SU1374120A1 - Способ измерени относительной величины удельной электрической проводимости электропровод щих изделий и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение может быть использовано при контроле изделий в зонах сварочных швов, где требуетс  измерить не абсолютное значение удельной электрической проводимости, а относительную величину ее изменени , возникшую после сварки. Устройство, реализунмцее способ, содержит генератор 1 переменного тока, коммутаторы 4 и 5, накладной вихретоковый преобразователь 6 с катушками 7 и 8, усилитель 9, амплитудный детектор 10, генератор 11 тактовых импульсов, блоки 12...15 пам ти, блоки 16...18 вычитани , масштабный преобразователь 19, блок 21 делени , индикатор 23 и блок 24 управлени . В устройство введены генераторы 2 и 3 переменного тока, масштабный преобразователь 20, экспоненциальный функциональный преобразователь 22, компаратор 25 и i (Л

Description

со

13741

блок 26 световой индикации. Предложенные способ и устройство позвол ют повысить точность измерени , поскольку результат измерени  не зависит от параметров функции преобразовани  измерительного устройства. Получение нулевого сигнала на эталонном участке контролируемого издели  по звол ет

адаптироватьс  к услови м измерений, устранить вли ние таких мешающих факторов, как отличи  геометрии и формы эталонных образцов от контролируемого издели . При этом нет необходимости в изготовлении эталонных образцов и их аттестации. 2 с.п.

ф-ЛЫ, 1 Ш1.

1

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  относительной величины удельной электрической проводимости материалов и изделий, например при контроле изделий в зонах сварочных швов, где требуетс  измерить не абсолютное значение удельной электрической проводи- мости, а относительную величину ее изменени , возникшую после сварки, или при отбраковке заготовок деталей по марке материала, проводимой путем измерени  отклонени  удельной элек- тричаской проводимости контролируемо заготовки от эталонной.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

На чертеже изображена структурна  схема устройства измерени .

Устройство содержит генераторы 1- 3 переменного тока, коммутаторы 4,5, накладной викретоковый преобразователь 6 с возбуждающей 7 и измери- тельной 8 катушками, усилитель 9, амплитудный детектор 10, генератор тактовых импульсов 11, блоки пам ти 12- 15, блоки вычитани  16-18, масштабны преобразователи 19,20, блок делени  21, экспоненциальный функциональный преобразователь 22, индикатор 23, блок управлени  24, компаратор 25, блок световой индикации 26.

Способ осуществл етс  следующим образом.

В первом такте измерени  на поверхность этапон ного участка контролируемого издели  устанавливают вихрето- ковый преобразователь, возбуадаемый током частотой со, . Выходной сигнал вихретокового преобразовател  зави

сит от величины обобщенных параметров

ft и &i :

2h

/3,т R-((5 , ОС - (1)

fU,

41

10 Гн/м,

где R - радиус вихретокового преобразовател  (м) i

эт удельна  электрическа  проводимость эталонного участка контролируемого издели  (см/м);

h - рассто ние от вихретокового преобразовател  до поверхности участка контролируемого издели  (м).

Зависимость выходного сигнала вихретокового преобразовател  от величины In р при различных значени х ti, может быть в широком диапазоне /3 -аппроксимирована линейным выражением. Тогда выходной сигнал в первом такте измерени  будет иметь вид

и,а,.

(2)

где а

о

- параметры функции преобразовани  устройства, реализующего способ,  вл ющиес  функцией дестабилизирующих факторов, например, температуры окружающей среды, параметра и других.

Полученное значение U, запоминают. Во втором такте вихретоковый преобразователь возбуждают током частотой COi со, п, где п 1. Тогда согласно (1) 7 р9т- -Гп, где fii - значение

обобщенного параметра дл  эталонного параметра дл  эталонного участка контролируемого издели  во втором такте измерени . Таким образом, во втором такте измерени  выходной сигнал равен

,1п(| 4п)+ад.

(3)

Значение U запоминают. В третьем такте измерени  вихретоковый преобразователь возбуждают током СО О, /п и выходной сигнал

,ln(,/ )+а,.

(4)

Формируют сигнал ,. Если и равно нулю, то зависимости U. f(ftj) действительно будут описы- ватьс  уравнени ми (2-4). В противном случае сигнал U отличен от нул . Дл  получени  заданного вида зависимостей (2 - 4) примен ют частоту питани  СО, пропорционально величине и и вновь провод т три такта измерени  на эталонном участке контролируемого издели . Вновь определ ют величину U. Изменени  частоты возбуждающего вихретоковый преобразователь тока производитс  до тех пор, пока величина U не будет равна нулю с заданной точностью. Установив частоту СО, , на которой в диапазоне (f, ) выходной сигнал описываетс  линейным уравнением заданного вида , переход т к операции измерени  относительной величины удельной электрической проводимости исследуемого

участка контролируемого издели .

