Устройство для измерения удельного сопротивления немагнитных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01R27/00 G01N27/00 

Изобретение относится к электро «измерениям, в частности к неразрушаю:щему контролю параметров материалов . электромагнитным методом, и может быть использовано для измерения удель ного сопротивления немагнитных электропроводящих материалов. Известно устройство для измерения удельного сопротивления немагнитных материалов и изделий, содержащее генератор переменного тока, два воздушных трансформатора с регулируемыми аксиально смещенньош катушками, каждщй . из которых включен на выходе система, преобразователь -/компенсатор, уси литель - ограничитель, фазовый де1тектор, нуль-индикатор и отсчетные уст-ройства, соединенные с одной из катушек соответствующего воздушного трансформатора си. Недостатком устройства является малый диапазон измерений вследствие ограниченного диапазона изменения эквивалентного диаметра вихретокового преобразователя, малая точность измерений из-за зависимости фазы вносимого в преобразователь сигнала от зазора между преобразователем и измеряемым образцом. Наиболее близким к предлагаемому двляется устройство, содержащее управляеьелй по частоте генератор CHHJ соидальных колебаний, вихретоковый преобразователь, измерительный и опор ный выходы которого подключены к синхронному ключу, выход которого через первый триггер-формирователь подключен к первому входу нуль-органа, опорный выход вихретокового преобразователя подключен к входу второго усилителя-ограничителя, первый выход которого через второй триггерформирователь - к второму входу нульоргана, а второй выход - к третьему входу нуль-органа, выход нуль-органа через цифровой интегратор соединен с управлякадим входом генератора синусоидальных колебаний, к выходу которфго подключен индикатор С23. Недостатком известнЪго устройства также является низкая точность измерений, , так как фаза вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения зависит.не только от удельного сопротивления но и от зазора. Цель изобретения - повышение точности за счет устранения зависимости выходного сигнала от зазора. .Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения удель ного сопротивления немагнитных материалов, содержащее управляемый генератор синусоидальных колебаний, вихретоковый преобразователь, измерител разности фаз, нуль-орган, блок управ ления, блок измерения частоты и блок индикации, причем выход управляемого генератора синусоидальных колебаний соединен с входами вихретокового преобразователя, входом блока измерения частоты и первым входом измери теля разности фаз, выход блока измерения частоты соединен с входом блок индикации, выход нуль-органа подключен к входу блока управления., дополнительно введены блок вычитания сигналов, блок измерения амплитуды, первый, второй и третий запоминающие блоки, усилитель с регулируемым коэф фициентом передачи, управляег ый фазо регулятор, первый, второй, трегий и четвертый переключатели, причем выход вихретокового преобразователя последовательно соединенные первый переключатель, блок измерения амплитуды и первый запоминающий блок подключен к первому входу силителя с регулируемым коэффиццентом передачи, первый вход второго переключателя и первый вход блока вычитания сигналов соединены с выходом вихретокового преобразователя, выход 5лока вычитания сигналов соединен с вторым входим второго переключателя, выход которого подключен к второму входу измерителя разности фаз, выхоЛ измерителя разности фаз соединен с входом третьего переключателя, первый выход третьего переключателя . через второй запоминающий блок соединен с первым входом управляемого фазорегулятора, второй выход третьего переключателя через третий запоминающий блок соединен с первым входом нуль-органа, а третий выход третьего переключателя подключен к второму входу -нуль-органа, выход управляемого генератора синусоидальных колебаНИИ соединен с вторым входом управля емого фазорегулятора, выход которого соединён с вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход усилителя с регулируемым коэффициентом передачи соединен с -вторым входом блока вычитания сигнало и третьим входом управляемого фазорегулятора, а выход блока управления через четвертый переключатель сЬединен с входом управляемого генератора синусоидальных колебаний. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит управляемый генератор 1 синусоидальных колебаний вихретоковый преобразователь 2, управляемый фазорегулятор 3, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом передачи первый 5, второй 6 и третий 12 блоки запоминания сигналов, измеритель 7 амплитуды сигнала, блок 9 вычитания -сигналов, измеритель 11 разности фаз, первый, второй, третий и четвертый переключатели 8, 10, 13 и 16, соответственно нуль-орган 14, блок 15 управления, блок 17 измерения частоты, блок 18 индикации. Устройство работает -следующим образом. Генератор 1 питает вихретоковый преобразователь- 2 синусоидальным напряжением. .В начальный момент времени переключатели 10 и 13 находятся в положении 1, переключатель 8 замкнут, а переключатель 16 разомкнут. При этом начальную частоту WQ генератора 1 устанавливают такой, чтобы йри данном радиусе измерительной обмотки вихретокового преобразователя 2 и контрольным образце с удельным сопротивлением ро величина обобщенного параметра fb находилась в области оптимальных значений. Устанавли- . вают вихретоковый преобразователь на поверхность контрольного образца с максимальным заданным зазором Z,.,,. При этом на его выходе возникает сигнал, изображенный на векторной диаграмме вектором ОВ. Амплитуда этого сигнала измеряется измерителем 7 ам- плитуды, значение которой фиксируется запоминающим блоком 5, Фаза выходного сигнала преобразователя 2 измеряется измерителем 11 разности фаз,| и ее -значение запоминается в запоминающем блоке 6. Затем переключатель 8 (Размыкают, а переключатели 10И 13 перево т каждый в положение 2. Вихретоковый преобразователь устанавливают на контрольный образец без зазора ( абсолютная величина зазора при этом минимальна и обусловлена конструкцией вихрстокового преобразователя, шероховатостью поверхности контрольного образца и т.