RU2194976C1 - Device measuring conductivity - Google Patents
Device measuring conductivity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2194976C1 RU2194976C1 RU2001109162/28A RU2001109162A RU2194976C1 RU 2194976 C1 RU2194976 C1 RU 2194976C1 RU 2001109162/28 A RU2001109162/28 A RU 2001109162/28A RU 2001109162 A RU2001109162 A RU 2001109162A RU 2194976 C1 RU2194976 C1 RU 2194976C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- electrical conductivity
- conductivity
- phase detector
- compensator
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в авиационной, машиностроительной, металлургической промышленности для контроля качества электропроводящих изделий по величине удельной электрической проводимости их материалов. The invention relates to instrumentation and can be used in the aviation, engineering, metallurgical industries to control the quality of electrically conductive products in terms of the specific electrical conductivity of their materials.
Известен целый ряд вихретоковых устройств для измерения удельной электрической проводимости (см. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1976, кн. 2, с. 326). Все они отличаются друг от друга конструктивным исполнением, а с метрологической точки зрения - диапазоном измерений и степенью подавления мешающего влияния изменений зазора между контролируемой поверхностью и накладным вихретоковым преобразователем. There are a number of eddy current devices for measuring electrical conductivity (see Devices for non-destructive testing of materials and products. Handbook edited by V.V. Klyuyev. - M .: Mashinostroenie, 1976, book 2, p. 326). They all differ from each other in their design, and from a metrological point of view, in the range of measurements and the degree of suppression of the interfering effect of changes in the gap between the surface being monitored and the patch eddy current transducer.
Одним из недостатков подавляющей массы приборов является сравнительно небольшой диапазон подавления мешающего влияния изменений зазора. Основным недостатком всех измерителей удельной электрической проводимости является отличие результатов измерений, сделанных на одном образце при разной температуре окружающей среды, а следовательно, и образца. Это связано с тем, что удельная электрическая проводимость всех металлов и сплавов в той или иной степени зависит от температуры. В то же время, все зависимости свойств материалов от удельной электрической проводимости (см. Наумов Н.М., Микляев П.Г. Резистометрический неразрушающий контроль деформируемых алюминиевых сплавов. - М. : Металлургия, 1974. - 216 с.) получены, как правило, для температуры +20oС. Таким образом, испытания материалов, проведенные в полевых или цеховых условиях, могут привести к ошибочным результатам контроля.One of the disadvantages of the overwhelming mass of devices is the relatively small range of suppression of the interfering effect of changes in the gap. The main disadvantage of all conductivity meters is the difference in the results of measurements taken on the same sample at different ambient temperatures, and therefore the sample. This is due to the fact that the electrical conductivity of all metals and alloys to one degree or another depends on temperature. At the same time, all the dependences of the properties of materials on electrical conductivity (see Naumov NM, Miklyaev PG Resistometric non-destructive testing of deformable aluminum alloys. - M.: Metallurgy, 1974. - 216 p.) Are obtained as as a rule, for a temperature of +20 o С. Thus, tests of materials carried out in field or workshop conditions can lead to erroneous control results.
Наиболее близким устройством к изобретению по совокупности признаков и принятым за прототип является "Устройство для вихретокового контроля" (см. Авт. свид. СССР 1310709, кл. G 01 N 27/90, 1987), включающее последовательно соединенные автогенератор, вихретоковый преобразователь и фазовый детектор, а также индикатор. The closest device to the invention in terms of features and adopted as a prototype is a "Device for eddy current control" (see Aut. Certificate. USSR 1310709, class G 01 N 27/90, 1987), including a series-connected oscillator, eddy current transducer and phase detector as well as indicator.
Однако ему также присущи все указанные выше недостатки. However, it also has all the above disadvantages.
