Устройство для бесконтатного измерения удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости электропроводящих материалов

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ И МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее последовательно соединенные.вихретоковый преобразователь и фазовращательи замкнутую систему автоподстройки частоты, состоящую из подключенного к вихрётоковому преобразователю фазового детектора и последовательно соединенных усилителя напряжения разбаланса, частотного модулятора и генератора переменного напряжения , отличающееся тем, что, с целью повьшения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено нуль-индикатором, включенным между выходом фазового детектора и усилителем напряжения разбаланса, подключенными к ВЫХОДУвихретокового преобразователя последовательно соединенными интегратором, вторым нуль-индикатором , вторым усилителем напряжения разбаланса, усилителем с упi равляемым коэффициентом передачи, усилителем тока, управляемого на (Л пряжением и индикатором тока, а также индикатором частот, вход которого соединен с выходом усилителя тока управляемого напряжением и вихретоковым преобразователем, источником-опорных напряжений, подключенным к второму входу вто00 рого нуль-индикатора, второй выо ч ход фазовращателя соединен с вторым входом первого нуль-индикатора , а выход генератора переменного напряжения подключен к второму входу усилителя с управляемым коэффициентом передачи

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОцИАлистических

РЕСПУБЛИК (!9) (11) (51)4 G Oi N 27/90

ЩСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Г 1 рй 17

1 з

1 (Г- I (21) 3690355/25-28 (Д2) 10.01.84 (46) 23.09.85. Бюл. II 35 (72) М.С. Пантелеев и В.П. Себко (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В. И. Ленина (53). 620. 179. 14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 523342, кл. G 01 N 27/90, 1976.

Бондарев В.И., Себко В.Н. и

Тюка В.И. Измерение магнитных и электрических величин цилиндрических иэделий на ферромагните. Заводская лаборатория, 1980, т. 46, Р 8.

Авторское свидетельство СССР

У 175698, кл. G 01 N 27/90, 1964. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ И МАГНИТНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАПОВ, содержащее последователь- но соединенные. вихретоковый преобразователь и фазовращатель и замкнутую систему автоподстройки частоты, состоящую из подключенного к вихретоковому преобразователю фазового детектора и последовательно соединенных усилителя напряжения разбаланса, частотного модулятора и генератора переменного напряжения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено нуль-индикатором, включенным между выходом фазового детектора и усилителем напряжения разбаланса, подключенными к выходу вихретокового преобразоваФ теля последовательно соединенными интегратором, вторым нуль-индикатором, вторым усилителем напряжения разбаланса, усилителем с управляемым коэффициентом передачи, усилителем тока, управляемого напряжением и индикатором тока, а также индикатором частот, вход ко-. торого соединен с выходом усилителя тока управляемого напряжением и вихретоковым преобразователем, источником-опорных напряжений, подключенным к второму входу второго нуль-индикатора, второй выход фазовращателя соединен с вторым входом первого нуль-индикатора, а выход генератора переменно«

ro напряжения подключен к второму входу усилителя с управляемым коэффициентом передачи.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью автоматизации процесса измерения, оно .снабжено решающим. блоком и подключенным к его выходам индикатором удельной электрической

1180777 проводимости и индикатором магнитной проницаемости, а выходы источника опорного напряжения, фазовращателя, индикатора частоты и индикатора тока подсоединены к входам решающего блока.

20

35

1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий электромагнитными методаии и может быть использовано в электромагнитной дефектоскопии и структуроскопии, а также в области температурных измерений., Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона измерений.

На чертеже представлена блоксхема устройства для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости электропроводящих материалов.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1, фазовращатель 2, фазовый детектор 3, усилитель 4 напряжения разбаланса, частотный модулятор 5, генератор 6 переменного напряжения, и дополнительно введенные первый 7 и второй 8 нуль-индикаторы, индикатор 9 частот, индикатор 10 токов, интегратор 11, источник 12 опорного напряжения, усилитель 13 напряжения разбаланса, усилитель 14 с управляемым коэффициентом передачи и усилитель 15 тока управляемого напряжением.

В вихретоковом преобразователе

1 с помощью переменного тока наводится переменное магнитное поле, которое в свою очередь нано" дит вихревые токи в контролируемом иэделии, помещенном в вихретоковом преобразователе 1. Измерительные обмотки вихретокового преобразователя 1 связаны через магнитный поток с контролируемым изделием.

