SU1165961A1

SU1165961A1 - Device for measuring specific resistance of non-magnetic materials

Info

Publication number: SU1165961A1
Application number: SU833653553A
Authority: SU
Inventors: Яков Аронович Крафтмахер
Original assignee: Kraftmakher Yakov A
Priority date: 1983-10-17
Filing date: 1983-10-17
Publication date: 1985-07-07

Abstract

УСТР( ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее. широкополосный усилитель, дифферен- циальный датчик удельного злектросопротивлени в цепи обратной св зи усилител .и цифровой частотомер, подключенный к усилителю, отличающеес тем, что, с целью упрощени и ускорени измерений, оно снабжено регулируемьи ч стот онезависимым фазовращателем включенным между выходом датчика удельного злектросопротивлени и входом усилител , фазовый сдвиг tf в фазовращателе установлен в соответствии с соотношением Cfiqrcl() где d - диаметр oбpaзцa ei - рассчитанна численно и табу (Л лированна функци величины igcp .DEV (for measuring the specific electrical resistance of non-magnetic materials), containing a broadband amplifier, a differential sensor of electrical resistance in the feedback circuit of the amplifier, and a digital frequency meter connected to the amplifier, which was designed to simplify and speed up measurements, to simplify and speed up measurements, to simplify, accelerate measurements, to make them easy to measure and to accelerate measurements, in order to simplify and speed up measurements, in addition to simplify, accelerate measurements, to make and simplify measurement, to make measurements, to simplify and accelerate measurements, to make them easier and more rapid, to read, to make measurements, to simplify and accelerate measurements, in the process, to simplify and accelerate measurements, they have to be connected to the amplifier, and the digital frequency counter is frequency independent phase shifter connected between the output of the resistivity sensor and the amplifier input, the phase shift tf in the phase shifter is set in accordance with the ratio Niemi Cfiqrcl () where d - diameter obpaztsa ei - the calculated numerically and taboo (L-regulation function of the magnitude igcp.