Изобретением решается задача повышения надежности неразрушающего контроля свойств материалов и изделий по удельной электрической проводимости. The invention solves the problem of improving the reliability of non-destructive testing of the properties of materials and products by electrical conductivity.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство для измерения удельной электрической проводимости, содержащее последовательно соединенные автогенератор и вихретоковый преобразователь, фазовый детектор, вход опорного напряжения которого соединен с автогенератором, а также индикатор, дополнительно содержит последовательно соединенные компенсатор и сумматор, второй вход которого подключен к вихретоковому преобразователю, а выход - ко входу фазового детектора, и вход компенсатора соединен с автогенератором, последовательно соединенные блок измерения температуры, коммутатор, второй вход которого соединен с выходом фазового детектора, аналого-цифровой преобразователь, блок контроллера и блок индикации, входы управления коммутатора и аналого-цифрового преобразователя соединены с соответствующими выходами блока контроллера. The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that the device for measuring the specific electrical conductivity, comprising a series-connected oscillator and eddy current transducer, a phase detector, the input of the reference voltage of which is connected to the oscillator, and the indicator further comprises a series-connected compensator and adder, the second input which is connected to the eddy current transducer, and the output to the input of the phase detector, and the input of the compensator is connected n with an oscillator, connected in series to the temperature measurement unit, a switch, the second input of which is connected to the output of the phase detector, an analog-to-digital converter, a controller unit and an indication unit, control inputs of the switch and an analog-to-digital converter are connected to the corresponding outputs of the controller unit.
Кроме того, устройство содержит калибратор, состоящий из двух электропроводящих пластин с известными температурными коэффициентами удельной электрической проводимости и величинами удельной электрической проводимости, близкими к нижнему и верхнему пределам измерения устройства. In addition, the device comprises a calibrator consisting of two electrically conductive plates with known temperature coefficients of electrical conductivity and electrical conductivity values close to the lower and upper limits of measurement of the device.
Отличительные признаки позволяют, учитывая особенности контроля свойств материалов по удельной электрической проводимости, реально повысить надежность контроля как за счет расширения диапазона отстройки от мешающего влияния изменений зазора, так и за счет учета реальной температуры окружающей среды. Distinctive features allow, taking into account the peculiarities of controlling the properties of materials by electrical conductivity, to really increase the reliability of control both by expanding the range of detuning from the interfering effect of changes in the gap, and by taking into account the real ambient temperature.
Таким образом, каждый существенный признак сам по себе известен, но их совокупность представляет новизну качества, т.е. получено усовершенствование функциональной схемы устройства без ее существенного усложнения. Thus, each essential feature is known per se, but their combination represents the novelty of quality, i.e. An improvement of the functional diagram of the device without its significant complication is obtained.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства. Figure 1 presents the structural diagram of the device.
На фиг. 2 показаны годографы вносимого напряжения вихретокового преобразователя в зависимости от изменений удельной электрической проводимости, характеризуемой обобщенным параметром
где R - радиус преобразователя, ω - круговая частота тока возбуждения преобразователя, μ0 - магнитная постоянная, σ - удельная электрическая проводимость, и зазора Н.In FIG. Figure 2 shows the hodographs of the introduced voltage of the eddy current transducer depending on changes in the electrical conductivity, characterized by a generalized parameter
where R is the radius of the transducer, ω is the circular frequency of the excitation current of the transducer, μ 0 is the magnetic constant, σ is the electrical conductivity, and the gap N.
Устройство на фиг. 1 включает в себя последовательно соединенные автогенератор 1, вихретоковый преобразователь 2, сумматор 3, фазовый детектор 5, вход опорного напряжения которого подключен к автогенератору 1, коммутатор 6, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 контроллера и блок 10 индикации. Также оно содержит компенсатор 4, вход которого соединен с автогенератором 1, а выход - со вторым входом сумматора 3, и блок 7 измерения температуры, подключенный ко второму входу коммутатора 6. The device of FIG. 1 includes a serially connected oscillator 1, an eddy current transducer 2, an adder 3, a phase detector 5, the reference voltage input of which is connected to the oscillator 1, a switch 6, an analog-to-digital converter 8, a
Устройство может содержать калибратор 11, состоящий из двух электропроводящих пластин с известными температурными коэффициентами удельной электрической проводимости и величинами удельной электрической проводимости, близкими к нижнему и верхнему пределам измерения устройства. The device may include a calibrator 11, consisting of two conductive plates with known temperature coefficients of electrical conductivity and electrical conductivity values close to the lower and upper limits of measurement of the device.
