Устройство для измерения удельной электропроводности немагнитных материалов Советский патент 1982 года по МПК G01N27/90 G01R27/02 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к измерению пара- метров материалов электромагнитными г методами.

Известно устройство для бесконтактного измерения удельной электропроводности немагнитных проводящих материалов, содержащее высокочастотный генератор, усилитель мощности, индуктивный датчик, усилители опорного, вносимого и выходного сигналов, ограничитель вносимого сигнала, фазовый детектор, усилитель постоянного тока, частотный модулятор, дифференщ1рующий усилитель и отсчетный прибор удельного электрического сопротивления, причем выход высокочастотного генератора через усилитель мощности соединен с входом индуктивного датчика, первый выход датчика через усилитель опорного напряжения соединен с первым входом фазового детектора, второй выход датчика через последовательно соединенные усилитель вносимого напряжения и ограничитель вносимого напряжения соединен с вторым входом фазового детектора, выход фазового детектора через последовательно соединенные усилитель постоянного и частот гый мо дулятор подключен к т1равляюшему входу высокочастотного генератора, а .усилителя вносимого напряжения через последовательно соедине1П ые дифференщгрующяй усилитель и усилитель напряжения выходного сигнала подключен к вход} отсчетиого прибора 1.

Недостатками указанного устройстваявляются низкая тошость и надежность измерений обусловленные налншем цепи автоподстройки частоты, высокочастотного генератора вследствие наличия дрейфа усилителя постоянного тока зависимости амплитуды сигнала разбаланса от зазора, а также вследствие возможности возникновенгия в замк 1утой цепи автоподстройки автоколебанш.

