SU993153A1 - Устройство дл измерени удельного сопротивлени немагнитных материалов - Google Patents

Description

Изобретение относится к электро^ «измерениям, в частности к неразрушаю;щему контролю параметров материалов . электромагнитным методом, и может . 'быть использовано для измёрения удельного сопротивления немагнитных электропроводящих материалов.

Известно устройство для измерения удельного сопротивления немагнитных материалов и изделий, содержащее генератор переменного тока, два воздушных трансформатора с регулируемыми аксиально смещенными катушками, каждый из которых включён на выходе системы, преобразователь -компенсатор, усилитель - ограничитель, фазовый детектор, нуль-индикатор й отсчетные уст·^* ройства, соединенные с одной из катушек соответствующего воздушного трансформатора ГЦ.

Недостатком устройства является малый диапазон измерений вследствие ограниченного диапазона изменения эквивалентного диаметра вихретокового преобразователя, малая точность измерений из-за зависимости фазы вносимого в преобразователь сигнала от зазора между преобразователем и измеря- . емым образцом.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее управляемый по частоте генератор синусоидальных колебаний, вихретоковый < ³ преобразователь, измерительный и опор ный выходы которого подключены к синхронному ключ;у, выход которого через первый триггер-формирователь .Q подключен к первому входу нуль-органа, опорный выход вихретокового преобразователя подключен к входу второго усилителя-ограничителя, первый выход которого через второй триггерформирователь - к второму входу нуЛь15 органа, а второй выход - к третьему входу нуль-органа, выход нуль-органа через цифровой интегратор соединен с управляющим входом генератора синусоидальных колебаний, к выходу которрго 20 подключен индикатор С21.

Недостатком известного устройства также является низкая точность измерений, так как фаза вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения 25 зависит.не только от удельного сопротивления но и от зазора.

Цель изобретения - повышение точности за счет устранения зависимости выходного сигнала от зазора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения удельного сопротивления немагнитных материалов, содержащее управляемый генератор синусоидальных колебаний, вих- ’ ретоковый преобразователь, измеритель разности фаз, нуль-орган, блок управления, блок измерения частоты и блок индикации, причем выход управляемого генератора синусоидальных колебаний соединен с входами вихретокового преобразователя, входом блока измерения частоты и первым входом измерителя разности фаз, выход блока измерения частоты соединен с входом блока индикации, выход нуль-органа подключен к входу блока управления., дополнительно введены блок вычитания сигналов, блок измерения амплитуды, первый, второй и третий запоминающие блоки, усилитель с регулируемым коэф-^л фициентом передачи, управляемый фаз.о- ^υ регулятор, первый, второй, третий и' четвертый.переключатели, причем ‘выход вихретокового преобразователя чере_з последовательно соединенные первый переключатель, блок измерения амплитуды и первый запоминающий блок подключен к первому входу усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, первый вход второго переключателя и.первый вход блока вычитания сигналов соединены с выходом вихретокового преобразователя, выход блока вычитания сигналов соединен с вторым входбм второго переключателя, выход которого подключен к второму 35 входу измерителя разности фаз, выход измерителя разности фаз соединен с входом третьего переключателя, первый выход третьего переключателя ;