Из годографов на фиг.2 видно, что фаза вносимого напряжения φ возрастает с ростом удельной электрической проводимости. В то же время она значительно слабее изменяется с изменением зазора между преобразователем и контролируемым изделием. Поэтому фазовый способ измерения удельной электрической проводимости является одним из наиболее распространенных при создании таких устройств. Однако при значительных изменениях зазора в силу кривизны линий его годографов может появиться существенная погрешность измерений удельной электрической проводимости. Ее можно значительно снизить, если к вносимому напряжению добавить некоторое напряжение Uk и сместить начало отсчета в точку О', являющуюся точкой пересечения касательных к линиям годографов влияния зазора в диапазоне изменений Н=0...h1. From the hodographs in figure 2 it is seen that the phase of the applied voltage φ increases with increasing electrical conductivity. At the same time, it changes much weaker with a change in the gap between the converter and the controlled product. Therefore, the phase method for measuring electrical conductivity is one of the most common when creating such devices. However, with significant changes in the gap due to the curvature of the lines of its hodographs, a significant measurement error of the electrical conductivity may appear. It can be significantly reduced by adding some voltage Uk to the applied voltage and shifting the reference point to point O ', which is the intersection point of the influence of the gap tangent to the hodograph lines in the range of changes H = 0 ... h1.
Повышение надежности контроля обеспечивается, во-первых, за счет введения компенсатора и сумматора, позволяющих расширить диапазон отстройки от мешающего влияния изменений зазора, во-вторых, за счет введения блока измерения температуры и блока контроллера, которые позволяют учесть изменение удельной электрической проводимости, обусловленное изменением температуры окружающей среды. Improving the reliability of control is ensured, firstly, by introducing a compensator and adder, allowing to expand the range of detuning from the interfering effect of changes in the gap, and secondly, by introducing a temperature measuring unit and a controller unit, which allow you to take into account the change in electrical conductivity due to the change ambient temperature.
Обработка информации производится на перепрограммируемых микросхемах, что позволяет, в случае необходимости, расширить функциональные возможности устройства. Information processing is performed on reprogrammable microcircuits, which allows, if necessary, to expand the functionality of the device.
Устройство для измерения удельной электрической проводимости работает следующим образом. A device for measuring electrical conductivity is as follows.
Автогенератор 1 питает синусоидальным током вихретоковый преобразователь 2. Вносимое в преобразователь напряжение с его выхода поступает на вход сумматора 3, на второй вход которого поступает напряжение с выхода компенсатора 4. Напряжение компенсатора 4 выбирается таким образом, что фаза выходного напряжения сумматора 3 практически не зависит от изменений в некоторых пределах зазора между преобразователем 2 и контролируемой поверхностью. Это напряжение поступает на вход фазового детектора 5, на второй вход которого подается опорное напряжение от автогенератора 1. The oscillator 1 supplies the eddy-current transducer 2 with a sinusoidal current 2. The voltage introduced into the transducer from its output goes to the input of the adder 3, the second input of which receives the voltage from the output of the compensator 4. The voltage of the compensator 4 is selected so that the phase of the output voltage of the adder 3 is practically independent of changes in some limits of the gap between the transducer 2 and the controlled surface. This voltage is supplied to the input of the phase detector 5, the second input of which is supplied with a reference voltage from the oscillator 1.