Description

9д СЛ9d SL

3 г3 g

9д 9e

ХX

22

и 1 Изобретение относитс к области измерений физических свойств материалов , конкретно к измерени м удел ного сопротивлени немагнитных веществ , и может быть использовано дл определени удельного сопротивлени металлов, сплавов, полупровод ников и электролитов, а также дл контрол чистоты металлов по остато ному удельному сопротивлению. Известно устройство дл бесконтактного измерени удельного сопротивлени , основанное на возбуждении в образце вихревых токов, в частнос ти автогенераторное устройство. ТаКое устройство представл ет собой автоколебательную систему, в которо входное воздействие измерительного преобразовател приводит к изменени амплитуды, частоты или фазы генерируемых колебаний. Это устройство с вихретоковьм датчиком примен етс дл определени удельного сопротивлени среды. Амплитуда напр жени на колебательном контуре генератора О зависит от вносимого в контур актив ного сопротивлени , которое опреде (л етс удельным сопротивлением сред Устройство градуируетс по образцам с известным удельным сопротивлением 1 . Недостатком данного устройства вл етс отсутствие пр мого цифрового отсчета измер емого удельного сопротивлени и необходимость использовани эталонных образцов. Наиболее близким к изобретению пр технической сущности вл етс устройство дл бесконтактного измерени удельного электросопротивлени немагнитных материалов, содер жащее широкополосный усилитель, дифференциальный датчик удельного электросопротивлени в цепи обратной св зи усилител и цифровой частотомер , подключенный к усилителю. Устройство используетс дл разбраковки металлических прутков по вели чине сопротивлени , изменени которого вызываютс наличием продольных трещин. В одну из катушек диффе ренциального датчика помещаетс иcпытye ЯJй образец, а во вторую эталонный .При одинаковых образцах выходное напр жение датчика равно нулю и колебани в схеме не возникают . Различие образцов приводит к возникновению автоколебаний 2. 612 Недостатками известного устройства вл ютс отсутствие пр мого цифрового отсчета измер емого удельного сопротивлени и необходимость в эталонных образцах. Целью изобретени вл етс упрощение и ускорение измерений. Указанна цель достигаетс тем, что устройство дл измерени удельного электросопротивлени немагнитных материалов, содержащее широкополосный усилитель, дифференциальный датчик удельного-.электросопротивлени в цепи обратной св зи усилител и цифровой чисиготомер, подключенный к усилителю, снабжено частотно-независимым фазовращателем, включенным между выходом датчика удельного электросопротивлени и входом усилител , а фазовый сдвиг (С) в фазовращателе установлен в соответствии с соотношением Cf arct(), где d - диаметр образца; tf- - рассчитанна численно и табулированна функци величины . На чертеже приведена блок-схема устройства. Устройство содержит широкополосный усилитель 1, дифференциальный датчик 2 удельного сопротивлени , частотно-независимьй фазовращатель 3, цифровой частотомер 4. К выходу усилител 1 подключены первичные обмотки датчика 2 удельного сопротивлени , вторичные обмотки которого присоединены к частотно-независимому фазовращателю 3, а выход последнего подключен к входу усилител 1. Устройство работает следующим образом. Без образца выходное напр жение датчика 2 равно нулю, так что автоколебани в системе не возникают. При помещении испытуемого образца внутрь рабочей катушки датчика 2 возникает выходное напр жение датчика , фаза которого зависит от удельного сопротивлени образца. Дл цилиндрических образцов справедливо соотношение - . p -n - f/ otlg-.Cf, где j3 - удельное сопх отивление образца , мкОмСм;and 1 The invention relates to the field of measurement of the physical properties of materials, specifically to measurements of the effective resistance of non-magnetic substances, and can be used to determine the resistivity of metals, alloys, semiconductors and electrolytes, as well as to control the purity of metals on the residual resistivity. A device for contactless measurement of resistivity, based on the excitation of eddy currents in a sample, in particular an auto-oscillator device, is known. Such a device is a self-oscillating system in which the input action of the measuring transducer leads to a change in the amplitude, frequency or phase of the generated oscillations. This device with an eddy-current sensor is used to determine the resistivity of the medium. The voltage amplitude on the oscillating circuit of the generator O depends on the active resistance introduced into the circuit, which is determined by the resistivity of the media. The device is graduated on samples with a known resistivity 1. The disadvantage of this device is the absence of a direct digital reading of the measured resistivity the need to use reference samples. The closest to the invention of the technical nature is a device for contactless measurement of specific electrical non-magnetic materials, a broadband amplifier, a differential sensor of electrical resistivity in the feedback circuit of the amplifier and a digital frequency meter connected to the amplifier. The device is used for screening metal rods according to the magnitude of the resistance, the changes of which are caused by the presence of longitudinal cracks. A potential sensor is placed in the potential sensor, and the reference sample is placed in the second. For identical samples, the output voltage of the sensor is zero and the oscillation in c eme not occur. The difference in samples leads to self-oscillations of 2. 612 The disadvantages of the known device are the lack of a direct digital reading of the measured resistivity and the need for reference samples. The aim of the invention is to simplify and speed up measurements. This goal is achieved in that the device for measuring the electrical resistivity of non-magnetic materials, containing a broadband amplifier, a differential sensor of electrical resistivity in the feedback circuit of the amplifier, and a digital meter connected to the amplifier, is equipped with a frequency-independent phase shifter connected between the output of the electrical resistivity sensor and the input of the amplifier, and the phase shift (C) in the phase shifter is set in accordance with the ratio Cf arct (), where d is the sample diameter; tf- - calculated numerically and tabulated function of magnitude. The drawing shows a block diagram of the device. The device contains a broadband amplifier 1, a differential resistivity sensor 2, a frequency-independent phase shifter 3, a digital frequency meter 4. The output windings of the specific resistance sensor 2 are connected to the output of amplifier 1, the secondary windings of which are connected to the frequency-independent phase shifter 3 and the output of the latter is connected the input of the amplifier 1. The device operates as follows. Without a sample, the output voltage of sensor 2 is zero, so self-oscillations do not occur in the system. When a test specimen is placed inside the working coil of sensor 2, an output voltage of the sensor arises, the phase of which depends on the resistivity of the sample. For cylindrical samples, the ratio is. p -n - f / otlg-.Cf, where j3 is the specific resistance of the sample, µOsM;