'через второй запоминающий блок соёди-40 (Размыкают нен с первым входом управляемого фазорегулятора, второй выход третье- . го переключателя через третий запоминающий блок соединен с первым входом нуль-органа, а третий выход третьего переключателя подключен к второму входу нуль-органа, выход управляемого генератора синусоидальных колеба- ний соединен с вторым входом управляемого фазорегулятора, выход которого соединён с вторым входом усилителя с регулируемым коэффициентом передачи, выход усилителя с регулируемым коэффициентом передачи соединен с -вторым входом блока вычитания сигналов и~ третьим входом управляемого фазорегулятора, а выход блока управления через четвертый переключатель соединен с входом управляемого генератора синусоидальных колебаний.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство содержит управляемый генератор 1 синусоидальных колебаний,65 нающем блоке 5, вихретоковый преобразователь 2, управляемый фазорегулятор 3, усилитель' 4 с регулируемым коэффициентом передачи первый 5, второй 6 и третий 12 · блоки запоминания сигналов, измеритель 7 амплитуды сигнала, блок 9 вычитания -сигналов, измеритель 11 разности фаз, первый, второй, третий и четвертый переключатели 8, 10, 13 и 16, соответственно нуль-орган 14, I блок 15 управления, блок 17 измерения частоты, блок 18 индикации. Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 питает вихретоковый преобразователь- 2 синусоидальным напряжением. .В начальный момент времени переключатели 10 и 13 находятся в положении 1, переключатель 8 замкнут, а переключатель 16 разомкнут. При этом начальную частоту ω₀ генератора 1 устанавливают такой, чтобы при данном радиусе измерительной обмотки вихретокового преобразователя 2 и контрольным образце с удельным . сопротивлением р₀ величина обобщенного параметра β находилась в области оптимальных значений. Устанавли- .

' вают вихретоковый преобразователь на поверхность контрольного образца с максимальным заданным зазором Z_max.

* При этом на его выходе возникает сигнал, изображенный на векторной диаграмме вектором ОВ. Амплитуда этого сигнала измеряется измерителем 7 амплитуды, значение которой фиксируется запоминающим блоком 5. Фаза выходного сигнала преобразователя 2 измеряется измерителем 11 разности фаз,| и ее значение запоминается в запоминающем блоке 6. Затем переключатель 8 ’, а переключатели 10 и 13 ’переводят каждый в положение 2. Вихретоковый преобразователь устанавливают на контрольный образец без зазора (абсолютная величина зазора при этом минимальна и обусловлена конструкцией вихретокового преобразователя, шероховатостью поверхности контрольного образца и т.д.) . Выходной сигнал вихретокового пре! -образователя при этом изображается вектором ОА на векторной диаграмме . Этот сигнал подается на первый вход блока 9 вычитания сигналов. На второй вход блока вычитания поступает вспомогательный сигнал, формируемый последовательно соединенными управляемым фазорегулятором 3 и усилителем 4 с регулируемым коэффициентом передачи. На управляющие входы усилителя 4 и фазорегулятора 3 поступают сигналы с выходов запоминающих блоков 5 и 6. В соответствии с ними амплитуда напряжения на выходе усилителя 4 устанавливается равной значению, зафиксированному в запомиа сдвиг по фазе это993153 го напряжения относительно напряжения у^енеРатора 1 регулируется'фазорегулятором 3 так, чтобы он соответ,ствовал значению, поступающему с выхода запоминающего блока 6. Поэтому второй вход фазорегулятора соединен с выходом генератора 1, а третий его вход подключен к выходу усилителя 4. Сдвиг фаз на втором и третьем входах фазорегулятора 3 определяется сигналом на его первом управляющем входе. В соответствии с этим · на выходе усилителя 4 формируется синусоидальное напряжение той же частоты, с которой работает генератор 1, а по амплитуде и фазе - равное 15 сигналу вихретокового преобразователя 2 при установлении его на контрольный образец с максимальным . заданным зазором. На векторной диаграмме он изображен вектором ОВ. На выходе бло- 20 ка вычитания сигналов при этом образуется разностный сигнал, который на диаграмме показан вектором ВА. Измеритель 11 разности фаз измеряет фазу этого разностного сигнала отно- 25 сительно фазы напряжения генератора 1, и величина этого фазового сдвига запоминается в запоминающем блоке 12. На этом завершается второй цикл работы устройства. Следует заметить, что описанные выше первые два цикла работы устройства необходимы при калибровке устройства.

