SU1478150A1

SU1478150A1 - Способ измерени удельной электрической проводимости немагнитных материалов и устройство дл измерени удельной электрической проводимости немагнитных материалов

Info

Publication number: SU1478150A1
Application number: SU874206192A
Authority: SU
Inventors: Алексей Рудольфович Шишкин; Виктор Николаевич Буров
Original assignee: Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1987-03-09
Filing date: 1987-03-09
Publication date: 1989-05-07

Abstract

Изобретение может быть использовано дл измерени удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Способ измерени реализован в устройстве, содержащем модул тор 1, генератор 2 переменного тока, вихретоковый преобразователь 3, усилители 4, 16, амплитудный детектор 5, фильтр (Ф) 6, сумматоры 7, 22, делительные блоки (Б) 8, 14, 24, Ф 9, 15 выделени переменной составл ющей сигнала, масштабные преобразователи 10, 26, вычитающие Б 11, 18, преобразователь 12 частоты сигнала в напр жение, Ф 13 выделени посто нной составл ющей сигнала, ключи 17, 21, Б 19 пам ти, регулируемый масштабный преобразователь 20, регулируемый источник 23 напр жени , Б 25 возведени в квадрат, индикатор 27. С целью повышени точности измерени коррекцию информативной посто нной составл ющей V_N выполн ют суммированием посто нной составл ющей информативного напр жени с корректирующим напр жением V_кор, устанавливают вихретоковый преобразователь 3 в процессе настройки на материал с известной величиной удельной электрической проводимости σ_эт, корректируют величину посто нной составл ющей информативного напр жени , измер ют скорректированную величину посто нной составл ющей информативного напр жени V_N эт 1, определ ют величину параметра A преобразовани по формуле, приведенной в описании изобретени , запоминают его значение, измер ют величину корректирующего напр жени V_кор1 и запоминают, измен ют величину мешающего воздействи , корректируют величину V_N, измер ют скорректированную величину посто нной составл ющей информативного напр жени V_N эт 2, измер ют V_кор, определ ют величину С, пропорциональную мешающему воздействию по формуле, приведенной в описании изобретени , запоминают С, устанавливают вихретоковый преобразователь 3 на контролируемый материал, корректируют величину V_N, измер ют скорректированную величину посто нной составл ющей информативного напр жени V_N км, измер ют величину корректирующего напр жени V_кор3 и определ ют удельную электрическую проводимость контролируемого материала σ км по формуле, приведенной в описании изобретени . 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Description

1

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл измерени уделной электрической проводимости немаг нитных материалов и изделий.

Целью изобретени вл етс повышение точности измерени .

На чертеже представлена функциональна схема устройства дл измере- ни удельной электрической проводимости немагнитных материалов. .

Устройство содержит соединенные последовательно модул тор 1, генератор 2 переменного тока, вихретоковый преобразователь 3, первый усилитель 4, амплитудный детектор 5, первый фильтр 6 выделени посто нной составл ющей сигнала, первый сумматор 7, первый делительный блок 8, другой вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 5 через первый фильтр 9 выделени переменной составл ющей сигнала, первый масштабный преобразователь 10, первый вычитающий блок 11, другой вход которого подключен к соединенным последовательно преобразователю 12 частоты сигнала в напр жение, вход которого соединен с выходом генератора 2,вто-

рому фильтру 13 выделени посто нной составл ющей сигнала, второму дели тельному блоку 14, другой вход которого соединен с выходом преобразовател 12 частоты сигнала в напр жение через второй фильтр 15 выделени переменной составл ющей сигнала, второй усилитель 16, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора 7, входом первого ключа 17 и входом второго вычитающего блока 18, соединенные последовательно первый ключ 17 блок 19 пам ти, второй вычитающий блок 18, регулируемый масштабный преобразователь 20, второй ключ 21, второй сумматор 22, второй вход которого соединен с регулируемым источником 23 напр жени , третий делительный блок 24, другой вход которого соединен с выходом первого сумматора 7, блок 25 возведени в квадрат, второй масштабный преобразователь 26 и индикатор 27.

Устройство, реализующее способ измерени , работает следующим образом .

Вихретоковый преобразователь 3 за- питывают от генератора 2 переменного

тока с частотою . Модул тор 1 модулирует частоту со генератора 2, застал ее измен тьс на величину i&W с частотой Q. Выходное напр жение вихретокового преобразовател 3 усиливаетс усилителем 4, и из усиленного напр жени с помощью амплитудного детектора 5 выдел етс информативна составл юща . Посто нна сое- тавл юща Un выпр мленного напр жени выдел етс фильтром 6, переменна составл юща UU(Q), измен юща с с частотой 2., выдел етс фильтром 9. Коэффициенты передач фильтров 9 и 6 равны.

