-1; -one;
Изобретениекараетс средств испытани материалов и может 6ь1ть использовано дл бесконтактного Ьы впени ,неод- нородностей, обуславливающих изменение эгюктрических и магнитных параметров , этих материалов. Кроме того, оно позвол ет осуществл ть неразрушающий контроль физических и химических свойств материалов, св занных с их электропроводностью , и может примен тьс в ка- до честве индикатора присутстви ( зости).The invention is a means of testing materials and can be used for non-contact impurities, inhomogeneities, causing the variation of the effective and magnetic parameters of these materials. In addition, it allows non-destructive testing of the physical and chemical properties of materials related to their electrical conductivity and can be used as an indicator of presence (viscosity).
Известен токовихревой индикатор изменени электропроводности, выполненный по мостовой схеме, составленной из кату- 15 шек индуктивности и сигнализатора баланса моста t 1.The eddy current indicator of the change in electrical conductivity, made according to the bridge circuit, made up of 15 inductors and a bridge balance t1.
Недостатком такого индикатора вл етс необходимость термостатировани ка- 20 тушек индуктивностей дл сохраненн требуемой точности и разрешающей способности при регистрации изменений элек- тро- И магиитопроводностей в услови мThe disadvantage of such an indicator is the need for the thermostatting of the 20 inductance tubes to maintain the required accuracy and resolution when registering changes in electrical and magnetoconductances under conditions
изменени температуры окружающей среды. Наличие устройства термостатировани значительно усложн ет индикатор вследствие технических трудностей, обусловленных тем, что измерительна катушка- в-, л етс одновременно источником и приемником Магнитного ПОЛЯ. Более того, термостатиррваиие, с одной стороны, не позвол ет полностью исключить вли ни температуры на точность .измерений, а с другой стороны, оно не всегда возможно. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности вл етс индикатор изменений электропроводности материа- . лов, содержащий измерительный и опорными генераторы, смеситель (т.е. преобразователь частоты) и рюгистратор. Измерительный генератор снабжен автономной изме рительной катушкой индуктивности. Последн включена в измерительный CL-контур измерительного генератора, выход ко- торого подключен к одному входу смеси тел , другой вход последнего подкгаочен к опорному генератору, Который снабжен , 394 опорным CU -контуром, а выход подсоединен к регистратору. Путем выбора параметров обоих CU контуров генератор настраивают так, чтобы после смешивани генерируемых сигналов частота биений выходного сигнала соответствовала бы заданным услови м измерений и регистрации. Регистраци изменений электро- и магнитопроводностей в данном случае заключаетс в том, что наход щийс в зоне чувствитега: ности иэ мерительной катушки объект (представл ющий собой геометрически ограниченное магнитное ипи немагнитное эле.ктропрово- д щее вещество) измен ет вносимое комп лексное сопротивление CL -контура измерительного генератора и, спедоват(гльно, частоту последнего. В результате измен етс также частота биений сигнала на выходе смесител . Величина изменений частоты биений отображаетс регистратором и характеризует изменение параметров электро- и магнитопроводности исследуемого объекта. Измерительна катушка .индуктивности выполнена в виде соленоида и автонс лна помещена в электростатический экран дл устранени наводок и электростатических помех на работ; измерительного генерато ра. Катущка индуктивности СЬ -контура опорного генератора размешена rf измерительном устройстве . Однако известный индикатор не обеспечивает высокой точности и разрешающей способности при изменении окружающей температуры. Это прежде всего объ сн етс тем, что электропроводность обеих катушек индуктивностей измен етс неодинаково, что приводит к стохастической взаимной расстройке обоих контуров . Вторым фактором, вызывающим неодинаковый нагрев обеих катушек индуктавности , имеюишх различные конструкции , вл етс переменный ток, протекающий через них. Цель изобретени - упрощение конст рукции индикатора и обеспечение высокой точности и разрешающей способности его при изменении температуры окружающей среды. Эта цель достигаетс тем, что в индикаторе изменений электропроводности материалов, содержащем опорный и измерительный генераторы сигналов, включенные в их частотно-задающие контуры две катушки индуктивности, св занный с выходами генераторов смеситель и подключенный к выходу последнего регистра8 тор, катушки индуктивности геометрически вьтопнены в виде торондов, установлены коаксиапьно между собой, плоскости витков катушек ортогональны между собой, а отношет1е активных сопротавпений катушек практически равно единице. На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого индикатора; на 4иг. 2 - вариант его реализации в мостовой схеме. Индикатор содержит два генератора сигналов: измерительный 1 и опорный 2, смеситель 3, св занный с выходами генератор а 1 .