Трехконтурный индикатор изменений электропроводности материалов

 

ТРЕХКОНТУРНЫЙ ИНДИКАТОР ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИАЛОВ , содержащий генератор, подключенную к генератору катушку индуктивности , две идентичные приемные катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и злектростатический экран, охватывающий все катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, катушки зафиксированы коаксиально, a расстояние Е между генераторной и каждой из приемных катушек выбрано из соотношения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСГ1УБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (?1) 3554369/25-28 (22) 16.02 ° 83 (46) 07.01.85. Бюл. Р 1 (72) О.Е. Вилитис, А.К. Гайлис, Г.Ф. Бейдер и У.В. Янсон (71) Физико-энергетический институт

Ан Латвийской CCP (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР 945768, кл. С 01 И 27/90, 1980.

2. Геофизическая аппаратура.

Вып, 44, Л., 1970, с. 47-58. (54)(57) ТРЕХКОНТУРНЬЙ И1ЩИКАТОР

ИЗМЕНЕНИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ МАТЕРИА.

ЛОВ, содержащий генератор, подключенную к генератору катушку индуктивности, две идентичные приемные катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях и соединен..SU„„1133539 А ные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и электростатический экран, охватывающий все катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, катушки зафиксированы коаксиально, а расстояние 3 между генераторной и каждой из приемных катушек выбрано из соотношения (1,1-1,3М I=-n,1-0,3 при †> 1,0, А

dr где д„ вЂ” нормированный диаметр при-емных катушек, — нормированный диаметр генераторной катушки. ности. Это объясняется тем, что геометрическое разнесение генераторной катушки относительно приемных катушек приводит к необходимости использовать сложные конструктивные несущие элементы трехкатушечной системы, обеспечивающие жесткость взаимного расположения всех катушек и, тем самым, снижающие величину ложных сигналов, источниками которых является изменение температуры корпуса, механические воздействия на него и др. Кроме того, величина расстояния между катушками существенно влияет на чувствительность устройства.

Цель изобретения — повышение чувствительности индикатора.

Указанная цель достигается тем, что в трехконтурном индикаторе измен нений электропроводности материалов, содержащем генератор, подключенную к генератору катушку индуктивности, две идентичные приемные катушки индуктивности, расположенные в параллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и электростатический экран, охватывающий все катушки, катушки индуктивности зафиксированы коаксиаль но, а расстояние 1 между генераторной и каждой из приемных катушек выбрано из соотношения (1, 1-1,314, > 0 = О, 1-О,3

dn при Ъ г где J - нормированный диаметр приемных катушек, - нормированный диаметр генераторной катушки., На чертеже приведена блок-схема предлагаемого индикатора.

Трехконтурный индикатор изменений электропроводности материалов содержит генератор 1 переменного тока, связанный с генераторной катушкой 2 индуктивности, и две идентичные приемные катушки 3 и 4 индуктивности

Все катушки жестко зафиксированы коаксиально посредством трубчатого кор. пуса 5, расположены в параллельных плоскостях. Приемные катушки индуктивности соединены встречно-последовательно и подключены к регистратору 6, причем все катушки помещены в электростатический экран 7. Генераторная катушка 2 индуктивности отстоит от каждой из приемных катушек

1 1133539 ь

Изобретение относится к средствам, испытания материалов, может быть использовано для выявления неоднород" костей, обуславливающих изменение электрических и магнитных параметров этих материалов и кроме того, позволяет осуществлять неразрушающий контрог ь физических и химических свойств материалов, связанных с их электропроводностью, а также может быть применено прн индикации фазовых переходов в твердых телах.

Известен индикатор изменений электропроводности материалов, отличающийся высокой точностью и разрешающей способностью, который содержит опорный и измерительный генераторы сигналов и две катушки индуктивности, одна из которых включена в измерительный контур. Изме. нение электропроводности исследуемого материала вызывает изменение импеданса измерительной катушки .индуктивности, что, в свою очередь, изменяет частоту измерительного гене- ратора. Изменение разности частот обоих генераторов регистрируется регистратором, который индицирует изменение электропроводности этого материала j1) .

Недостатком данного индикатора .является неспособность работать в условиях высокого уровня внешних (как промышленных так и атмосФерных) помех. Это обуславливается тем, что вызванные помехами изменения электро магнитного поля воздействуют на измерительную катушку индуктивности и регистрируются регистратором инди-, катора, что снижает разрешающую способность и, тем самым, чувствитель- 4О ность индукатрра.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является трехконтур-: ный индикатор изменений электропро- 45 водности материалов, содержащий генератор, подключенную к генератору генераторную катушку индуктивности, две идентичные приемные катуш кн индуктивности, расположенные в па 5о раллельных плоскостях и соединенные последовательно-встречно, подключенный к выходу приемных катушек регистратор и электростатический экран, охватывающий,все катушки. Оси всех .55 катушек параллелекш (у) .

