RU2363942C1 - Device to measure electrical conductivity - Google Patents
Device to measure electrical conductivity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2363942C1 RU2363942C1 RU2008104503/28A RU2008104503A RU2363942C1 RU 2363942 C1 RU2363942 C1 RU 2363942C1 RU 2008104503/28 A RU2008104503/28 A RU 2008104503/28A RU 2008104503 A RU2008104503 A RU 2008104503A RU 2363942 C1 RU2363942 C1 RU 2363942C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- adder
- eddy current
- detector
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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, pr.2, p.326). All of them differ from each other in their design, and from the 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 основных недостатков подавляющей массы измерителей удельной электрической проводимости является сравнительно небольшой диапазон подавления мешающего влияния изменений зазора, что приводит к ограничению точности измерений.One of the main disadvantages of the overwhelming mass of conductivity meters is the relatively small range of suppression of the interfering effect of gap changes, which leads to a limitation of measurement accuracy.
Наиболее близким устройством к изобретению по совокупности признаков и принятым за прототип является устройство для измерения удельной электрической проводимости (см. Патент РФ №2194976, G01N 28/90, G01R 27/90, БИ №35, 20.12.2002), содержащее последовательно соединенные автогенератор, вихретоковый преобразователь и сумматор, компенсатор, вход которого соединен с выходом автогенератора и выход - со вторым входом сумматора, а также последовательно соединенные блок обработки сигнала и индикатор.The closest device to the invention in terms of features and adopted as a prototype is a device for measuring electrical conductivity (see RF Patent No. 2194976, G01N 28/90, G01R 27/90, BI No. 35, 12/20/2002), containing a series-connected oscillator , eddy current transducer and adder, a compensator, the input of which is connected to the output of the oscillator and the output to the second input of the adder, as well as a signal processing unit and an indicator connected in series.
Однако ему, хоть и в меньшей степени, также присущ недостаток, связанный с ограничением диапазона допустимых изменений зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемой поверхностью.However, it, although to a lesser extent, also has a disadvantage associated with limiting the range of permissible changes in the gap between the eddy current transducer and the controlled surface.
Целью данного изобретения является повышение надежности и точности измерений удельной электрической проводимости за счет значительного расширения диапазона допустимых изменений зазора между вихретоковым преобразователем и изделием.The aim of this invention is to increase the reliability and accuracy of measurements of electrical conductivity due to a significant expansion of the range of permissible changes in the gap between the eddy current transducer and the product.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что устройство для измерения удельной электрической проводимости, содержащее последовательно соединенные автогенератор, вихретоковый преобразователь и сумматор, компенсатор, вход которого соединен с выходом автогенератора и выход - со вторым входом сумматора, а также последовательно соединенные блок обработки сигнала и индикатор, дополнительно содержит последовательно соединенные амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом сумматора, и детектор минимума, выход которого подключен к входу блока обработки сигнала, а также контроллер процесса измерений, вход которого соединен с вихретоковым преобразователем, а выход с входом управления работой детектора минимума.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that the device for measuring the specific electrical conductivity, containing a serially connected oscillator, eddy current transducer and an adder, a compensator, the input of which is connected to the output of the oscillator and the output to the second input of the adder, as well as a signal processing unit and the indicator further comprises a series-connected amplitude detector, the input of which is connected to the output of the adder, and minimum torus, whose output is connected to the input signal processing unit, and the controller of the measurement process, the input of which is connected to the eddy current transducer, and the output from the operation control input of the minimum detector.
При этом детектор минимума может состоять из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя, блока памяти и арифметико-логического устройства, сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом амплитудного детектора, а вход управления - с выходом контроллера процесса измерений, выход арифметико-логического устройства подключен к входу блока обработки сигнала.In this case, the minimum detector can consist of a series-connected analog-to-digital converter, a memory unit and an arithmetic-logic device, the signal input of the analog-to-digital converter is connected to the output of the amplitude detector, and the control input is connected to the output of the measurement process controller, the output of the arithmetic-logic device is connected to the input of the signal processing unit.
Контроллер процесса измерений может содержать последовательно соединенные амплитудный или фазовый дискриминатор, одновибратор и схему «логическое И», а также генератор тактовых импульсов, выход которого подключен ко второму входу схемы «логическое И», вход амплитудного дискриминатора соединен с вихретоковым преобразователем, и выход схемы «логическое И» подключен к входу управления работой детектора минимума.The measurement process controller may contain a series-connected amplitude or phase discriminator, a single-vibrator and a logical AND circuit, as well as a clock pulse generator whose output is connected to the second input of the logical AND circuit, the input of the amplitude discriminator is connected to the eddy current transducer, and the output of the circuit logical AND ”is connected to the control input of the minimum detector.