На третьем цикле работы устройства переключатель 13 переводится в положение 3, переключатель 16 замыкается, переключатель 8 разомкнут, а переключатель 10 остается в положении 2. При установке вихретокового; преобразователя 2 на контролируемый материал с удельным сопротивлением фаза разностного сигнала будет изменяться и на выходе нуль-органа, который сравнивает текущее значение фазы разностного сигнала с тем номинальным значением, которое зафиксировано в запоминающем блоке 12, будет возникать сигнал рассогласования. , , ’ В соответствии с этим сигналом блок 15 управления через замкнутый переключатель 16 воздействует на управляющий 50 вход генератора 1 таким образом, дтобы фаза разностного сигнала на рыходе блока 9 вычитания сигналов все время поддерживалась равной величине, зафиксированной в запоминающем блоке 12.55 При этом выполняется равенство p_xrC-w_X| (4) где с - постоянный коэффициент.

Частота колебаний генератора 1 измеряется блоком 17 измерения частоты и результат представляется с помощью блока 18 индикации.

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к электро «измерени м, в частности к неразрушаю:щему контролю параметров материалов . электромагнитным методом, и может быть использовано дл  измерени  удель ного сопротивлени  немагнитных электропровод щих материалов. Известно устройство дл  измерени  удельного сопротивлени  немагнитных материалов и изделий, содержащее генератор переменного тока, два воздушных трансформатора с регулируемыми аксиально смещенньош катушками, каждщй . из которых включен на выходе система, преобразователь -/компенсатор, уси литель - ограничитель, фазовый де1тектор , нуль-индикатор и отсчетные уст-ройства , соединенные с одной из катушек соответствующего воздушного трансформатора си. Недостатком устройства  вл етс  малый диапазон измерений вследствие ограниченного диапазона изменени  эквивалентного диаметра вихретокового преобразовател , мала  точность измерений из-за зависимости фазы вносимого в преобразователь сигнала от зазора между преобразователем и измер емым образцом. Наиболее близким к предлагаемому двл етс  устройство, содержащее управл еьелй по частоте генератор CHHJ соидальных колебаний, вихретоковый преобразователь, измерительный и опор ный выходы которого подключены к синхронному ключу, выход которого через первый триггер-формирователь подключен к первому входу нуль-органа , опорный выход вихретокового преобразовател  подключен к входу второго усилител -ограничител , первый выход которого через второй триггерформирователь - к второму входу нульоргана , а второй выход - к третьему входу нуль-органа, выход нуль-органа через цифровой интегратор соединен с управл кадим входом генератора синусоидальных колебаний, к выходу которфго подключен индикатор С23. Недостатком известнЪго устройства также  вл етс  низка  точность измерений , , так как фаза вносимого в вихретоковый преобразователь напр жени  зависит.не только от удельного сопротивлени  но и от зазора. Цель изобретени  - повышение точности за счет устранени  зависимости выходного сигнала от зазора. .Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  измерени  удель ного сопротивлени  немагнитных материалов , содержащее управл емый генератор синусоидальных колебаний, вихретоковый преобразователь, измерител разности фаз, нуль-орган, блок управ лени , блок измерени  частоты и блок индикации, причем выход управл емого генератора синусоидальных колебаний соединен с входами вихретокового преобразовател , входом блока измерени  частоты и первым входом измери тел  разности фаз, выход блока измерени  частоты соединен с входом блок индикации, выход нуль-органа подключен к входу блока управлени ., дополнительно введены блок вычитани  сигналов , блок измерени  амплитуды, первый, второй и третий запоминающие блоки, усилитель с регулируемым коэф фициентом передачи, управл ег ый фазо регул тор, первый, второй, трегий и четвертый переключатели, причем выход вихретокового преобразовател  последовательно соединенные первый переключатель, блок измерени  амплитуды и первый запоминающий блок подключен к первому входу силител  с регулируемым коэффиццентом передачи, первый вход второго