Известно устройство дггя измерения электропроводности немагнитных металлов, содержащее последовательно возбуж гающий генератор синусоидального напряжек1 я, усилитель мощности, вихретоковый датчик, фазовый детектор, генератор импульсов, счетчик и.тульсов, блок упраялепня члстотой 39 возбуждаю иего гегтераторз. |1еигафр)тор, вход коюрого подсоединен к выхо/гу clCTчика иг -птульсов н к выхоцу олока управлеяия частотой возбуждаюшего гене 5атора, и цнфрозой нт дикаюр, соединен(ыи с ).и-лходом деплтфратора 21. Мопостатками устройстпа являютс;; низкая точность и надеЖ(ость измерения обуслоЕле1п1ые наличием замкьгутсй цепи автоподстройкк вследствие йозможнохГгн возникновйиия в зал ккутой непл автокоаеблний. Целью изобрргения является повыиюиив точности и надежности нзкерсаий. Постзвлеш5ая цель достигается тем. -гго в устройство 1У1Я измерения уде)ьной :-jieKTpoпроводаюсиг исмагнитнг.гх ь{лте зиа,,. co,i epжащее воз6ужда ошйй генератор, усгигитогь мощности. 51Н фетогсоБын датчшк, yciiJinif.rib вносимого 1,апряжсния, фазов.ьп детектор, дешнфрагор и щкЬровой u ijyi c;nop, в котором возбуждающего генератора чс)ез уси-питэль мои.и-юст ло;.клго- сн к возОуйщепж EsHxpeioKOBoro дигчкка, выход усилителя MOUutocTij сс1едикен с первь вхо дом фазового дет«ктора, измерительная обмотка датчика усилитель вносимого напря тения по,дсоедит е 1а к второму входу фазо;ас- го детектора, а выход де -из1ф-1затора гюдкли: чен к входу и.ифровог-о индикатора, дополн ттел но введены KOMJi.ipaToj) я ждущий 1щф}Х вс1Й , причем выход возбуждающст-о генератора соединен с пер1Ил М входом ;K7.rviiJic)o цифрового периодомера, выход фузового де;тектор;г через компаратор соединен с вторым входом цифрового перяодомера, , ждущего циф рового перкодомера подключен к входу дешифратора, а возбу:«сдающий генератор выиолнен в йидс 1енераторд качающейся частоты. На чертеже предстаалека функщвднальнап схема устройства. Уст}к Г1ство содержит генератор 1 качающейся частоты, усил -ггель 2 мощности, вихретоковый датчик 3, усилшель : 4 вносимого напряжеш1я, фазовый детектор 5, ком паратор 6, ж;д,уший циф)рово{ пернодомер 7 дешифратор 8 и цифровой гааднкаюр 9. Устройство работает спецующам образом. Генератор 1 качающейся частоты геиери| у ег напряжение синусокдальной формы, часто та )го плавно изменяется от некоторого мгашм-гп-ьного значения fn-jin Д максимщть ного f max « обратно. Частоту качания Г- устанав вают значительна меньшей минимального значеш тастоты frjiin генератора 1. Это натфяжение усил ется усятттелем 2 моЕцнйсти, а затем пода ется ка обмотку возбуждения вихретоковоо датшка 3 и на первый вход фазового етектора 5 в качестве опорного сигнала. При установке вихретоковогс датчика 3 на онтролируемое изделие, на выходе его изерительной обмотки появляетсл вносимое апряжение, которое усиливается усилителем вносимого напряжения до нзобходимого ровня и подается на второй вход фазовоо детектора 5. Постоянное напряжение Us а выходе фазового детектора пропорциональо фазовому сдвигу между вносимым и порным налрялсениями. де KS - коэффиш1ент преобразования фазового детектора 5; Ц - сдвиг фаз вносимого напряжения относительно опорного. Так как частота возбуждения датчика неspepMBHO изменяется между значениями frnin тах соответственно изменяется и начение обобщенного параметра Д от велиины Р,,,-, («и - радиус измерительной обмотки, G - прюнодимость измеряемого объекта, jUo - магнитная нронидаемость вакуума) до величины и обратно от до j3tri|n и т.д. В результате этого фаза вносимого в датчик 3 наггряжения будет измегшться между значениями If и Р gjj. Когда он будет нринимать номинальное значение , напряжегше на выходе фазового детектора станет равным Us,rVH Порог срабатывания компаратора 6 устанавливают равным, т.е. . Всякий раз, когда напряжение; на выходе фазового детектора будет становиться равным Up ц (при этом фаза вносимого напряжения относительно опорного равна номинальному значению Ч ), компаратор 6 будет срабатывать и генерировать на своем выходе запускающий импульс. Ждущий цифровой периодомер 7 своим первы-зд входом подключен к выходу генератора 1 качаюидейся частоты, а второй его вход подсоединен к выходу компаратора. Запускающий импульс поступает на второй вход периодомера и запускает его. Жду1ЦИЙ периодомер 7 измеряет величину периода напряжения генератора 1 качающейся частоты в момент, когда фаза вносимого напряжения равна номинальному значению. Величина периода напряжения генератора 1 определяет период тока возбуждаюц(его дат чика 3. Поэтому велич1ша периода напряжения генератора 1 качающейся частоты, измеренная ждущим цифровым периодомером 7, будет равна TX, и, как следует ю выражения (4) равна -const . Числе1шое значение цифрового кода на вы ходе периодомера 7 равно -- ь/г-МX с где k - коэффициент преобраэованяя ждущего 1ИФ1ЮВОГО периодомера 7. Полученный цифровой код преобразуетс дешифратором 8 и поступает на цифрово индикатор 9. Если параметры устройства подобрать т ким образом, чтобы R-J / С бьшо кратао 10, т.е. /С--Ю (6) , где п О, ±1, ±2 и т.д. - любое цело число, то показания цифрового шаджатора будет равны удельной злектронроводно ти материала контролируемого изделия в единицах удельной электропроводности. Формула изобретения Устройство для измерения уде.пьной электропроводности немагнитных материалов, содержащее возбуждающий генератор, усилитель мощности, в 1хретоковь й датшк, усил1ггель вносимого напряжения, фазовый детектор, дешифратор и циф|ювой шодикатор, выход возбуждающего генератора через уегглитель мощности подключен к обмотке возбуждения вихретокового датчика, выход усилителя мощности соединен с первым входом фазового детектора, измерительная обмотка датчика через усилитель вносимого изпряжения подсоещшена к втором} вхо.ду фазового детектора, а выход деитфраторя подключен к ВХООД цифрового ИНДИКОтОра, о т jt ti чающееся TON, что, с целью no.U шения тощюсти и нядежюсги из-юра-и, в него введены компаратор i кдзипи г ui: r ij aвой пернодомер, причем выход по: 6уждя ощего генератора соодинеи с входом едундего цифрового периодо.тера, 1;ыход фазового детектора через компарягор с вторым входом ;ьлуидего гп Фрсчтото acriv .одомера, выход ждущего цифрового ьериод.омера подключен к входу дептсЬрагбрл, а созб дающпй генератор выполнен в впде генератора качающейся частоты. Источники }п;формац1 1и пр1шятые во внимание iipsj зтчспертнзе 1.Авторское свидетельство СССР К 175698, кл. G 01 N 27/90, 27.06.64. 2.Авторское свидетельство СССР N 5573li, кл. G 01 N 27/90, 04.02.76.