Дл  этого вихретоковый преобразователь возбуждают током найденной частоты СО, и устанавливают на исследуемый участок контролируемого издели .- Выходной сигнал U4 определитс  в виде

,1п,„ +а.

(5)

где 3 иссл Р

Величину и запоминают. Реша  систему уравнений (2 - 5), получим выражение

СЗ иссл , (U4-U,)21n п

3 -Ь

(и,-и,)

(6)

Таким образом, преобразу  зафиксированные значени  U,, U, U,, U согласно правой части выра ;:ени  (6), пос

10

15

20 25 -JQ

40

50

5

лучим относительную величину удельной электрической проводимости контролируемого участка издели . Полученный результат не зависит от значений параметров функции преобразовани  и не требует мер по их стабилизации.

В первом такте измерени  устройством , реализующим способ, генератор 1 питает через коммутатор 4 возбуждающую катушку 7 вихретокового преобразовател  6 током частоты со, . Наведенные в эталонном участке контроли- руемо.го издели  (на чертеже не показано ) вихревые .токи возбу здают в измерительной катушке вихретокового преобразовател  6 напр жение U, , которое усиливаетс  усилителем 9, детектируетс  амплитудным детектором

10и через коммутатор 5 записываетс  в блок пам ти 12. Работой коммутаторов 4 и 5 управл ет генератор тактовых импульсов 11. Во втором такте измерени  генератор тактовых импульсов

11на вход коммутатора 4 подключает генератор 2 с возбуждающей частотой

СО 1 СО, п, где п 1, а выход коммутатора 5 подключает к блоку пам ти

13, где запоминаетс  амплитуда напр жени  Uj с измерительной катушкой 8 вихретокового преобразовател  6. В третьем такте измерени  генератор тактовых импульсов 11 подключает на вход коммутатора 4 выход генератора 3 с возбуждающей частотой СО, а, /п, а выход коммутатора 5 подключает к блоку пам ти 14, где амплитуда напр жени  и с измерительной катушкой 8 вихретокового преобразовател  6. В этом такте измерени  генератор тактовых импульсов 11 ждет управл ющего сигнала от двухуровневого компаратора 25. Управл ющий сигнал формируетс  на выходе третьего блока 18, в виде ,, на входы которого поступают сигналы с первого блока пам ти 12 первый масштабный преобразователь 19, второго блока пам ти 13 и третьего блока пам ти 14. Если и отлично от нул , что возможно при аппроксимации в заданном диапазоне изменени  двухчленной линейной функцией с большей погрешностью, то компаратор 25 не срабатывает и генератор тактовых импульсов 11 продолжает работать в автоматическом режиме. Сигнал U воздействует на блок управлени  24 (включает в себ  в одном из вариантов усилитель и полупроводниковый элемент вариатор, величина сопротивлени  которого зависит от приложенного напр жени ). Блок управлени  24 одновременно мен ет частоту выходных сигналов всех генераторов 1-3 пропорционально величине Вновь генератор тактовых импульсов 11, работающий в автоматическом режиме , проводит три такта измерени  и в блоках пам ти 12-14 по вл ютс  новые значени  U,, -U, . Описанные операции автоматически повтор ютс  до тех пор, пока на выходе третьего блока 18 не по витс  нулевой сигнал с заданной точностью. Нулевой сигнал U через компаратор 25 выводит генератор тактовых импульсов 11 из автоматического режима. При этом коммутато15 измерени . Получение нулевого сигнала на эталонном участке контролируемого издели  позвол ет адаптироватьс  к услови м измерени , устранить вли ние некоторых мешающих факторов, нары 4 и 5 переключатс  в положение, 20 пример отличи  геометрии и формы эта

соответствующее первому такту измерени , в блоках пам ти 12-14 останутс  сигналы и,-Uj, соответствующие нулевому сигналу и. В блоке световой индикации 26 загоритс  лампочка сигнализирующа  об окончании работы на эталонном участке контролируемого издели . После этого вихретоковый преобразователь 6 устанавливают на контролируемый участок издели . Амплитуда возникшего на измерительной отметке 8 вихретокового преобразовател  6 напр жени  U после идентичных с напр жени ми и,-, преобразований запоминаетс  в блоке пам ти 15. Выходные сигналы блоков пам ти 12-15 поступают в блоки 16 и 17, причем сигналы и, и и4 поступают на вход блока вычитани  16, а сигналы

и, и и на вход блока вычитани  17. Выходные сигналы блоков вычитани  16 и 17 поступают на блок делени  21, где формируетс  сигнал, равный частотному от делени  сигналов (U,-U) и (,). Выходной сигнал блока 21, пройд  через второй масштабный преобразователь 20 с коэффициентом преобразовани  21п п и экспоненциальный функциональный преобразователь 22,

1 тт 1 (U4-UJ21nn формируетс  в виде -, ,

который поступает на индикатор 23. Показани  индикатора считываютс  только при наличии сигнала индикаторной лампочки.