Выходное напряжение фазометра 5, пропорциональное удельной электрической проводимости контролируемого материала, подается на вход коммутатора 6, на второй вход которого поступает выходное напряжение блока 7 измерения температуры, пропорциональное температуре окружающей среды, а следовательно, температуре контролируемого изделия. Выходные напряжения фазометра 5 и блока 7 измерения температуры через коммутатор 6 поочередно подаются на вход аналого-цифрового преобразователя 8 и далее в цифровом виде в блок 9 контроллера. Синхронизация работы коммутатора 6 и аналого-цифрового преобразователя 8 осуществляется от блока 9 контроллера. Блок 9 контроллера осуществляет совместную обработку обоих входных сигналов, в результате чего производится перерасчет полученной величины удельной электрической проводимости в ее значение, соответствующее заданной величине температуры, например, приведенное к значению при +20oС. Полученное значение удельной электрической проводимости передается в блок 10 индикации.The output voltage of the phasemeter 5, proportional to the electrical conductivity of the material being monitored, is fed to the input of the switch 6, the second input of which receives the output voltage of the temperature measuring unit 7, which is proportional to the ambient temperature, and therefore, the temperature of the controlled product. The output voltages of the phase meter 5 and the temperature measuring unit 7 through the switch 6 are alternately supplied to the input of the analog-to-digital converter 8 and then in digital form to the
Еще одним важным фактором, влияющим на надежность контроля по удельной электрической проводимости, является правильность калибровки устройства перед проведением измерений. Обычно это делают по стандартным образцам удельной электрической проводимости. Но эти образцы аттестуются, как правило, при фиксированной температуре (обычно это +20oС). Поэтому калибровка устройства при других температурах может привести к существенным погрешностям измерения удельной электрической проводимости, а следовательно, к снижению надежности контроля качества таких изделий по этому параметру. В связи с этим, устройство дополнительно содержит калибратор 11, состоящий из двух электропроводящих пластин с известными температурными коэффициентами удельной электрической проводимости и величинами удельной электрической проводимости, близкими к нижнему и верхнему пределам измерения устройства. Значения удельной электрической проводимости пластин и их температурных коэффициентов вводятся в память блока 9 контроллера, что позволяет автоматически учитывать изменение удельной электрической проводимости пластин калибратора при изменении температуры окружающей среды, которая измеряется боком 7 измерения температуры.Another important factor affecting the reliability of the electrical conductivity control is the correct calibration of the device before taking measurements. This is usually done on standard samples of electrical conductivity. But these samples are certified, as a rule, at a fixed temperature (usually +20 o C). Therefore, calibrating the device at other temperatures can lead to significant errors in the measurement of specific electrical conductivity, and therefore, to a decrease in the reliability of quality control of such products by this parameter. In this regard, the device further comprises a calibrator 11, consisting of two electrically conductive plates with known temperature coefficients of electrical conductivity and electrical conductivity values close to the lower and upper limits of measurement of the device. The values of the electrical conductivity of the plates and their temperature coefficients are entered into the memory of the
Устройство при его осуществлении предназначено для использования в различных отраслях промышленности, конкретно там, где проводят контроль качества или сортировку изделий путем измерения их удельной электрической проводимости. Для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано и изложено в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления. В настоящее время изобретение испытано в вихретоковом структуроскопе ВЭ-26НП, измеряющем удельную электрическую проводимость цветных металлов и сплавов в диапазоне от 5 до 62 МСм/м с подавлением мешающего влияния изменений зазора до 0,25 мм. The device in its implementation is intended for use in various industries, specifically where quality control or sorting of products is carried out by measuring their electrical conductivity. For the claimed device in the form as it is described and set forth in the claims, the possibility of its implementation is confirmed. Currently, the invention has been tested in an eddy current structurer VE-26NP, which measures the electrical conductivity of non-ferrous metals and alloys in the range from 5 to 62 MS / m with suppression of the interfering effect of gap changes up to 0.25 mm.
