KeU

D П 20 30 fl

выполнен в виде функционального преобразователя квадрата тангенса выходного сигнала фазового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 N 33/12, 1979 (прототип).

/

utScL,-/o

W

14

O.eiff

0 10 20 30 fi Фиг. Фие.