Способ измерени  и устройство дл  его осуществлени  позвол ют повысить точность измерени  относительной удельной электрической проводимости материала, поскольку результат измерени  не зависит от параметров функции преобразовани  измерительного устройства (.а, а,). Особенно эффективно проводить измерени  в экстремальных услови х, когда параметры функции преобразовани , определенные

при калибровке устройства ввиду вли ни  внешних факторов и неизмер емых параметров контролируемого издели  могут существенно отличатьс  от реальных, при которых производ тс 

измерени . Получение нулевого сигнала на эталонном участке контролируемого издели  позвол ет адаптироватьс  к услови м измерени , устранить вли ние некоторых мешающих факторов, например отличи  геометрии и формы эта

лонных образцов о т контролируемого издели , а кроме того, не требует изготовлени  эталонных образцов и их аттестации.

Способ может быть использован дл  измерени  абсолютной величины СГ , Однако в этом случае требуетс  знание значени  6, .

Claims (2)

1. 30 Формула изобретени 

   1, Способ измерени  относительной величины удельной электрической проводимости электропровод щих изделий, включающий установку накладного вихретокового преобразовател  на эталонный участок поверхности контролируемого издели , три такта измерени  выходного сигнала U,, U, U вихрето

   кового преобразовател , в первом из которых вихретоковый преобразователь возбуждают током частотой cOi , во втором - током частотой w со, п, затем вихретоковый преобразователь устанавливают на исследуемьш участок поверхности контролируемого издели , возбуждают вихретоковый преобразователь током частоты со, , измер ют его выходной сигнал и определ ют величину контролируемого параметра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерений, в третьем такте измерени  при положении вихретокового преобразовател  на эталонном участке контролируемого

   издели  возбуждают преобразователь током частотой и со, /п формируют сигнал ,, итерационно измен ют частоту возбуждающего тока

   до тех пор, пока величина U не будет равна нулю, а относительную величину удельной электрической проводимости электропровод щих изделий определ ют gnccA 1 (.)21п п

   по формуле

   1

   а,, (и,-и,)

   где соответственно значени  удельной электрической проводимости материала исследуемого и эта лонного участков контролируемого издели ; и - результат измерени  амплитуды выходного сигнала накладного вихретокового преобразовател  при установке его на исследуемый участок контролируемого издели .
2. 2. Устройство дл  измерени  относительной величины удельной электрической проводимости электропровод - щих изделий, содержащее последовательно соединенные генератор, коммутатор , накладной вихретоковый преобразователь , состо щий из возбуждающей и измерительной катушек, усилитель , амплитудный детектор, второй коммутатор, четыре блока пам ти, три первых из которых подключены к выходу второго коммутатора, а также генератор тактовых импульсов, выход ко- торого соединен с управл ющим входом обоих коммутаторов, три блока вычитани , входы двух из которых непосредственно соединены с выходами блоков пам ти, масштабный преобразователь , блок управлени , блок делени , индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени 

   0

   5

   Q

   5

   точности измерений, оно снабжено двум  дополнительными генераторами, вторым масштабным преобразователем, экс- , поненциальным функциональным преобразователем , компаратором и блоком cвefoвoй индикации, причем выход первого блока пам ти соединен с первым входом первого блока вычитани  и через первый масштабный преобразователь с первым входом третьего блока вычитани , выход второго блока пам ти соединен с первым входом второго блока вычитани  и вторым входом третьего блока вычитани , выход третьего блока пам ти соединен с вторым входом второго блока вычитани  и третьим входом третьего блока вычитани , а выход четвертого блока пам ти, вход которого соединен с выходом второго коммутатора, соединен с вторым входом первого блока вычитани , выход которого соединен с первым входом блока делени , другой вход которого соединен с выходом второго блока вычитани , выход блока делени  через последовательно соединенные масштабный преобразователь и экспоненциальный функциональный преобразователь соединен с входом индикатора, а выход третьего блока вычитани  соединен с входом блока управлени  и входом компаратора, при этом выход блока управлени  соединен с управл ющими входами трех генераторов, а выход компаратора соединен с управл ющим входом генератора тактовых импульсов и входом блока световой индикации.