Сигналы Uh и йЬт(Г2) поступают на входы делительного блока 8, с выхода

блока 8 сигнал )fh -- поступает на

Un

вход масштабного преобразовател 10, коэффициент передачи которого равен двум. С выхода масштабного преобразовател 10 сигнал 2Э6,, поступает на первый вход вычитающего блока 11, на другой вход которого поступает сигнал , сформированный из выходного сигнала генератора 2. Выход генератора 2 подключен также к преобразователю 12 частоты сигнала в напр жение. Сиг нал на выходе преобразовател 12 пр мо пропорционален частоте входного сигнала и описываетс выражением , где К - коэффициент преобразовани ; U1 - значение частоты вы- входного сигнала в данный момент времени. .

Сигнал Unp поступает одновременно на фильтры 13 и 15. Напр жение на вы ходе фильтра 13, выдел ющего посто нную составл ющую, пропорциональную величине СО, напр жение на выходе фильтра 15, выдел ющего переменную составл ющую, измен ющуюс с часто- той S2, пропорционально величине А СО. Выходы фильтров 13 и 15 подключ-ены к входам делительного блока 14. Коэффициенты передачи фильтров 13 и 15 равны, поэтому ка выходе устройства

ДСО 14 будет сигнал Эеш --- , который

подаетс на второй вход вычитающего блока 1 1 , сигнал U 29en-9et0поступает на усилитель 16.

С выхода второго усилител 16 снимаетс корректирующий сигнал Uk0p, который поступает на второй вход сумматора 7. В установившемс режиме

ико)К(,), где К - коэффициент усилени усилител 16, Если коэффициент усилени К достаточно большой, т сигнал 29Јn-%0 0 и . Тогда зависимость величины посто нной составл ющей на выходе первого сумматор 7 описываетс выражением , где а - коэффициент преобразовани .

В процессе настройки устройства вихретоковый преобразователь 3 устанавливают на материал с известной величиной удельной электрической проводимости G, размыкают второй ключ 21 и замыкают первый ключ 17. Сигнал U через замкнутый ключ 17 поступает на вход блока 19 пам ти и запоминаетс в нем.

Опорное напр жение Uon с выхода регулируемого источника 23 опорного напр жени через второй сумматор 22 поступает на второй вход третьего делительного блока 24, на первый вход которого поступает сигнал с первого сумматора 7. С выхода третьего де ,- о/U пзт

лительного блока 24 сигнал чеиоп рез блок 25 возведени в квадрат и

второй масштабный преобразователь 26

с коэффициентом передачи - постуК |Ч0и

пает на индикатор 27. Измен величину II регулируемого источника 23 опорного напр жени , добиваютс того , что индикатор 27 показывает величину (УЭт. То гда

U

n 2It-

.G,T

а.

В следующих операци х величину LTon не мен ют.

Далее размыкают первый ключ 17, замыкают второй ключ 21 и задают изменение мешающего параметра материала (если мешающий параметр - зазор, то подкладывают диэлектрическую пластинку между вихретоковым преобразователем 3 и настроечным образцом материала ) , Изменение мешающего параметра приводит к изменению величин параметров a, b и величины сигнала U . С выхода второго усилител 16 сигнал UKOn поступает на второй вход второго вычитающего блока 18, на первый вход которого поступает сигнал UKOP, хран щийс в блоке 19 пам ти. Сигнал икорг-и ко„, с выхода второго вы514

читающего блока 18 поступает на регулируемый масштабный преобразователь 20. Выходной сигнал К (Чор-Г Ц),) ГДЈ

К - коэффициент передачи регулируемого масштабного преобразовател 20, через замкнутый второй ключ 21 поступает на первый вход второго сумматора 22, на второй вход которого поступает сигнал Uon a с регулируемого источ ника 23 опорного напр жени . Сигнал UM +K(UKopi-UKOpi ) с выхода второго сумматора 22 поступает через третий длительный блок 24, на другой вход которого поступает сигнал Un эт , в блок 25 возведени в квадрат и через второй масштабный преобразователь 26-на индикатор.27 . Измен величину коэффициента преобразовани К регулируемого масштабного преобразовате- л 20, добиваютс чтобы индикатор 27 показывал величину С. В -этом случае величина К определ етс в виде

Un.

Эт-1

i-a

ЬЈ2БЈи .с.

Uxopi Кор,

В дальнейших операци х величину регулируемого масштабного преоб- разовател 20 не мен ют.

На этом операции настройки устройства измерени заканчиваютс и вихретоковый преобразователь 3 устанавливают на контролируемый матери- ал с неизвестной величиной удельной электрической проводимостиСГ .

Скорректированна посто нна составл юща информативного напр жени Uh|XM поступает на первый вход третье- го делительного блока 24. Сигнал U поступает с выхода второго усилител 16 на второй вход второго вычитающего блока 18 и второй вход сумматора 7. Сигнал C(Utop -UKOp )+a по- ступает на второй вход третьего делительного блока 24. Сигнал

Uп. км„

7Г, поступает на блок 25

(икоР, а

возведени в квадрат, а затем на вто-

рой масштабный преобразователь 26, Таким образом, индикатор 27 показывает величину G ц w, определ емую в виде

1

U,

(г (i.Di.Kj.wл

a-KXUko(4-UKopiV

Использование предлагаемого ба измерени и устройства, его

5

5 0

5

0

5

0 5

506

лизующего, позвол ет повысить точность измерени удельной электрической проводимости в услови х вли ни мешающих факторов. Введение автокоррекции информационного сигнала позволило создать услови дл калибровки устройства на одном эталонном образце материала.