переключател  и первый вход блока вычитани  сигналов соединены с выходом вихретокового преобразовател , выход 5лока вычитани  сигналов соединен с вторым входим второго переключател , выход которого подключен к второму входу измерител  разности фаз, выхоЛ измерител  разности фаз соединен с входом третьего переключател , первый выход третьего переключател  . через второй запоминающий блок соединен с первым входом управл емого фазорегул тора, второй выход третьего переключател  через третий запоминающий блок соединен с первым входом нуль-органа, а третий выход третьего переключател  подключен к второму входу -нуль-органа, выход управл емого генератора синусоидальных колебаНИИ соединен с вторым входом управл  емого фазорегул тора, выход которого соединён с вторым входом усилител  с регулируемым коэффициентом передачи , выход усилител  с регулируемым коэффициентом передачи соединен с -вторым входом блока вычитани  сигнало и третьим входом управл емого фазорегул тора , а выход блока управлени  через четвертый переключатель сЬединен с входом управл емого генератора синусоидальных колебаний. На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - векторна  диаграмма, по сн юща  работу устройства . Устройство содержит управл емый генератор 1 синусоидальных колебаний вихретоковый преобразователь 2, управл емый фазорегул тор 3, усилитель 4 с регулируемым коэффициентом передачи первый 5, второй 6 и третий 12 блоки запоминани  сигналов, измеритель 7 амплитуды сигнала, блок 9 вычитани  -сигналов, измеритель 11 разности фаз, первый, второй, третий и четвертый переключатели 8, 10, 13 и 16, соответственно нуль-орган 14, блок 15 управлени , блок 17 измерени  частоты, блок 18 индикации. Устройство работает -следующим образом. Генератор 1 питает вихретоковый преобразователь- 2 синусоидальным напр жением . .В начальный момент времени переключатели 10 и 13 наход тс  в положении 1, переключатель 8 замкнут, а переключатель 16 разомкнут. При этом начальную частоту WQ генератора 1 устанавливают такой, чтобы йри данном радиусе измерительной обмотки вихретокового преобразовател  2 и контрольным образце с удельным сопротивлением ро величина обобщенного параметра fb находилась в области оптимальных значений. Устанавли- . вают вихретоковый преобразователь на поверхность контрольного образца с максимальным заданным зазором Z,.,,. При этом на его выходе возникает сигнал , изображенный на векторной диаграмме вектором ОВ. Амплитуда этого сигнала измер етс  измерителем 7 ам- плитуды, значение которой фиксируетс  запоминающим блоком 5, Фаза выходного сигнала преобразовател  2 измер етс  измерителем 11 разности фаз,| и ее -значение запоминаетс  в запоминающем блоке 6. Затем переключатель 8 (Размыкают, а переключатели 10И 13 перево т каждый в положение 2. Вихретоковый преобразователь устанавливают на контрольный образец без зазора ( абсолютна  величина зазора при этом минимальна и обусловлена конструкцией вихрстокового преобразовател , шероховатостью поверхности контрольного образца и т.д.) . Выходной сигнал вихретокового преобразовател  при этом изображаетс  вектором ОА на векторной диаграмме . Этот сигнал подаетс  на первый вход блока 9 вычитани  сигналсэв. На второй вход блока вычитани  поступает вспомогатель1«ый сигнал, формируемый последовательно соединенными управл емым фазорегул тором 3 и усилителем 4 с регулируемым коэффициентом передачи. На управл ющие входы усилител  4 и фазорегул тора 3 поступают сигналы с выходов запоминающих блоков 5 и 6. В соответствии с ними амплитуда напр жени  на выходе усилител  4 устанавливаетс  -равной значению, зафиксированному в запоминающем блоке 5, а сдвиг по фазе этого напр жени  относительно напр жени  -енератора 1 регулируетс фазорегул тором 3 так, чтобы он соответ ,ствовал значению, поступающему с выхода запоминающего блока 6, Поэтому второй вход фазорегул тора соединен с выходом генератора 1, а третий его вход подключен к выходу усилител  4. Сдвиг фаз на втором и третьем входах фазорегул тора 3 определ етс  сигналом на его первом управл ющем входе. В соответствии с этим на выходе усилител  4 формируетс  синусоидальное напр жение той же частоты, с которой работает генератор 1, а по амплитуде и фазе - равно сигналу вихретокового преобразовател 2 при установлении его на контрольный образец с максимальным.