Отличительные признаки позволяют, учитывая особенности контроля свойств материалов по удельной электрической проводимости, реально повысить надежность и точность контроля за счет существенного расширения диапазона допустимых изменений зазора между вихретоковым преобразователем и поверхностью контролируемого изделия.Distinctive features allow, given the features of controlling the properties of materials by electrical conductivity, to really improve the reliability and accuracy of control by significantly expanding the range of permissible changes in the gap between the eddy current transducer and the surface of the product under test.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства. На фиг.2 показана структурная схема детектора минимума, на фиг.3 - структурная схема контроллера процесса измерений. На фиг.4 изображены годографы вносимого напряжения вихретокового преобразователя в зависимости от изменений удельной электрической проводимости и зазора, поясняющие принцип действия устройства.Figure 1 presents the structural diagram of the device. Figure 2 shows the structural diagram of the minimum detector, figure 3 is a structural diagram of the controller of the measurement process. Figure 4 shows the hodographs of the applied voltage of the eddy current transducer depending on changes in the electrical conductivity and the gap, explaining the principle of operation of the device.
Устройство на фиг.1 включает в себя последовательно соединенные автогенератор 1, накладной вихретоковый преобразователь 2, сумматор 3, амплитудный детектор 4, детектор 5 минимума, блок 6 обработки сигнала и индикатор 7, а также компенсатор 8, вход которого соединен с выходом автогенератора 1, а выход - со вторым входом сумматора, и контроллер 9 процесса измерений, вход которого подключен к вихретоковому преобразователю 2, а выход - к входу управления работой детектора 5 минимума.The device of FIG. 1 includes a serially connected oscillator 1, an overhead eddy current transducer 2, an
При этом детектор минимума может состоять, как это показано на фиг.2, из последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя 5.1, блока 5.2 памяти и арифметико-логического устройства 5.3, сигнальный вход аналого-цифрового преобразователя 5.1 соединен с выходом амплитудного детектора 4 (см. фиг.1), а вход управления - с выходом контроллера 9 процесса измерений, выход арифметико-логического устройства 5.3 подключен к входу блока 6 обработки сигнала.In this case, the minimum detector can consist, as shown in Fig. 2, of a series-connected analog-to-digital converter 5.1, a memory unit 5.2 and an arithmetic-logic device 5.3, the signal input of the analog-to-digital converter 5.1 is connected to the output of the amplitude detector 4 (see 1), and the control input is with the output of the controller 9 of the measurement process, the output of the arithmetic-logic device 5.3 is connected to the input of the signal processing unit 6.
Контроллер процесса измерений может содержать, как показано на фиг.3, последовательно соединенные амплитудный или фазовый дискриминатор 9.1, одновибратор 9.2 и схему 9.3 «логическое И», а также генератор 9.4 тактовых импульсов, выход которого подключен ко второму входу схемы 9.3 «логическое И», вход дискриминатора 9.1 соединен с вихретоковым преобразователем, и выход схемы 9.3 «логическое И» подключен к входу управления работой детектора минимума.The measurement process controller may contain, as shown in Fig. 3, a series-connected amplitude or phase discriminator 9.1, a one-shot 9.2 and a 9.3 logic I circuit, as well as a clock generator 9.4, the output of which is connected to the second input of the 9.3 logic I circuit , the input of the discriminator 9.1 is connected to the eddy current transducer, and the output of the 9.3 "logical AND" circuit is connected to the control input of the minimum detector.
На годографах фиг.4 показано как изменяется вносимое напряжение накладного вихретокового преобразователя при изменении удельной электрической проводимости σ материала и зазора Н между преобразователем и контролируемой поверхностью. Нетрудно видеть, что, если начальное напряжение вихретокового преобразователя сместить в точку О1, то при его установке на контролируемую поверхность амплитуда выходного напряжения будет изменяться, проходя через некоторый минимум А. Для различных значений удельной электрической проводимости эти минимумы будут различными, и, следовательно по его величине можно однозначно определять величину удельной электрической проводимости. Положение точки O1 определяется величиной зазора, от влияния изменений которого надо отстроиться. Чем ближе положение точки O1 к точке 0, тем шире диапазон допустимых изменений зазора. Этот принцип измерения удельной электрической проводимости положен в основу работы предлагаемого устройства.The hodographs of Fig. 4 show how the applied voltage of the overhead eddy current transducer changes with a change in the electrical conductivity σ of the material and the gap H between the transducer and the controlled surface. It is easy to see that if the initial voltage of the eddy current transducer is shifted to the point O 1 , then when it is installed on the surface to be monitored, the amplitude of the output voltage will change passing through a certain minimum A. For different values of the electrical conductivity, these minima will be different, and therefore its value can uniquely determine the value of electrical conductivity. The position of the point O 1 is determined by the size of the gap, from the influence of the changes of which it is necessary to build up. The closer the position of point O 1 to
Устройство для измерения удельной электрической проводимости на фиг.1 работает следующим образом.The device for measuring electrical conductivity in figure 1 works as follows.
