Индикатор изменений электропроводности материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N27/90 

-1;

Изобретениекарается средств испытания материалов и может 6ь1ть использовано для бесконтактного Ьыявпения,неод- нородностей, обуславливающих изменение эгюктрических и магнитных параметров , этих материалов. Кроме того, оно позволяет осуществлять неразрушающий контроль физических и химических свойств материалов, связанных с их электропроводностью, и может применяться в ка- до честве индикатора присутствия ( зости).

Известен токовихревой индикатор изменения электропроводности, выполненный по мостовой схеме, составленной из кату- 15 шек индуктивности и сигнализатора баланса моста t 1.

Недостатком такого индикатора является необходимость термостатирования ка- 20 тушек индуктивностей для сохранення требуемой точности и разрешающей способности при регистрации изменений элек- тро- И магиитопроводностей в условиям

изменения температуры окружающей среды. Наличие устройства термостатирования значительно усложняет индикатор вследствие технических трудностей, обусловленных тем, что измерительная катушка-яв-, ляется одновременно источником и приемником Магнитного ПОЛЯ. Более того, термостатиррваиие, с одной стороны, не позволяет полностью исключить влияния температуры на точность .измерений, а с другой стороны, оно не всегда возможно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является индикатор изменений электропроводности материа- . лов, содержащий измерительный и опорными генераторы, смеситель (т.е. преобразователь частоты) и рюгистратор. Измерительный генератор снабжен автономной изме рительной катушкой индуктивности. Последняя включена в измерительный CL-контур измерительного генератора, выход ко- торого подключен к одному входу смеси теля, другой вход последнего подкгаочен к опорному генератору, Который снабжен , 394 опорным CU -контуром, а выход подсоединен к регистратору. Путем выбора параметров обоих CU контуров генератор настраивают так, чтобы после смешивания генерируемых сигналов частота биений выходного сигнала соответствовала бы заданным условиям измерений и регистрации. Регистрация изменений электро- и магнитопроводностей в данном случае заключается в том, что находящийся в зоне чувствитега: ности иэ мерительной катушки объект (представляющий собой геометрически ограниченное магнитное ипи немагнитное эле.ктропрово- дящее вещество) изменяет вносимое комп лексное сопротивление CL -контура измерительного генератора и, спедоват(гльно, частоту последнего. В результате изменяется также частота биений сигнала на выходе смесителя. Величина изменений частоты биений отображается регистратором и характеризует изменение параметров электро- и магнитопроводности исследуемого объекта. Измерительная катушка .индуктивности выполнена в виде соленоида и автонсялна помещена в электростатический экран для устранения наводок и электростатических помех на работ; измерительного генерато ра. Катущка индуктивности СЬ -контура опорного генератора размешена rf измерительном устройстве . Однако известный индикатор не обеспечивает высокой точности и разрешающей способности при изменении окружающей температуры. Это прежде всего объясняется тем, что электропроводность обеих катушек индуктивностей изменяется неодинаково, что приводит к стохастической взаимной расстройке обоих контуров. Вторым фактором, вызывающим неодинаковый нагрев обеих катушек индуктавности, имеюишх различные конструкции, является переменный ток, протекающий через них. Цель изобретения - упрощение конст рукции индикатора и обеспечение высокой точности и разрешающей способности его при изменении температуры окружающей среды. Эта цель достигается тем, что в индикаторе изменений электропроводности материалов, содержащем опорный и измерительный генераторы сигналов, включенные в их частотно-задающие контуры две катушки индуктивности, связанный с выходами генераторов смеситель и подключенный к выходу последнего регистра8тор, катушки индуктивности геометрически вьтопнены в виде торондов, установлены коаксиапьно между собой, плоскости витков катушек ортогональны между собой, а отношет1е активных сопротавпений катушек практически равно единице. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого индикатора; на 4иг. 2 - вариант его реализации в мостовой схеме. Индикатор содержит два генератора сигналов: измерительный 1 и опорный 2, смеситель 3, связанный с выходами генератор а 1 .