33

d - диаметр ооразца, см; d is the diameter of an oraz, cm;

f - частота тока в первичных обмотках , кГц;f is the current frequency in the primary windings, kHz;

Cj - сдвиг фаз между током в первичных обмотках и выходным напр жением датчика; oi - расснйтанна численно и табулированна функци , величины tgtp D Cj is the phase shift between the current in the primary windings and the output voltage of the sensor; oi - numerically numerical and tabulated function, tgtp D values

Дл возникновени автоколебаний полный фазовый сдвиг в цепи обратной св зи автогенератора должен быть равен нулю. В данном случае это означает , что фазовый сдвиг, вносимый датчиком удельного сопротивлени , должен быть равен по величине и противоположен по знаку фазовому сдвигу в фазовращателе 3. Частотнонезависимый фазовращатель 3 устанавливаетс заранее так, чтобы вносимый им фазовый СДВИГ удовлетвор л соотношению In order for self-oscillations to occur, the total phase shift in the feedback circuit of the oscillator must be zero. In this case, this means that the phase shift introduced by the resistivity sensor must be equal in magnitude and opposite in sign to the phase shift in phase shifter 3. Frequency independent phase shifter 3 is preset so that the phase shift introduced by it satisfies the relation

igq Hd /3oi.. f2)igq Hd / 3oi .. f2)

1 Так как оС вл етс однозначной1 Since OS is unambiguous

функцией величины f(f, то по известному диаметру образца всегда можно рассчитать необходимый фазовый сдвиг, а, фазовращатель 3 может быть проградуирован непосредственно в значени х диаметра образца. При ус659614 function of f (f, then the required phase shift can always be calculated from a known sample diameter, and the phase shifter 3 can be calibrated directly to the sample diameter values. With success

тановке фазовращател в соответствии с формулой (2) частота автоколебаний согласно выражению (1), чис- . ленно равна удельного сопротивлению образца и измер етс цифровым частотомером 4.In accordance with formula (2), the frequency of self-oscillations according to expression (1), is numeric. It is equal to the resistivity of the sample and is measured by a digital frequency meter 4.

Чтобы определить фазовый сдвиг, который следует установить в фазовращателе , достаточно построить 10 график зависимости с tg((c) , который рассчитьшаетс по известным зависимост м tg О) от Cf и ot от tglf. Дл измерени могут использоватьс цилиндрические образцы диаметром 5 см, длиной 3-5 см и более. При диаметре образцов 1 см угол (fсоставл ет 68, а при диаметре 1,5 см - 76°.To determine the phase shift that should be set in the phase shifter, it suffices to construct a 10 plot of dependence with tg ((c), which is calculated from the known dependences tg O) of Cf and ot of tglf. Cylindrical samples with a diameter of 5 cm, a length of 3-5 cm or more can be used for the measurement. With a sample diameter of 1 cm, the angle (f is 68, and with a diameter of 1.5 cm, 76 °.

Использование предлагаемого устройства упрощает и в несколько раз ускор ет проведение измерентШ по сравнению с расчетом удельного сопротивлени образца по формуле (1). Кроме того, по вл етс возможность автоматизировать измерени удельного электросопротивлени .The use of the proposed device simplifies and speeds up measuring several times as compared with calculating the resistivity of the sample using formula (1). In addition, it is possible to automate measurements of electrical resistivity.

Предлагаемое устройство может найти применение в исследовательской практике, и при технологическом контроле свойств материалов и изделий . по их удельному электросопротивлению.The proposed device can be used in research practice, and in the process control of the properties of materials and products. according to their electrical resistivity.

Claims

DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRIC RESISTANCE OF NON-MAGNETIC MATERIALS, containing. a broadband amplifier, a differential resistivity sensor in the feedback circuit of the amplifier and a digital frequency meter connected to the amplifier, characterized in that, in order to simplify and accelerate measurements, it is equipped with an adjustable frequency-independent phase shifter * connected between the output of the resistivity sensor and the input of the amplifier, phase the shift tf in the phase shifter is set in accordance with the relation where d is the diameter of the sample ^ eL is the numerically calculated and tabulated function of the quantity.