С выхода измерительных обмоток вихретокового преобразователя 1 снимаются ЭДС, обусловленная магнитным потоком, наведенным переменным магнитным полем в изделии, а также ЭДС, обусловленная намагничивающнм потоком. Оба значения ЭДС подаются на. два входа фазового детектора 3, на выходе которого получают сигнал, соответствующий значению фазы магнитного потока, наведенного в контролируемом изделии относительно намагничивающего потока вихретокового преобразователя 1. Значение

ЭДС, обусловленное намагничивающим потоком с выхода вихретокового преобразователя 1, подается также . на вход фазовращателя 2, предназначенного для регулировки опорной фазы, с целью выбора необходимого режима работы устройства.

На выходе фазовращателя 2 полу-. чают значение опорной фазы для нуль-индикатора 7 и подключают выход фазовращателя 2 к одному из входов нуль-индикатора 7, к второму входу последнего подключают выход фазового детектора 3. Напряжение с выхода нуль-индикатора 7 (равное напряжению разбаланса между опорной фазой магнитного потока в изделии) подается через усилитель 4 разбаланса на вход частотного модулятора 5, который изменяет часто" ту генератора 6 переменного напряжения, а следовательно, и частоту электромагнитного поля до тех пор, пока разность фаз на входе нульиндикатора 7 не станет равной нулю.

Одновременно в процессе измерений поддерживается неизменной величина магнитного потока, наведенного в контролируемом изделии при помощи замкнутой системы автоматического регулирования намагничивающего вихретокового преобразователя 1 тока.

С этой целью ЭДС с выхода вихретокового преобразователя 1,обусловленная магнитным потоком в изделии, интегрируется с помощью интегратора 11 и подается на один из входов нуль-индикатора 8. На второй вход нуль-индикатора 8 подается напряжение с выхода источника 12 опорного напряжения, задающее необходимое значение потока в контролируемом изделии. В том случае, если величина потока в изделии не равна заданной, сигнал разбаланса с выхода нуль-индикатора 8 усиливается усилителем 13, подается на управляющие цепи усилителя 14 с управляемым коэффициентом передачи и изменяет амплитуду переменного напряжения, подаваемого с выхода генератора 6 переменного напряжения через управляемые цепи усилителя 14 с управляемым коэффициентом передачи на вход усилителя 15 тока управляемого напряжения. Это приводит к изменению намагничивающега тока, подаваемого в намагничивающие обмотки вихретокового преобразователя I.

Ток, питающий вихретоковой преобразователь 1, изменяется до тех пор, пока разность напряжений, поданных на вход нуль-индикатора 8, не станет равной нулю. т.е. до тех пор, пока поток в контролируемом изделии не станет равным заданному.

Для определения величины магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости изделия исгользуются индикаторы частот 9 и токов 10.

Устройство работает следующим образом.

Поместив контролируемое изделие в вихретоковый преобразователь 1, скомпенсировав влияние потока в зазоре между изделием и измерительной катушкой датчика вихретокового преобразователя 1 и установив необходимый режим работы устройства с помощью опорных напряжений, подаваемых на нуль-индикаторы 7 и 8, 1180777 4 значения магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости определяют, зафиксировав новые значения намагничивающего тока и частоты электромагнитного поля (изменение тока и частоты произойдет вследствие работы двух замкнутых систем автоматического регулирования), по отношению к началь1Q ным значениям тока и частоты (расчетные значения которых зависят от выбранного режима работы) из выражений 2 =1

2О где р и d — коэффициенты пропорциональности у t

2 и f — начальные значения намагничивающего тока и частоты электромагнитного поля, определяемые режимом испытаний;

2 и f — новые установившиеся значения величины намагничивающего тока и

его частоты.

Для автоматизации процесса измерения электромагнитных характеристик контролируемого изделия в предлагаемое устройство дополнительно вводятся решающий блок 16, 33 индикатор 17 удельнои электрической проводимости и индикатор 18 . магнитной проницаемости, осуществля- . ющие решение уравнений для магнит40 ной проницаемости и удельной электрической проводимости и выдачи информации в величинах магнитной . проницаемости и удельной электрической проводимости, при этом выходы источника 12 опорного напряжения, фазовращателя 2, индикатора 9 частоты и индикатора 10 тока дополнительно. подсоединены к входам решающего блока 16, один выход которого подключен к входу индикатора 17 удельной электрической проводимости, а второй выход решающего блока 16 — к входу индикатора 18 маг нитной проницаемости.