и 2, регистратор 4, катушки 5 и 6 инд5ктивности, включенные в частотно-задающие контуры соответственно &-мерител1 ного и опорного генераторов 1 и 2. Эти катущки выполнены в виде тороидов , установлены коаксиально между со- бой, плоскости витков их ортогональны, сами катущки помещены в общий электростатический экран 7, а отношение их активных сопротивлений практически равно единице. Индикатор работает следующим образом . При изменении электро- или магнитопроводности геометрически ограничени1 го электропровод щего объекта, наход щегос в зоне чувствительности катущки 5 индуктивности, или при нахождении в этой зоне объекта, имеющего посто нные магнитоэлектрические параметры, iSoMnлексное сопротивление СЬ -контура измерительного генератора 1 измен етс за . счет вихревых токов, возникающих в объекте вследствие электромагнитной св зи между объектом и измерительной катушкой . В результате измен етс частота сигнала, генерируемого измерительным генерютором 1. Частота сигнала опорного генератора 2 при этом остаетс прежней , так как катущка 6 индуктивности опорного контура выполнена в виде тороида , ориентированного указанным образом и имеющего немагнитный сердечник ka неэлектропроводного материала. После преобразовани сигналов, поступакицих от обоих генераторов 1 и 2 в смеситель 3, на выходе последнего возникает сигнал частотой биени , равной разнице частот обоих генераторов. Этот сигнал подаетс на регистратор 4, представл либо информацию о контролируемом объекте, либо сигнализиру о его присутствии в зоне чувствительности индикатора . В предлагаемом индикаторе обе катушки индуктивности функционируют в одинаковых услови х и, следовательно, одинаково реагируют на их изменени . Уменьшение температурного вли ни достигаетс тем, что отношение активных сопротивлений обмоток обеих катушек индуктивности практически равно еди нице. Кроме того, величины переменных токов, протекающих через обе катушки индуктивности, также выбраны одинаковыми . При соблюдении этих условий фпук тации температуры в равной степени измен ют параметры С и L СL-контуров обоих генераторов, поэтому разность час , тот этих генераторов практически не измен етс . Это обусловлено тем, что при одинаковых линейных относительных изменени х длины и сечени проводов обмо ток обеих катушек в зависимости от температуры их активна проводимость и индуктивность измен ютс практически одинаково . Предлагаемое решение может быть не посредственно использовано также в других измерительных устройствах, принцип работы которых основан на сравнении параметров двух предварительно близко настроенных CL -контуров - измерительноро и опорного. Например, на фнг. 2 показана возможность включени указанных CL-контуров, содержащих измерительную и опорную катушки 5 и 6, по мостовой схеме. Выход мостовой схемы, в два смежных плеча которой соответственно включены опорный измерительный Cj,,конденсаторы Си-контуров, глэдсоединен к регистратору 4, который может быть выполнен из усилител 8 и детекто ра 9, Устройство работает аналогично, но с той лишь разницей, что изменение комплексного сопротивлени измерительного CL -контура обуславливает сигнал а выходе мостовой схемы. Crienyt r подеркнуть , что СЬ-контуры МОС ТОВОЙ могут быть как посппдовотспьш.гмч, так и параллельными. Использование предлагаемого И1Щнкатора позвол ет создать простые и надежные контрольно-измерительные устройства дл регистрации с высокой точностг.к) и разрушаюшей способностью изменений электропроводности. Ф ормула изобретени Индикатор изменений электропроводности , материалов, содержащий опорный и измерительный генераторы сигналов, две включенные в их частотно-задаюаше контуры катушки индуктивности, св занный с выходами генераторов смеситепь и подключенный к выходу последнего регистратор , отличающийс тем, что, с целью упрощени конструкции и обеспечени высокой точности и разрешающей способности при изменении температуры окружающей среды, катушки индуктивности геометрически выполнены в виде тороидов, установлены коаксиальпо между собой, плоскости витков катушек ортогональны между собой, а отношение активных сопротивлений катушок практически равно единице. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизр 1. Авторское свидетельство СССР № 361448, кл. G 01 R 27/02, 1969. 2.ECect -OMicsWcrt(3,. ,1966, р. 40, 41 (прототип).changes in ambient temperature. The presence of a thermostatic device significantly complicates the indicator due to technical difficulties, due to the fact that the measuring coil is simultaneously the source and receiver of the Magnetic FIELD. Moreover, thermostatic control, on the one hand, does not completely eliminate the influence of temperature on the accuracy of measurements, and on the other hand, it is not always possible. The closest to the proposed technical essence is an indicator of changes in the electrical conductivity of the material. Lov containing measuring and reference generators, a mixer (ie, frequency converter) and rugistrator. The measuring generator is equipped with an autonomous measuring inductance coil. The latter is included in the measuring CL circuit of the measuring generator, the output of which is connected to one input of a mixture of bodies, the other input of the latter is connected to a reference generator, which is equipped with, 394 a reference CU contour, and the output is connected to the recorder. By selecting the parameters of both CU circuits, the generator is adjusted so that, after mixing the generated signals, the beat frequency of the output signal corresponds to the specified measurement and recording conditions. The registration of changes in electrical and magnetic conductivities in this case consists in the fact that an object (which is a geometrically limited magnetic and magnetic non-magnetic electrically conductive substance) that is in the sensitive zone of the measuring coil changes the input complex resistance CL - the measuring generator circuit and, it is covalent (holly, the frequency of the latter. As a result, the beat frequency of the signal at the mixer output also changes. The magnitude of changes in the beat frequency is displayed by the recorder and the The measuring coil of the inductance is made in the form of a solenoid and autonomic is placed in an electrostatic shield to eliminate pickups and electrostatic interference in the works; measuring generator. The inductance Cb of the reference generator is placed by the rf measuring