Автогенератор 1 питает синусоидальным током накладной вихретоковый преобразователь 2 и компенсатор 8, на выходе которого вырабатывается напряжение, с вектором, соответствующим отрезку 0-O1 на фиг.4. Это напряжение суммируется на сумматоре 3 с выходным (вносимым) напряжением вихретокового преобразователя 2. Сумматор 3 также усиливает результирующее напряжение (векторы А на фиг.4) и передает его на вход амплитудного детектора 4, который преобразует переменное синусоидальное напряжение в постоянное и передает его на вход детектора 5 минимума. В процессе поднесения вихретокового преобразователя 2 к контролируемому изделию на его выходе появляется напряжение с изменяющимися амплитудой и фазой. Любой из этих параметров может быть использован для срабатывания контроллера 9 процесса измерений, который запускает детектор 5 минимума. После этого детектор 5 минимума считывает в течение определенного времени, достаточного для полного прижатия вихретокового преобразователя 2 к поверхности контролируемого изделия, напряжение с выхода амплитудного детектора 4 и из всех его значений выбирает минимальное. Это значение передается в блок 6 обработки сигнала, где происходит его преобразование в значение удельной электрической проводимости, передаваемое затем на индикатор 7.The oscillator 1 feeds a sinusoidal current of the consignment note to the eddy current transducer 2 and the compensator 8, the output of which produces a voltage, with a vector corresponding to the 0-O 1 segment in Fig. 4. This voltage is summed on the
Детектор 5 минимума, представленный на фиг.2, работает следующим образом. Сигнал с выхода амплитудного детектора 4 (см. фиг.1) поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 5.1, который в момент измерений периодически запускается по команде от контроллера 9 процесса измерений. Полученные числовые значения с аналого-цифрового преобразователя 5.1 запоминаются в виде массива данных в блоке 5.2 памяти. Арифметико-логическое устройство 5.3 проводит фильтрацию накопленного в блоке 5.2 памяти массива для устранения влияния шумов электронной схемы и выбирает из обработанного массива минимальное значение, которое передает в блок 6 обработки сигнала.The minimum detector 5, presented in figure 2, operates as follows. The signal from the output of the amplitude detector 4 (see Fig. 1) is fed to the input of the analog-to-digital converter 5.1, which at the time of measurement is periodically triggered by a command from the controller 9 of the measurement process. The obtained numerical values from the analog-to-digital Converter 5.1 are stored in the form of an array of data in the block 5.2 memory. Arithmetic logic device 5.3 filters the array accumulated in block 5.2 to eliminate the influence of noise from the electronic circuit and selects the minimum value from the processed array that is transmitted to signal processing unit 6.
Контроллер 9 процесса измерений на фиг.3 работает следующим образом. Сигнал с выхода вихретокового преобразователя 2 (см. фиг.1) поступает на вход амплитудного или фазового дискриминатора 9.1. Из годографов на фиг.4 видно, что при приближении вихретокового преобразователя к поверхности контролируемого изделия происходит изменение амплитуды и фазы его выходного (вносимого) напряжения. Когда эти изменения достигают определенного уровня (заведомо до прохождения через минимум выходного напряжения сумматора 3), происходит срабатывание дискриминатора 9.1. сигнал с выхода дискриминатора 9.1 запускает одновибратор 9.2, который вырабатывает импульс длительностью, достаточной для полной установки вихретокового преобразователя на контролируемую поверхность. Этот импульс поступает на один из входов схемы 9.3 «логическое И». На второй вход этой схемы подаются импульсы от тактового генератора 9.4, частота следования которых выбирается так, чтобы получить за время измерения массив данных размером, достаточным для обработки детектором минимума. В результате на выходе схемы 9.3 «логическое И» во время каждого измерения появляется пачка тактовых импульсов, осуществляющая запуски аналого-цифрового преобразователя 5.1 (см. фиг.2) детектора минимума.The controller 9 of the measurement process in figure 3 works as follows. The signal from the output of the eddy current transducer 2 (see figure 1) is fed to the input of the amplitude or phase discriminator 9.1. From the hodographs in figure 4 it is seen that when the eddy current transducer approaches the surface of the controlled product, the amplitude and phase of its output (introduced) voltage change. When these changes reach a certain level (obviously before passing through the minimum of the output voltage of the adder 3), the discriminator 9.1 is triggered. the signal from the output of discriminator 9.1 is triggered by a single-shot 9.2, which generates a pulse with a duration sufficient to fully install the eddy current transducer on a controlled surface. This pulse is fed to one of the inputs of the circuit 9.3 "logical AND". The second input of this circuit is supplied with pulses from a clock generator 9.4, the repetition rate of which is selected so as to obtain an array of data of sufficient size for processing by the minimum detector during the measurement. As a result, at the output of the 9.3 "logical AND" circuit, during each measurement, a packet of clock pulses appears, which launches the analog-to-digital converter 5.1 (see Fig. 2) of the minimum detector.