Преимущество изобретения состоит в том, что возможность реализации измерения удельной электрической проводимости независимо от изменений как зазора, так и температуры значительно повышает надежность контроля качества и сортировки материалов по удельной электрической проводимости; из уровня техники не известен механизм достижения результата, раскрытый в материалах заявки. An advantage of the invention is that the possibility of measuring the electrical conductivity regardless of changes in both the gap and temperature significantly increases the reliability of quality control and sorting of materials by electrical conductivity; the mechanism of achieving the result disclosed in the application materials is not known from the prior art.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109162/28A RU2194976C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Device measuring conductivity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001109162/28A RU2194976C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Device measuring conductivity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2194976C1 true RU2194976C1 (en) | 2002-12-20 |
Family
ID=20248103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001109162/28A RU2194976C1 (en) | 2001-04-05 | 2001-04-05 | Device measuring conductivity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2194976C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2487344C2 (en) * | 2012-02-07 | 2013-07-10 | Алексей Дмитриевич Покровский | Method to control properties of object from electroconductive materials |
| RU2535236C2 (en) * | 2009-07-31 | 2014-12-10 | ЭРБЮС ОПЕРАСЬОН (сосьете пар аксьон семплифье) | Determination of electric characteristics of composite for production of aircraft |
| RU2602411C2 (en) * | 2015-03-12 | 2016-11-20 | Публичное акционерное общество "Туполев" | Method for determining softening of parts from aluminium alloys |
| RU218022U1 (en) * | 2022-12-16 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) | Device for measuring electrical conductivity |
-
2001
- 2001-04-05 RU RU2001109162/28A patent/RU2194976C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2535236C2 (en) * | 2009-07-31 | 2014-12-10 | ЭРБЮС ОПЕРАСЬОН (сосьете пар аксьон семплифье) | Determination of electric characteristics of composite for production of aircraft |
| US9618467B2 (en) | 2009-07-31 | 2017-04-11 | Airbus Operations Sas | Method of electrically characterizing a composite material for manufacturing an aircraft |
| RU2487344C2 (en) * | 2012-02-07 | 2013-07-10 | Алексей Дмитриевич Покровский | Method to control properties of object from electroconductive materials |
| RU2602411C2 (en) * | 2015-03-12 | 2016-11-20 | Публичное акционерное общество "Туполев" | Method for determining softening of parts from aluminium alloys |
| RU218022U1 (en) * | 2022-12-16 | 2023-05-02 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Пермский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук (ПФИЦ УрО РАН) | Device for measuring electrical conductivity |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2707705B1 (en) | Surface property inspection device and surface property inspection method | |
| KR100218653B1 (en) | Electronic induced type test apparatus | |
| US20050263395A1 (en) | Method and apparatus for measuring accumulated and instant rate of material loss or material gain | |
| US4683419A (en) | Method and apparatus for detecting faults in a structure by measuring voltage drop between surface points thereof | |
| GB1572034A (en) | Method and apparatus for measuring a characteristic of a test material particularly the conductivity of the test material using eddy currents | |
| JPS60152950A (en) | Eddy current nondestructive testing method and device thereof | |
| US5847562A (en) | Thickness gauging of single-layer conductive materials with two-point non linear calibration algorithm | |
| RU2194976C1 (en) | Device measuring conductivity | |
| US4078201A (en) | Oscillator circuit for generating a signal whose frequency is representative of the phase shift of a four terminal network | |
| US3619771A (en) | Method of an apparatus for selecting the optimum test frequency in eddy current testing | |
| US3224257A (en) | Rotating body strain meter | |
| EP1498741B1 (en) | Watthour meter with integrated self-testing | |
| US2989693A (en) | System for quantitative calibration of eddy current test equipment | |
| RU2487344C2 (en) | Method to control properties of object from electroconductive materials | |
| RU2532858C2 (en) | Measurement method of thickness of non-ferromagnetic electrically conducting coating of steel | |
| RU2734061C1 (en) | Method of measuring total electrical resistance of a reinforced layer of articles made from metals using high frequency signals | |
| RU2363942C1 (en) | Device to measure electrical conductivity | |
| GB2187558A (en) | Determining the magnetic flux density within a specimen during magnetic particle inspection techniques | |
| Reynolds et al. | DC insulation analysis: A new and better method | |
| US1815217A (en) | Electrical testing apparatus | |
| SU859910A1 (en) | Method of measuring non-magnetic material specific electrical conductivity | |
| SU1379715A1 (en) | Device for eddy current inspection | |
| SU752177A1 (en) | Device for determining electric conductivity variations | |
| SU868554A1 (en) | Method and device for non-destructive testing | |
| SU828062A1 (en) | Method and device for electromagnetic checking |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080406 |