device. However, the known indicator does not provide high accuracy and resolution when the ambient temperature changes. This is primarily due to the fact that the electrical conductivity of both inductors varies unequally, which leads to a stochastic mutual detuning of both circuits. The second factor causing the unequal heating of both induction coils, having different designs, is the alternating current flowing through them. The purpose of the invention is to simplify the construction of the indicator and to ensure high accuracy and resolution of it when the ambient temperature changes. This goal is achieved by the fact that in the indicator of changes in the electrical conductivity of materials, containing a reference and measuring signal generators, two inductors connected to their frequency-setting circuits, connected to the outputs of the generators mixer and connected to the output of the last recorder, inductors are geometrically integrated toronds, are installed coaxially with each other, the planes of the turns of the coils are orthogonal with each other, and the ratio of the active resistances of the coils is almost equal to one. FIG. 1 shows a block diagram of the proposed indicator; on 4ig. 2 is a variant of its implementation in a bridge circuit. The indicator contains two signal generators: measuring 1 and reference 2, mixer 3, connected to the outputs of generator a 1. And 2, recorder 4, coils 5 and 6 of inductance, included in the frequency reference circuits, respectively, of &-meter and reference generators 1 and 2. These coils are made in the form of toroids, are installed coaxially between themselves, their plane of turns is orthogonal, the coils themselves are placed in a common electrostatic screen 7, and the ratio of their active resistances is almost equal to one. The indicator works as follows. When the electrical or magnetic conductivity of the geometrically limited electrically conductive object in the sensitive area of the inductor 5 is changed, or when there is an object with constant magnetoelectric parameters in this area, the iSoMnlex impedance of the CL circuit of the measuring generator 1 changes with the account of eddy currents arising in the object due to the electromagnetic coupling between the object and the measuring coil. As a result, the frequency of the signal generated by the measuring generator 1 is changed. The frequency of the signal of the reference generator 2 remains the same, since the inductance 6 of the reference circuit is made in the form of a toroid oriented in this way and having a non-conductive material with a nonmagnetic core ka. After converting the signals from both oscillators 1 and 2 to mixer 3, the output of the latter generates a signal with a beating frequency equal to the frequency difference between the two oscillators. This signal is sent to the recorder 4, representing either information about the object being monitored, or signaling its presence in the sensitivity zone of the indicator. In the proposed indicator, both inductors function under the same conditions and, therefore, react in the same way to their changes. The reduction of the temperature effect is achieved by the fact that the ratio of the active resistances of the windings of both inductors is practically equal to one. In addition, the magnitudes of the alternating currents flowing through both inductors are also the same. If these conditions are met, the temperature fluctuation equally changes the parameters C and L of the CL circuits of both generators; therefore, the difference between the hours and hours of these generators remains almost unchanged. This is due to the fact that, with the same linear relative changes in the length and cross section of the wires, the windings of both coils, depending on the temperature, their active conductivity and inductance change almost equally. The proposed solution can also be directly used in other measuring devices, the principle of which is based on comparing the parameters of two previously closely tuned CL circuits - measuring and reference. For example, on fng. Figure 2 shows the possibility of switching on the indicated CL circuits containing the measuring and reference coils 5 and 6 according to a bridge circuit. The output of the bridge circuit, in two adjacent arms of which the reference measuring Cj ,, capacitors of the C-circuits are respectively included, is connected to the recorder 4, which can be made of amplifier 8 and detector 9, the device works in the same way, but with the difference that the impedance of the measuring CL-circuit causes the signal to be output from the bridge circuit. Crienyt r to underscore that the M-TOVOY MF-contours can be both posppovpotshmgmch and parallel. The use of the proposed ICT allows creating simple and reliable measuring devices for recording with high accuracy (k) and destructive ability to change electrical conductivity. The invention of the Indicator of changes in electrical conductivity, materials, containing a reference and measuring signal generators, two inductance coil circuits included in their frequency reference, connected to the generator outputs, and a recorder connected to the output of the latter, in order to simplify the design and providing high accuracy and resolution when the ambient temperature changes, the inductance coils are geometrically made in the form of toroids, installed coaxially a forward, turns the plane coils orthogonal to each other, and the ratio of the resistances katushok substantially equal to unity. Sources of information taken into account in the examination 1. USSR Copyright Certificate № 361448, cl. G 01 R 27/02, 1969. 2.ECect -OMicsWcrt (3 ,., 1966, pp. 40, 41 (prototype).