SU752177A1 - Устройство дл определени измерений электропроводности - Google Patents

Description

.54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ

t

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано в установках дл  бесконтактного определени  измерений электропроводности , например, при регистрации фазовых переходов в твердых телах и в исследовани х сверхпроводимости , в том числе высокотемпературной , при неразрушающем контроле и испытании деталей и материалов, а также в области дефектоскопии, и в геолого-поисковых работах.

Дл  измерени  составл к цих комплексных сопротивлений используютс  мостовые устройства переменного тока. Достоинствами таких измерительных устройств  вл ютс  высока  чувствительность и точность измерений.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, которое содержит мост переменного тока, источник питани  моста, модул тор, избирательный усилитель,образуемый усилителем высокой частоты и избирательной линейной цепью, а также детектор, усилитель низкой частоты, два реверсивных двигател  и фазовращатель. Выход моста подключен к входу избирательного усилител , состо щего из ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

усилител  высокой частоты и линейной избирательной цепи, выход которого соединен с входом детектора. Выход

с детектора через усилитель низкой частоты подключен к обмоткам управлени  реверсивЕ ых двигателей. Переменное напр жение модул ции подключено к входу питани  одного из реверсивJQ ных двигателей, к входу модул тора и к входу фазовргицател , выход которого подключен к питающему входу второго реверсивного двигател  Г .

Однако это устройство имеет р д

15 серьезных недостатков. Так, при определении изменений электропроводности в измерительном плече моста, малейшие изменени  .температуры или геометрии измерительной индуктивности и кабел  ее подсоединени  к мосту вызывают по вление некоторого паразитного сигнала. Этот сигнал может быть сравним с полезным сигналом , возникающим благодар  вносимому исследуемым объектом изменению сопротивлени  измерительной индуктивности. Этот недостаток значительно снижает стабильность работы и разрешающую способность устройства.

Claims (1)

