FR2463417A1

FR2463417A1 - Transformer coil impedance measuring device - has amplifier for comparison of values with those of reference impedances

Info

Publication number: FR2463417A1
Application number: FR7920746A
Authority: FR
Inventors: Alain Rebour
Original assignee: Intercontrole SA
Current assignee: Intercontrole SA
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1979-08-09
Publication date: 1981-02-20

Abstract

The impedance is measured by connecting it in series with a generator and reference impedance in an operational amplifier circuit. This allows a precise measurement to be made at high frequencies and is particularly useful for measuring inductance of metal detection probes. An operational amplifier (1a) supplies a high frequency signal for a reference impedance (5a) which is similar to the impedance of a detector probe winding (7a). The signal is inverted via an adjustable gain amplifier (8) for a second amplifier (16) and reference impedance (5b) circuit. The amplifier outputs (4a,4b) are connected to another amplifier (9) whose output represents the difference in impedance values of the two halves of the detector coil assembly. The impedance of a half winding is given via a variable gain amplifier (10).

Description

Lorsqu'on désire mesurer une impédance on peut la brancher aux bornes d'une source de courant alternatif, par exemple du se conduire d'un transformateur et mesurer l'intensité qui la parcoure. Il est cependant plus facile de mesurer la différence de tension aux bornes du secondaire; cela est possible, car ce secon daire présentant lui-même une impédance non nulle, cette différen- ce de tension est inférieure à la différence de tension a vide du secondaire et décroît lorsque la valeur de l'impédance à mesurer croît. When it is desired to measure an impedance, it can be connected to the terminals of an alternating current source, for example the conduct of a transformer and measure the intensity flowing through it. It is however easier to measure the difference in voltage across the secondary; this is possible, because this secondary itself having a non-zero impedance, this voltage difference is less than the no-load voltage difference of the secondary and decreases when the value of the impedance to be measured increases.

Mais la mesure d 'une impédance par la détermination de la différence de tension aux bornes du secondaire n'est précise que lorsque la fréquende du courant d'alimentation est relativement grande. Quand cette fréquence est faible l'impéndance de perte du transformateur se réduit pratiquement S la résistance interne de ce transformateur qui est trs faible; la tension qu'on mesure est peu différente de la tension à vide du secondaire. However, the measurement of an impedance by determining the voltage difference across the secondary is only precise when the frequency of the supply current is relatively large. When this frequency is low the loss impedance of the transformer is practically reduced to the internal resistance of this transformer which is very low; the voltage that is measured is little different from the no-load voltage of the secondary.

La présente invention a pour objet un dispositif qui per met de mesurer une impédance avec une précision qui est très boume quelle que soit la fréquence du courant d'alimentation, la bande passante s'étendant de 0 8 une valeur qui peut atteindre 1 MHz. The subject of the present invention is a device which makes it possible to measure an impedance with an accuracy which is very low whatever the frequency of the supply current, the pass band extending from 0 8 to a value which can reach 1 MHz.

Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend un générateur de tension dont l'impédance de perte est négligeable et une impédance de référence, de mode nature que l'impédance à mesurer, connectée au générateur. This device is characterized in that it comprises a voltage generator whose loss impedance is negligible and a reference impedance, of a natural mode as the impedance to be measured, connected to the generator.

Pour utiliser ce dispositif, on connecte l'impédance a mesurer en série avec le générateur et l'impédance de référence. To use this device, the impedance to be measured is connected in series with the generator and the reference impedance.

La différence de tension aux bornes de l'impédance de référence ou à celles de l'impédance a mesurer permet de connattre la valeur de cette dernière impédance.The difference in voltage across the reference impedance or across the impedance to be measured allows the value of the latter impedance to be known.

Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le générateur de tension comprend un amplificateur opérationnel, l'impédance de référence étant connectée entre la sortie de cet ampli ficateur et l'une de ses entres de façon à former un circuit de contre-réaction qui maintient constante la tension en aval de l'impédance de référence, et le dispositif comprend des moyens pour me surer la différence de tension aux bornes de l'impédance de référence ou la tension à la sortie de l'amplificateur. In an advantageous embodiment of the invention, the voltage generator comprises an operational amplifier, the reference impedance being connected between the output of this amplifier and one of its inputs so as to form a counter circuit reaction which keeps the voltage downstream of the reference impedance constant, and the device includes means for measuring the voltage difference across the reference impedance or the voltage at the output of the amplifier.

L'impédance de référence étant de meme nature que l'impédance à mesurer, les deux impédances évoluent de la mtme manière avec la fréquence du courant d'alimentation. La mesure conserve ainsi la méme précision quelle que soit la fréquence. Since the reference impedance is of the same nature as the impedance to be measured, the two impedances change in the same way with the frequency of the supply current. The measurement thus retains the same precision whatever the frequency.

Si l'impédance à mesurer a une valeur comprise entre deux limites connues, on prendra comme impédance de référence une impédance de valeur moyenne. Si l'impédance est constituée par une sonde à courants de Foucault, on prendra comme impédance de référence une sonde identique. A la limite, si l'impédance à mesurer est une résistance pure, on prendra également une résistance pure comme impédance de référence. If the impedance to be measured has a value between two known limits, an average value impedance will be taken as the reference impedance. If the impedance is constituted by an eddy current probe, an identical probe will be taken as the reference impedance. Ultimately, if the impedance to be measured is a pure resistance, we will also take a pure resistance as the reference impedance.