Claims

Формула изобретени

I. Способ измерени удельной электрической проводимости немагнитных ма териалов, заключающийс в том, что на вихретоковый преобразователь подают напр жение переменного тока с частотой (J, которое модулируют напр жением с частотой 2, измен частоту напр жени переменного тока на величину ±ьсо, усиливают выходное напр жение -вихретокового преобразовател , выдел ют информативную посто нную составл ющую Uh усиленного выходного напр жени преобразовател , измер ют периодические с частотой Я приращени Ы1(52) выделенной информативной составл ющей и корректируют величину Uп, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени , коррекцию Uh выполн ют путем суммировани посто нной составл ющей информативного напр жени с корректирующим напр жением , измен ют величину Ukop, обеспечива равенство

Гл fT /f

относитель2 -V , SgjBb.

ное изменение амплитуды информативного напр жени ,9Јw тг - относительные изменени частоты тока, питающего вихретоковый преобразователь, устанавливают вихретоковый преобразователь в процессе настройки на материал с известной величиной удельной электрической проводимости , корректируют величину посто нной составл ющей информативного напр жени 11, измер ют скорректированную величину посто нной составл ющей информативного напр жени Un ЭТч, определ ют величину параметра а преобразовани по формуле

UAMA.-.

Кл|(0|и0(Г,т

где R - радиус большей обмотки вихретокового преобразовател ;

,0-7p,

запоминают значение параметра а преобразовани , измер ют величину коррек тирующего напр жени Ux0p и запоминают , измен ют величину мешающего воздействи , корректируют величину посто нной составл ющей информативного напр жени Un, измер ют скорректи- рованную величину посто нной составл ющей информативного напр жени U , измер ют величину корректирующего напр жени UM, определ ют величину С, пропорциональную мешающему воздействию по формуле

Un.

это.

-га

с ЗДЈШдЈзг

UKOpi UKOp,

запоминают величину С, устанавливают вихретоковый преобразователе в процессе измерени на контролируемый материал, корректируют величину посто нной составл ющей информативного напр жени Urt, измер ют скорректированную величину посто нной состав-1 л ющей информативного напр жени Un , измер ют величину корректирующего напр жени Ukop , а величину удельной электрической проводимости контролируемого материала ( определ ют по формуле

1

Uh

/- / и п км

a+C (()
2. Устройство дл измерени удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно модул тор, генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь, первый усилитель , амплитудный детектор и первы фильтр выделени посто нной составл ющей сигнала, фильтр выделени пе- ременной составл ющей сигнала, подключенный к амплитудному детектору, и первый вычитающий блок, отличающеес тем, что, с целью повышени точности измерени , в не- го введены преобразователь частоты сигнала в напр жение, второй фильтр выделени посто нной составл ющей сигнала, второй фильтр выделени переменной составл ющей сигнала, второ вычитающий блок, два сумматора, три

, 5

0

5

0

5

0 5 0 5

делительных блока, блок возведени в квадрат, второй усилитель, два масштабных преобразовател , регулируемый, масштабный преобразователь, регулируемый источник опорного напр жени , два ключа, блок пам ти и индикатор, при этом выход первого фильтра выделени посто нной составл ющей сигнала подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к второму входу первого делительного блока и первому входу третьего делительного блока, к первому входу первого делительного блока подключен выход первого фильтра выделени переменной составл ющей сигнала, выход первого делительного блока соединен через первый масштабный преобразователь с первым входом первого блока вычитани , выход генератора переменного тока соединен с входом преобразовател частоты сигнала в напр жение , выход которого соединен с входом второго фильтра выделени посто нной составл ющей сигнала и входом второго фильтра выделени переменной составл ющей сигнала, выход второго фильтра выделени переменной составл ющей сигнала соединен с первым входом второго делительного блока, выход второго фильтра выделени посто нной составл ющей соединен с вторым входом второго делительного блока, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего блока, выход первого вычитающего блока через второй усилитель соединен с вторыми входами первого сумматора и второго вычитающего блока и через первый ключ - с входом блока пам ти, выход блока пам ти соединен с первым входом второго вычитающего блока, выход которого подключен к входу регулируемого масштабного преобразовател , выход регулируемого масштабного преобразовател через второй ключ подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен регулируемый источник опорного напр жени , выход второго сумматора соединен с вторым входом третьего делительного блока, выход которого через последовательно соединенные блок возведени в квадрат и второй масштабный преобразователь подключен к индикатору.