заданным зазором. На векторной диаграмме он изображен вектором ОВ. На выходе бло ка вычитани  сигналов при этом образуетс  разностный сигнал, который на диаграмме показан вектором ВА. Измеритель 11 разности фаз измер ет фазу этого разностного сигнала относительно фазы напр жени  генератора 1, и величина этого фазового сдвига запоми наетс  в запоминающем блоке 12. На этом завершаетс  второй цикл работы устройства. Следует заметить, что описанные выше первые два цикла работы устройства необходимы при калибровке устройства. На третьем цикле .работы устройства переключатель 13 переводитс  в положение 3, переключатель 16 замыка етс , переключатель 8 разомкнут, а переключатель 10 остаетс  в положении 2. При установке вихрето ковогр; преобразовател  2 на контролируемый материал с удельным сопротивлением фаза разностного сигнала будет измен тьс  и на выходе нуль-органа, который сравнивает текущее значение фазы разностного сигнала с тем номинальным значением, .которое зафикси Ьовано в запоминакщем блоке 12, буде возникать сигнал рассогласовани . , В соответствии с этим сигналом блок 15 управлени  через замкнутый перекл чатель 16 воздействует на управл киди вход генератора 1 таким образом, Мтобы фаза разностного сигнала на рыходе блока 9 вычитани  сигналов вс врем  поддерживалась равной величине зафиксированной в запоминающем блоке 1 При этом выполн етс  равенство p rc-wpt, ( где с - посто нный коэффициент. Частота колебаний генератора 1 измер етс  блоком 17 измерени  частоты и результат представл етс  с помощью блока 18 индикации. Формула изобретени  Устройство дл  измерени  удельно1го сопротивлени  немагнитных мате993153 . риалов; содержащее управл емый генератор синусоидальных колебаний, вих:ретоковый преобразователь, измеритель разности фаз; нуль-орган,. блок управлени , блок измерени  частоты и блок индикации, причем выход управл емого генератора синусоидальных колебаний соединен с входами вихретокового преобразовател , блока измерени  частоты и первым входом измерител  разности фаз, выходблока измерени  частоты соединен с входом блока индикации, выход нуль-органа подключен к входу блока управлени , отличающеес  тем, что,, сцелью повышени  точности, в него дот полнительно введены блок вычитани  сигналов, блок измерени  1Мплитуды, первый, второй и третий запоминающий блоки, усилитель с регулируек«ым коэффициентом передачи, управл емый фазорегул тор, первый, второй, третий И четвертый переключатели, причем выход вихретокового преобразовател ,герез последовательно соединенные первый переключатель, блок измерени  амплитуды и первый запоминающий блок подключен к первому входу усилител , с регулируемым коэффициентом передачи, первый вход второго переключател  и первый вход блока вычитани  сигналов соединены с выходом вихретокового преобразовател , выход блока вычитани  сигналов - с вторым входом второго переключател , выход KOJTOporo подключен к второму входу измерител  разности фаз, выход измерител  разности фаз соеди.нен с входом третьего переключател , пер- i вый выход третьего переключател  через второй запоминающий блок - с первым входом управл емого фазорегул тора, второй выход третьего переключател  через третий запоминающий блок - с первым входом нуль-органа, а третий выход третьего переключател  подключен к второму входу нуль-органа, выход управл емого генератора синусоидальных колебаний соединён с вторым входом управл емого фазорегул тора, выход которого соединен с вторым вх.одрм усилител  с регулируемым коэффициентом передачи, выход усилител  с регулируемым коэффициентом передачи соединен с вторым входом блока вычитани  сигналов и третьим входом управл емого фазорегул тора, а выход блока управлени  через четвертый переключатель - с входом управл емого ге-нератора синусоидальных колебаний. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 265525, кл. G 01 R 27/00, 1968.
2. 2.Авторское свидетельство СССР , 46330q, кл. G 01 R 31/00, 1973 К прототип).

   77иЫ/

   /.

   ivl

   4iHZP 5kF l rn tenrt H

   fpus.i

   Im&

   RcCi

   фиг. 2