и 2, регистратор 4, катушки 5 и 6 инд5ктивности, включенные в частотно-задающие контуры соответственно я&-мерител1 ного и опорного генераторов 1 и 2. Эти катущки выполнены в виде тороидов, установлены коаксиально между со- бой, плоскости витков их ортогональны, сами катущки помещены в общий электростатический экран 7, а отношение их активных сопротивлений практически равно единице. Индикатор работает следующим образом. При изменении электро- или магнитопроводности геометрически ограничени1 го электропроводящего объекта, находящегося в зоне чувствительности катущки 5 индуктивности, или при нахождении в этой зоне объекта, имеющего постоянные магнитоэлектрические параметры, iSoMnлексное сопротивление СЬ -контура измерительного генератора 1 изменяется за . счет вихревых токов, возникающих в объекте вследствие электромагнитной связи между объектом и измерительной катушкой. В результате изменяется частота сигнала, генерируемого измерительным генерютором 1. Частота сигнала опорного генератора 2 при этом остается прежней, так как катущка 6 индуктивности опорного контура выполнена в виде тороида, ориентированного указанным образом и имеющего немагнитный сердечник ka неэлектропроводного материала. После преобразования сигналов, поступакицих от обоих генераторов 1 и 2 в смеситель 3, на выходе последнего возникает сигнал частотой биения, равной разнице частот обоих генераторов. Этот сигнал подается на регистратор 4, представляя либо информацию о контролируемом объекте, либо сигнализируя о его присутствии в зоне чувствительности индикатора. В предлагаемом индикаторе обе катушки индуктивности функционируют в одинаковых условиях и, следовательно, одинаково реагируют на их изменения. Уменьшение температурного влияния достигается тем, что отношение активных сопротивлений обмоток обеих катушек индуктивности практически равно еди нице. Кроме того, величины переменных токов, протекающих через обе катушки индуктивности, также выбраны одинаковыми. При соблюдении этих условий фпук тации температуры в равной степени изменяют параметры С и L СL-контуров обоих генераторов, поэтому разность час , тот этих генераторов практически не изменяется. Это обусловлено тем, что при одинаковых линейных относительных изменениях длины и сечения проводов обмо ток обеих катушек в зависимости от температуры их активная проводимость и индуктивность изменяются практически одинаково. Предлагаемое решение может быть не посредственно использовано также в других измерительных устройствах, принцип работы которых основан на сравнении параметров двух предварительно близко настроенных CL -контуров - измерительноро и опорного. Например, на фнг. 2 показана возможность включения указанных CL-контуров, содержащих измерительную и опорную катушки 5 и 6, по мостовой схеме. Выход мостовой схемы, в два смежных плеча которой соответственно включены опорный измерительный Cj,,конденсаторы Си-контуров, глэдсоединен к регистратору 4, который может быть выполнен из усилителя 8 и детекто ра 9, Устройство работает аналогично, но с той лишь разницей, что изменение комплексного сопротивления измерительного CL -контура обуславливает сигнал а выходе мостовой схемы. Crienyt r подеркнуть, что СЬ-контуры МОС ТОВОЙ могут быть как посппдовотспьш.гмч, так и параллельными. Использование предлагаемого И1Щнкатора позволяет создать простые и надежные контрольно-измерительные устройства для регистрации с высокой точностг.к) и разрушаюшей способностью изменений электропроводности. Ф ормула изобретения Индикатор изменений электропроводности, материалов, содержащий опорный и измерительный генераторы сигналов, две включенные в их частотно-задаюаше контуры катушки индуктивности, связанный с выходами генераторов смеситепь и подключенный к выходу последнего регистратор, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и обеспечения высокой точности и разрешающей способности при изменении температуры окружающей среды, катушки индуктивности геометрически выполнены в виде тороидов, установлены коаксиальпо между собой, плоскости витков катушек ортогональны между собой, а отношение активных сопротивлений катушок практически равно единице. Источники информации, принятые во внимание при экспертизр 1. Авторское свидетельство СССР № 361448, кл. G 01 R 27/02, 1969. 2.ECect -OMicsWcrt(3,. ,1966, р. 40, 41 (прототип).