Устройство для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержаш,ее последовательно соединенные генератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь и усилитель, функциональный преобразователь квадрата тангенса фазы вносимого напряжения и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком выделения квадратурных составляющих вносимого напряжения, подключенным первым входом к выходу усилителя , вторым входом - к выходу генератора , а первым и вторым выходами - к соответствующим входам функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, построителем модуля вектора, подключенным своими входами к соответствующим выходам блока выделения квадратурных составляющих, включенными между вторым выходом последнего и индикатором последовательно соединенными первым сумматором, первым логарифмическим усилителем, вторым сумматором, квадратором и перемножителем, вторым логарифмическим усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго сумi матора, а вход - с выходом построителя модуля вектора и вторым входом первого (Л сумматора, и блоком опорного напряжения, подключенным к третьему входу второго сумматора, а второй, вход перемножителя соединен с выходом функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения. 4i 00
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК g 4 G 01 N 27(90
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3682831/25-28 (22) 27.12.83 (46) 23.08.85. Бюл. № 31 (72) В. О. Арбузов, В. А. Коровяков, Ю. Н. Завалов и С. Ю. Иванов (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620.179.14 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник под ред. В. В. Клюева.— М.: Машиностроение.
1976, с. 129.
Авторское свидетельство СССР № 894544, кл. G 01 N 27(90, 1980. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь и усилитель, функциональный преобразователь квадрата тангенса фазы вносимого напряжения и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком выделения квадратур„„Я0„„1174841 А ных составляющих вносимого напряжения, подключенным первым входом к выходу усилителя, вторым входом — к выходу генератора, а первым и вторым выходами — к соответствующим входам функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, построителем модуля вектора, подключенным своими входами к соответствующим выходам блока выделения квадратурных составляющих, включенными между вторым выходом последнего и индикатором последовательно соединенными первым сумматором, первым логарифмическим усилителем, вторым сумматором, квадратором и перемножителем, вторым логарифмическим усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход — с выходом построителя Pg модуля вектора и вторым входом первого сумматора, и блоком опорного напряжения, подключенным к третьему входу второго сумматора, а второй. вход перемножителя % соединен с выходом функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения.
1174841
Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в -авиационной и машиностроительной промышленности для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий.
Цель изобретения — повышение точности измерений.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов; на фиг. 2 — кривые, иллюстрирующие степень влияния зазора на величину выходного сигнала (F).
Устройство содержит последовательносоединенные генератор 1 синусоидального тока, накладной трансформаторный вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3, блок 4 выделения квадратурных составляющих (ВКС) вносимого напряжения, первый вход которого подключен к выходу усилителя 3, а второй — к выходу генератора 1, функциональный преобразователь
5 (ФП) квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока 4 ВКС, блок 6 построителя модуля вектора (ПВМ), первым и вторым входами подсоединенный к соответствующим выходам блока 4 ВКС, подключенные к второму выходу последнего посЛедовательно соединенные первый сумматор 7, первый логарифмический усилитель 8, второй сумматор 9, квадратор 10, перемножитель 11 и индикатор 12. Устройство также содержит блок
13 опорного напряжения и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 9, а вход-с выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напряжения и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора
9, а вход — с выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напряжения подключен к третьему входу второго сумматора 9, а второй вход перемножителя 11 соединен с выходом 5 ФП.
Устройство работает следующим образом.
Работа устройства основана на реализации алгоритма преобразования входного сигнала в соответствии с зависимостью
F =к- =- -
Rc Чис (1пА=1п(А — Re Чвн) +с) > где Vss -напряжение, вносимое ВТП;
Я У,1 (реальная и мнимая составляющие вносимого напряжения;
Л вЂ” модуль вектора вносимого напря= жения;
K C — постоянные;
7 — напряжение на выходе устройства.
В результате графоаналитического анализа годографов вносимого напряжения (Ч Д для ВТП с одинаковыми радиусами измерительной и возбуждающей обмоток со структурой последних, близких к нитевидной, установлено, что дУ = y(h. + С), где tent — тангенс угла фазы вносимого на.пряжения;
10 у=ну,-обобщенный параметр контроля; к, г.„— постоянные;
h„— нормированный зазор между торцом ВТП и изделием.
Указанное соотношение для tg 9 позволяет проводить измерение удельной электропроводности, исходя из следующего.
Воспользуемся соотношениями
20 Используя известное выражение для
h „через параметры сигнала с ВТП
Ь» = 1п . р
1- сиза следующего из аппроксимации годбграфа 4р по ро кривой 4-го порядка (кардиоидой), и преобразование вида
h = 21пА — !п(А — Re(V )), получают новую функцию преобразования входного сигнала ВТП F, позволяющую снизить влияние вариации зазора на выходной сигнал преобразователя.
Генератор 1 запитывает ВТП 2, выходной сигнал с измерительной обмотки которого V является комплексной величиной вида
Чьи= Re Y + jIm Ygg и поступает после усиления в усилителе 3 на вход блока 4 ВКС, на первом и втором
4р выходах которого воспроизводятся сигналы, пропорциональные соответственно реальной Re V®q и мнимой I Ущ составляющим вносимого напряжения. Сигналы с первого и второго выходов блока 4 ВКС поступают на соответствующие входы блока 5 ФП, 4 на выходе которого в результате преобразования по алгоритму вида а (1 . Увн )2
Ис V ая воспроизводится сигнал, пропорциональный квадрату тангенса фазы вносимого напряжения, и на соответствующие входы блока 6 ПВМ, на выходе которого, в свою очередь, в результате преобразования вида воспроизводится сигнал, пропорциональный модулю А вносимого напряжения. С пер1174841 (где ио = 4г.10 Гн/м;
ОГ 04 06 08 10 1Г 14 1Е
Щиг.,Г
Составитель И. Рекунова
Техред И. Верес Корректор А. Знмокосов
Тираж 897 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП сПатент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Редактор Н. Данкулич
Заказ 5179/46 ного выхода блока 4 ВКС сигнал Re%âè поступает также и на первый вход первого сумматора 7, на второй вход которого подается выходной сигнал с блока 6 ПМВ, :С выходов первого сумматора 7 сигнал, пропорциональный разности А — Re 7вн поступает на вход первого логарифмического усилителя 8. Одновременно на вход второго логарифмического усилителя 14 подается сигнал с выхода блока 6 ПМВ. С выходов первого логарифмического усилителя 8, второго логарифмического усилителя 14 и блока 13 опорного напряжения сигналы подаются соответственно на первый, второй и третий входы второго сумматора 9, с вы.хода которого на квадратор 10 подается напряжение пропорциональное величине, 1определяемой выражением
2lnA — 1п(А — Re Yви) +ССигнал с выхода квадратора 10 подается на перемножитель 11, где перемножается с поступающим на второй вход перемножителя выходным сигналом с блока 5 ФП.
Результирующий сигнал с выхода перемножителя 11 поступает на вход индикатора 12 и является пропорциональным величине F.
Для области изменения параметров нормированного зазора h = ф (где h — абсолютный зазор, мм; R — радиус ВТП, мм), и обобщенного параметра контроля
Ю вЂ” круговая частота, 1/с; 6 — удельная электрическая проводимость, МСм/м), 11ь = 0,3 — 1,5; 11» = 1,2 — 7,5. Дополнительная погрешность, вызываемая вариациями зазора не превышает 2% от измеряемой вещ личины.