1. 30 Так, например, при определении небольших изменений электропроводност при температуре жидкого азота и ниже , вли ние изменений реактивньк составлжощих элементов плечей моста обусловленных паразитными изменени  ми импедансов датчиков и исследуемо го объекта в зависимости от температуры и геометрии может полностью замаскировать измер емые изменени  электропроводности исследуемого объекта. Кроме того, использование в качестве индикатора амплитуды и фазы реверсивных двигателей значительно снижает быстродействие устройства, так как электромеханические системы индикации  вл ютс  относительно мед ленно действующими. Цель изобретени  - повышение ста бильности, разрешающей способности и быстродействи  устройства. Поставленна  цель Достигаетс  тем, что в устройство дл  определени  изменений электропроводности, содержащее мост переменного тока, плечи которого выполнены в виде ком плексных сопротивлений, включенных симметрично относительно источника питани  моста, детектор, подключенный через избирательный усилитель к выходу моста, модул тор, подсоединенный к одному из плеч моста, а также индикатор амплитуды и фазы, введены элемент выборки-хранени , определитель минимумов огибающей переменного напр жени  и компаратор уровн  нул , причем выход детектора подключен к аналоговому входу элемента выборки-хранени  и к входу определител  минимумов, выход последнего соединен с управл ющим входом элемента выборки- хранени , и с одним из входов упом нутого индикатора , к двум другим входам которого подключены, соответственно, выход элемента выборки-хранени  и выход компаратора, соединенного своим входом с модул тором. На чертеже представлена блок-схем предлагаемого устройства.. К выходу моста 1 через избиратель ный усилитель 2 подключен детектор выход которого подключен к аналоговому входу элемента 4 выборки- хране ни  и к входу определител  5 минимумов огибающей переменного напр жени  Выход последнего соединен с управл ю щим входом элемента 4 выборки-хранени , и с одним из входов индикатора 6 амплитуды и фазы, к двум другим входам которого подключены соответственно , выход элемента 4 выборки хранени  и выход компаратора 7, соединенного своим входом с модул тором 8. При этом, последний подключен так к одному из плечей моста. Плечи мост переменного тока этого устройства вы полнены в виде комплексных сопротивлений 9,10,11,12, попарно образующих два последовательных резонансных контура , включенных симметрично относительно подсоединенного источника питани  моста 1. Индуктивность с-дного из этих контуров  вл етс  измерительной . Устройство работает следующим образом. Переменное напр жение V синусоидальной формы с частотой f, поступающее на мост от источника питани , вызывает на комплексных сопротивлени х 9 и 12 моста соответствующие напр жени  Vj и V4. Комплексные сопротивлени  9 (Z), 10 (Zg), 11 (Za), 12 (Z.} t образующие два контура резонанса тока, предварительно настраиваютс  так, что их резонансные частоты равны или близки к частоте f напр жени  V, причем соотношени  составл ющих комплексных сопротивлений сим /1етрично расположенных плечей моста практически идентичны. Если один из реактивных параметров плеча, например, плеча 11 образованного комплексным сопротивлением, моста, модул руетс  модул тором 8 с частотой ffj i f, то на выходе моста по вл етс  переменное напр жение , модулированное по амплитуде. В моментах времени t, когда в процессе модул ции 0 Z 2 3т Zj, ( tg ) , выполн ютс  услови  равновеси  моста . В этих моментах времени огибающа  переменного напр жени  на выходе моста принимает свое минимальное значение. Переменное модулированное напр жение с выхода моста через избирательный усилитель 2 подаетс  на амплитудный детектор 3. Продетектированное напр жение вместе с его посто нно составл ющей поступает на вход определител  5 минимумов огибающей переменного напр жени  и на вход элемента 4. В моменты фиксации минимального значени  продетектированного переменного напр жени  на управл ющий вход элемента 4 поступает сигнал управлени  с выхода определител  5. Минимальные значени  продетектированного напр жени  с выхода элемента выборки-хранени  подаютс  на индикатор б, где происходит их измерение. Индикатор б представл ет собой малоинерционный, например электронный, измеритель напр жени  и фазы. Определение изменени  электропроводности исследуемого объекта происходит следующим образом. Измерительный объект помещаетс  вблизи выносной измерительной катушки индуктивности, представл ющей собой измерительное плечо моста. Эта измерительна  катушка включаетс  в мост через кабель подсоединени . Изменение электропроводности исследуемого объекта вызывает изменение активной составл кхаей комплексного сопротивлени  измерительного .плеча моста. ВоэнИкаг-ощий при этом разбаланс моста увеличивает минималь ное значение продетектированного переменного напр жени , которое измер етс  индикатором 6. Таким оОразом , индикатором б оцениваетс  измерение электропроводности исследу емого объекта. В практических услови х в большинстве случаев при определении изме нени  электропроводности измер емого объекта одновременно с этим изменением происходит изменение реактивной составл ющей плеч моста, что обуслав ливаетс  р дом причин. Так, кроме вносимой исследуемым объектом активной составл ющей комплексного сопротивлени  в цепи катушки измерительного плеча, в эту цепь может вноситьс  также реактивна  составл ю ща . Вследствие температурных и меха нических воздействий могут измен тьс также емкость кабел  подключени  измерительной катушки к мосту и другие реактивные параметры включенных в плечи моста элементов. Предлагаемое устройство исключает вли ние этих паразитных изменений параметров моста на его стабильность и разрешающую способность. Это осуществл етс  благодар  тому, что при модул ции в определенных пределах одного из реактивных параметров моста в некоторых моментах выполн етс  условие ,. Глубина модул ции реактивного параметра одного из плеч моста выбираетс в зависимости от пределов паразитных изменений реактивных параметров моста . В зависимости от величины паразитного изменени  реактивных составлйющих отдельных плеч моста, фаза момента времени tj,, при котором выполн етс  уравнение, измен етс  по отношению к фазе модул ции. Следовательно , относительно модул ционного сигнала измен етс  также фаза минимума продетектированного напр жени , получаемого с выхода амплитуд ного детектора 3. Эта фаза определ етс  индикатором 6, на входы которого поступает сигнал с выхода определител  5 и через компаратор 7 нулевого уровн  - сигнал с модул тора 8. Измерение этой фазы предусмотрено дл  удобной предварительной балансировки моста, а также дл  контрол  характера и степени изменени  реактивных параметров плеч моста в ходе определени  изменени  электропроводности исследуемого объекта. В предлагаемом устройстве отсутствуют инерционные индикаторы амплитуды и фазы электромеханического типа, фазовращатель и др., что кроме упрощени  устройства, повышает его быстродействие и надежность работы. Формула изобретени  Устройство дл  определени  изменений электропроводности, содержащее мост переменного тока, плечи которого выполнены в виде комплексных сопротивлений , включенных симметрично относительно источника питани  моста, детектор, подключенный через избирательный усилитель к выходу моста, модул тор, подсоединенный к одному из плеч моста, а также индикатор амплитуды и фазы, отличающеес  тем, что, с целью повышени  стабильности, разрешающей способности и быстродействи , в него введены элемент выборки-хранени , определитель минимумов огибагацей переменного напр жени  и компаратор уровн  нул , причем выход детектора подключен к аналоговому входу элемента выборкихранени  и к входу определител  минимумов , выход последнего соединен с управл ющим входом элемента выборкихранени  и с одним из входов упом нутого индикатора, к двум другим входам которого подключены, соответственно , выход элемента выборки-хранени  и выход компаратора, соединенного своим входом с модул тором. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Гриневич Ф.Б. О построении модул ционных автоматических мостов переменного тока с амплитудно-фазовым детектированием. - Измерительна  техника, 1962, с. 41-44.