д.) . Выходной сигнал вихретокового преобразователя при этом изображается вектором ОА на векторной диаграмме . Этот сигнал подается на первый вход блока 9 вычитания сигналсэв. На второй вход блока вычитания поступает вспомогатель1«ый сигнал, формируемый последовательно соединенными управляемым фазорегулятором 3 и усилителем 4 с регулируемым коэффициентом передачи. На управляющие входы усилителя 4 и фазорегулятора 3 поступают сигналы с выходов запоминающих блоков 5 и 6. В соответствии с ними амплитуда напряжения на выходе усилителя 4 устанавливается -равной значению, зафиксированному в запоминающем блоке 5, а сдвиг по фазе этого напряжения относительно напряжения -енератора 1 регулируетсяфазорегулятором 3 так, чтобы он соответ,ствовал значению, поступающему с выхода запоминающего блока 6, Поэтому второй вход фазорегулятора соединен с выходом генератора 1, а третий его вход подключен к выходу усилителя 4. Сдвиг фаз на втором и третьем входах фазорегулятора 3 определяется сигналом на его первом управляющем входе. В соответствии с этим на выходе усилителя 4 формируется синусоидальное напряжение той же частоты, с которой работает генератор 1, а по амплитуде и фазе - равно сигналу вихретокового преобразовател 2 при установлении его на контрольный образец с максимальным.заданным зазором. На векторной диаграмме он изображен вектором ОВ. На выходе бло ка вычитания сигналов при этом образуется разностный сигнал, который на диаграмме показан вектором ВА. Измеритель 11 разности фаз измеряет фазу этого разностного сигнала относительно фазы напряжения генератора 1, и величина этого фазового сдвига запоми нается в запоминающем блоке 12. На этом завершается второй цикл работы устройства. Следует заметить, что описанные выше первые два цикла работы устройства необходимы при калибровке устройства. На третьем цикле .работы устройства переключатель 13 переводится в положение 3, переключатель 16 замыка ется, переключатель 8 разомкнут, а переключатель 10 остается в положении 2. При установке вихрето ковогр; преобразователя 2 на контролируемый материал с удельным сопротивлением фаза разностного сигнала будет изменяться и на выходе нуль-органа, который сравнивает текущее значение фазы разностного сигнала с тем номинальным значением, .которое зафикси Ьовано в запоминакщем блоке 12, буде возникать сигнал рассогласования. , В соответствии с этим сигналом блок 15 управления через замкнутый перекл чатель 16 воздействует на управлякиди вход генератора 1 таким образом, Мтобы фаза разностного сигнала на рыходе блока 9 вычитания сигналов вс время поддерживалась равной величине зафиксированной в запоминающем блоке 1 При этом выполняется равенство p rc-wpt, ( где с - постоянный коэффициент. Частота колебаний генератора 1 измеряется блоком 17 измерения частоты и результат представляется с помощью блока 18 индикации. Формула изобретения Устройство для измерения удельно1го сопротивления немагнитных мате993153 .риалов; содержащее управляемый генератор синусоидальных колебаний, вих:ретоковый преобразователь, измеритель разности фаз; нуль-орган,. блок управления, блок измерения частоты и блок индикации, причем выход управляемого генератора синусоидальных колебаний соединен с входами вихретокового преобразователя, блока измерения частоты и первым входом измерителя разности фаз, выходблока измерения частоты соединен с входом блока индикации, выход нуль-органа подключен к входу блока управления, отличающееся тем, что,, сцелью повышения точности, в него дот полнительно введены блок вычитания сигналов, блок измерения 1Мплитуды, первый, второй и третий запоминающий блоки, усилитель с регулируек«ым коэффициентом передачи, управляемый фазорегулятор, первый, второй, третий И четвертый переключатели, причем выход вихретокового преобразователя,герез последовательно соединенные первый переключатель, блок измерения амплитуды и первый запоминающий блок подключен к первому входу усилителя, с регулируемым коэффициентом передачи, первый вход второго переключателя и первый вход блока вычитания сигналов соединены с выходом вихретокового преобразователя, выход блока вычитания сигналов - с вторым входом второго переключателя, выход KOJTOporo подключен к второму входу измерителя разности фаз, выход измерителя разности фаз соеди.нен с входом третьего переключателя, пер- i вый выход третьего переключателя через второй запоминающий блок - с первым входом управляемого фазорегулятора, второй выход третьего переключателя через третий запоминающий блок - с первым входом нуль-органа, а третий выход третьего переключателя подключен к второму входу нуль-органа, выход управляемого генератора синусоидальных колебаний соединён с вторым входом управляемого фазорегулятора, выход которого соединен с вторым вх.одрм усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход усилителя с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом блока вычитания сигналов и третьим входом управляемого фазорегулятора, а выход блока управления через четвертый переключатель - с входом управляемого ге-нератора синусоидальных колебаний. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 265525, кл. G 01 R 27/00, 1968. 2.Авторское свидетельство СССР , 46330q, кл. G 01 R 31/00, 1973 К прототип).

77иЫ/

/.

ivl

4iHZP 5kF l rn tenrt H

fpus.i

Im&

RcCi

фиг. 2