Однако известный индикатор не обес печивает достаточной чувствитель3 11

3 и 4 на расстоянии 1, определяе-мом coo oi- uu C 1, 1-1, 3)d, =O, 10,3 при J ) 10 3„, где д — нормированный относительно расстояния до объекта 8 эРм ективный диаметр при емных катушек, дг — нормированный диаметр генераторной катушки 2.

Электростатический экран 7 выполнен из коллоидального графита и обеспечивает защиту от сигналов помех электростатического происхождения. Выполнение этого экрана из коллоидального графита устраняет недостатки, свойственные экранам, выполненным из других материалов. При этом такой экран практически не вносит в катушки дополнительных потерь. Последнее обусловлено тем, что выбранный материал экрана — коллоидальный графит — имеет относитель. но низкую электрическую проводимость, и, следовательно, потери, возникающие в результате вихревых токов в экране, минимальны. Генераторная катушка выполнена без ферромагнитного сердечника. Это обусловлено тем, что наличие нелинейного магнито провода при больших возбуждающих магнитных полях, создаваемых генераторной катушкой, приводит к появлению неуравновешенного сигнала на выходе системы дифференциально включеннык приемных катушек. Компенсация в регистраторе этого сигнала, содержащего составляющие высших гармоник основной частоты генератора, является сложной практической задачей, Приемные катушки индуктивности работают при относительно небольших интенсивностях магнитного поля. Поэтому они могут, в частном случае, иметь ферромагнитные сердечники. Сечение приемных катушек в общем случае характеризуется эквивалентным эффективным диаметром.

Индикатор работает следующим образом.

При изменении электро- или магнит проводности геометрически ограничен ного электропроводящего объекта 8, находящегося в зоне чувствительности приемных катушек 3 и 4 индуктивности, или при нахождении в этой зоне объекта, имеющего постоянные магнитоэлектрические параметры, дифференциальный сигнал на выходе встречно включенных приемных катушек 3 и 4 изменяется за счет вихревых токов, возникающих в объекте 8

33539 4 вследствие неодинаковой электромагнитной связи между ним и каждой из приемных катушек 3 и 4 индуктивности.

В результате изменяется величина переменного напряжения на входе регистратора, где этот сигнал преобразуется в удобную для индикации форму. Таким образом, регистратором либо фиксируется информация об изменении электропроводности контролируемого объекта, либо дополнительно появляется воэможность регистрации сигнала о его присутствии в зоне чувствительности индикатора. Последнее может использоваться для контроля материалов в геологоразведочной технике и других областях.

При отсутствии объекта или при постоянстве его.магнитоэлектрических параметров сигнал на выходе приемных катушек 3 и 4 соответственно равен нулю или является постоянным. Внешние, отдаленные источники электромагнитных полей наводят практически одинаковый сигнал помех в каждой из приемных катушек 3 и 4 индуктивносчи.

Благодаря встречно-последовательному включению приемных катушек 3 и 4 оба эти сигнала помех вычитаются и на выходе катушек сигнал оФ помех практически отсутствуют.

При этом высокая чувствительность и простота конструкции индикатора достигнуты тем, что генераторная катушка индуктивности расположена коаксиально относительно приемных катушек и отстоит от каждой . из них на расстоянии 1, величина которого определена соотношением

40 (1, 1-1, 3) Д, = О, 1-0,3 при ) 10

Jn г

Результаты экспериментальной проверки этих соотношений приведены в таблице.

Как видно из полученных данных, максимальная чувствительнбсть дости,гается только при выполнении ооотно50 (1,1-1,3)д, Р= О,1-0,3 при > 10.

dn.

"г

Использование предлагаемого индикатора позволяет создать простые надежные и помехозащищенные контроль но-измерительные устройства для ре1133539 разэлек.

Нормированный сигнал (относительная чувствительность) Соотношение диаметров

3 а, Расстояние между генераторной и приемными каРасчетное значение нормированного сигнала

0,25

1,00

1,00

0,57

О, 125

0,6

0,5

0 5

0,53

0,05

0,078

0,065

О, 083

О, 071

1,25

Составитель И. Кесоян

Техред Т.Фанта

Редактор В. Петраш

Корректор А. Тяско

Заказ 9944137 Тираж 898

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий

1 13035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д..4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

Э гистрации с высокой точностью и решающей способностью изменений тропроводности.

Укаэанные соотношения простран.ственного взаимного расположения всех катушек индикатора и их диаметров обеспечивают наибольшую чувствительность индикатора при наименьших габаритах системы генераторной и 10 приемных катушек.

Жесткая коаксиальная фиксация всех трех катушек в трубчатом корпусе, минимизация их диаметров и общей длины трехкатушечной системы обеспечивают жесткость и простоту конструкции системы катушек. При этом достигается стабильность показаний индикатора, что обуславливает его высокую разрешающую способность,и, следовательно, высокую чувствительность независимо от внешних услбвий.