L'invention trouve une application particulièrement avantageuse aux sondes à courants de Foucault qui comprennent deux demi-sondes montées en opposition et qui sont associées à des moyens pour mesurer leur différence d'impédance. Quand une sonde de ce genre est déplacée dans un conduit et que l'une des demisondes se trouve devant un défaut de ce conduit, il se produit en tre les demi-sondes une différence a d'impédance qui signale ce dé- faut. L'invention permet de mesurer l'impédance propre de l'une des demi-sondes et ainsi de préciser le défaut. De manière analogue, l'invention est applicable à l'appariage de selfs à point milieu ou à la détection de métaux. The invention finds a particularly advantageous application to eddy current probes which include two half-probes mounted in opposition and which are associated with means for measuring their difference in impedance. When a probe of this kind is moved in a pipe and one of the half-probes is in front of a fault in this pipe, there is between the half-probes a difference a of impedance which signals this fault. The invention makes it possible to measure the inherent impedance of one of the half-probes and thus to specify the fault. Similarly, the invention is applicable to the pairing of mid-point inductors or to the detection of metals.

On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, deux modes de réalisation de l'invention avec référence au dessin annexé dans lequel
La Figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisa- tion;
La Figure 2 est un schéma d'un second mode de réalisation.Two embodiments of the invention have been described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawing in which
Figure 1 is a diagram of a first embodiment;
Figure 2 is a diagram of a second embodiment.

A la Figure 1, on voit en 1 un amplificateur opérationnel à l'entrée inverseuse 2 duquel est injecté un courant à une fréquence quelconque, sa deuxième entrée 3 étant à la masse. La sortie 4 de l'amplificateur est connectée par une impédance de ré férence 5 à l'entrée 2, de sorte que, par effet de contre-réaction, la tension en 6 en aval de l'impédance 5 est constante L'impédance 7 dont la valeur est à mesurer est connectée entre les impédances de référence et la masse; elle est donc alimentée par une tension constante. In FIG. 1, we see at 1 an operational amplifier at the inverting input 2 from which a current is injected at any frequency, its second input 3 being grounded. The output 4 of the amplifier is connected by a reference impedance 5 to the input 2, so that, by feedback effect, the voltage at 6 downstream of the impedance 5 is constant Impedance 7 whose value is to be measured is connected between the reference impedances and the mass; it is therefore supplied by a constant voltage.

Pour connaRtre la valeur Z5 de 1'impédance 7, on mesure la tension Vt à la sortie 4 de l'amplificateur 1. Si la tension en 6 et l'impédance de référence 5 ont pour valeurs respectivement VS et t , l'on a daOù

To know the value Z5 of the impedance 7, the voltage Vt at the output 4 of the amplifier 1 is measured. If the voltage at 6 and the reference impedance 5 have the values VS and t respectively, we have from where

La connaissance de Vt ou de Vt - VS permet ainsi de déterminer ZS la mesure étant indépendante de la fréquence.Knowledge of Vt or Vt - VS thus makes it possible to determine ZS, the measurement being independent of the frequency.

Dans le mode de réalisation de la Figure 2, les références 7a et 7b désignent deux demi-sondes à courants de Foucault. In the embodiment of Figure 2, references 7a and 7b designate two half-eddy current probes.

La demi-sonde 7a est alimentée par un circuit analogue à celui de la Figure 1 et comprenant un amplificateur opérationnel la et une impédance de référence Sa qui est constituée par une demi-sonde analogue à la demi-sonde 7a. De son coté, la demi-sonde 7b est connectée à un circuit analogue comprenant un amplificateur opérationnel lb et une impédance de référence 5b constituée par une demi-sonde, mais l'amplificateur lb est alimenté par l'intermédiaire d'un amplificateur inverseur réglable 8 dont le gain en valeur absolue est voisin de 1. The half-probe 7a is supplied by a circuit similar to that of FIG. 1 and comprising an operational amplifier 1a and a reference impedance Sa which is constituted by a half-probe similar to the half-probe 7a. For its part, the half-probe 7b is connected to an analog circuit comprising an operational amplifier lb and a reference impedance 5b constituted by a half-probe, but the amplifier lb is supplied by means of an adjustable inverting amplifier 8 whose gain in absolute value is close to 1.

Les sorties 4a et 4b des amplificateurs la et lb sont connectées à un amplificateur 9 dont la sortie représente la différence entre les valeurs des impédances des demi-sondes 7a et 7b. The outputs 4a and 4b of the amplifiers la and lb are connected to an amplifier 9, the output of which represents the difference between the values of the impedances of the half-probes 7a and 7b.

Par ailleurs, les bornes de l'impédance de référence
Sa sont connectées à un amplificateur ajustable 10 dont la sortie, après amplification par un amplificateur 11, fournit un signal re présentatif de la valeur de l'impédance de la demi-sonde 7a. In addition, the limits of the reference impedance
Sa are connected to an adjustable amplifier 10, the output of which, after amplification by an amplifier 11, provides a signal representing the value of the impedance of the half-probe 7a.

I1 va de soi que la présente invention ne doit pas titre considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. I1 goes without saying that the present invention should not title considered as limited to the embodiments described and shown, but covers, on the contrary, all variants.

Claims

1. - Device for measuring an impedance characterized in that it comprises a voltage generator whose loss impedance is negligible, and a reference impedance, of the same nature as the impedance to be measured, connected to the generator s

2. - Device according to claim characterized in that the voltage generator comprises an operational amplifier, the reference impedance being connected between the output of this amplifier and one of its inputs so as to form a circuit against reaction which keeps the voltage constant downstream of the reference impedance, and in that the device includes rEyens for measuring the difference in voltage across the terminals of the reference impedance or the voltage at the output of the amplifier .

3. -Device according to claim 2, characterized in that it comprises two voltage generators, one of which is supplied by an inverter circuit, means for measuring the voltage difference across the reference impedance of the one of the generators, and means for measuring the sum of the voltages at the output of the two generators

4. - Application of the device according to one of claims 2 and 3 to eddy current probes.