Устройство при его осуществлении предназначено для использования в различных отраслях промышленности, конкретно там, где проводят контроль качества или сортировку изделий путем измерения кудельной электрической проводимости их материала. Для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано и изложено в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления. В настоящее время изобретение испытано при модернизации вихретокового структуроскопа ВЭ-26НП, измеряющего удельную электрическую проводимость цветных металлов и сплавов в диапазоне от 5 до 62 МСм/м с подавлением мешающего влияния изменений зазора между вихретоковым преобразователем и поверхностью контролируемого материала до 0,5 мм.The device during its implementation is intended for use in various industries, specifically where quality control or sorting of products is carried out by measuring the tow electrical conductivity of their material. 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 during the modernization of the eddy current structuretroscope 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 the gap between the eddy current transducer and the surface of the controlled material up to 0.5 mm.
Преимущество изобретения состоит в том, что возможность реализации измерения удельной электрической проводимости независимо от зазора значительно повышает надежность контроля качества и сортировки материалов.An advantage of the invention is that the ability to measure electrical conductivity independently of the gap significantly increases the reliability of quality control and sorting of materials.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104503/28A RU2363942C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Device to measure electrical conductivity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008104503/28A RU2363942C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Device to measure electrical conductivity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2363942C1 true RU2363942C1 (en) | 2009-08-10 |
Family
ID=41049667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008104503/28A RU2363942C1 (en) | 2008-02-11 | 2008-02-11 | Device to measure electrical conductivity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2363942C1 (en) |
Cited By (1)
| 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 |
-
2008
- 2008-02-11 RU RU2008104503/28A patent/RU2363942C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7423424B2 (en) | Method and apparatus for the non-destructive and contactless detection of faults in a test piece which is moved relative to a probe | |
| CN103257181B (en) | Sheet metal defect detecting device and method under a kind of high-speed motion state | |
| US3620069A (en) | Method and apparatus for measuring the damping characteristics of a structure | |
| RU2363942C1 (en) | Device to measure electrical conductivity | |
| RU2401425C1 (en) | Method for automatic control of particle size in stream of material | |
| US3544893A (en) | Apparatus for noncontact measurement of semiconductor resistivity including a toroidal inductive coil with a gap | |
| RU2194976C1 (en) | Device measuring conductivity | |
| CN106442712B (en) | A kind of device and method of automatic calibration EDDY CURRENT sensitivity | |
| RU2548602C1 (en) | Method and device of automated monitoring of technical condition of electrical equipment | |
| KR20150143200A (en) | Measurement apparatus and measurement method of phase angle for electrical conductivity meter of metals | |
| RU2478945C1 (en) | Electromagnetic testing method of mechanical fastening strength of seats of transport vehicles | |
| SU1670371A1 (en) | Eddy-current method and device two-parameter quality control of articles with electroconductive coating | |
| RU2677081C1 (en) | Eddy current measuring system to control quality and thickness of hardening coatings on metal basis | |
| SU1562680A1 (en) | Eddy-current method of determining thickness of coatings | |
| US20230003502A1 (en) | System and method for measuring a deformation of a structure of an aircraft | |
| Zhmud et al. | Modern ways of high-precision frequency measurements | |
| SU828062A1 (en) | Method and device for electromagnetic checking | |
| SU1095059A1 (en) | Method and device for non-destructive checking of electroconductive articles | |
| RU2584719C1 (en) | Digital method of measuring parameters of piezoelectric elements | |
| SU968732A1 (en) | Eddy-current flaw detector | |
| RU2315295C1 (en) | Electromagnet-acoustic device | |
| SU1670577A1 (en) | Eddy current device to check the product's thickness and electromagnetic properties | |
| SU1161863A1 (en) | Electromagnetic measuring device | |
| SU1170339A1 (en) | Method of eddy current check of ferromagnetic metal objects | |
| RU45532U1 (en) | ANALYZER BASED ON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100212 |