Способ измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и устройство для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов

 

Изобретение может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Способ измерения реализован в устройстве, содержащем модулятор 1, генератор 2 переменного тока, вихретоковый преобразователь 3, усилители 4, 16, амплитудный детектор 5, фильтр (Ф) 6, сумматоры 7, 22, делительные блоки (Б) 8, 14, 24, Ф 9, 15 выделения переменной составляющей сигнала, масштабные преобразователи 10, 26, вычитающие Б 11, 18, преобразователь 12 частоты сигнала в напряжение, Ф 13 выделения постоянной составляющей сигнала, ключи 17, 21, Б 19 памяти, регулируемый масштабный преобразователь 20, регулируемый источник 23 напряжения, Б 25 возведения в квадрат, индикатор 27. С целью повышения точности измерения коррекцию информативной постоянной составляющей V<SB POS="POST">N</SB> выполняют суммированием постоянной составляющей информативного напряжения с корректирующим напряжением V<SB POS="POST">кор</SB>, устанавливают вихретоковый преобразователь 3 в процессе настройки на материал с известной величиной удельной электрической проводимости σ<SB POS="POST">эт</SB>, корректируют величину постоянной составляющей информативного напряжения, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения V<SB POS="POST">N</SB> эт 1, определяют величину параметра A преобразования по формуле, приведенной в описании изобретения, запоминают его значение, измеряют величину корректирующего напряжения V<SB POS="POST">кор1</SB> и запоминают, изменяют величину мешающего воздействия, корректируют величину V<SB POS="POST">N</SB>, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения V<SB POS="POST">N</SB> эт 2, измеряют V<SB POS="POST">кор</SB>, определяют величину С, пропорциональную мешающему воздействию по формуле, приведенной в описании изобретения, запоминают С, устанавливают вихретоковый преобразователь 3 на контролируемый материал, корректируют величину V<SB POS="POST">N</SB>, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения V<SB POS="POST">N</SB> км, измеряют величину корректирующего напряжения V<SB POS="POST">кор3</SB> и определяют удельную электрическую проводимость контролируемого материала σ км по формуле, приведенной в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5g 4 С 01 R 27/02

ЕЕ@

ЫТ1"

Б." Б1 >1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOIVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4206192/24-21 (22) 09.03.87 (46) 07,05.89. Бюл. № 17 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С,П.Королева (72) А.P.Dlèøêèí и В.Н.Буров (53) 621.317,33(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 302587, кл. G 01 N 17/90, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 1136071, кл. G Ol N 27/90, 1985, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ

МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

SU» 47 150 А1 (57) Изобретение может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Способ измерения реализован в устройстве, содержащем модулятор 1, генератор 2 переменного тока, вихретоковый преобразователь 3, усилители 4, 16, амплитудный детектор 5, фильтр (Ф) 6, сумматоры 7, 22, делительные блоки (Б)

8, 14, 24, Ф 9, 15 выделения переменной составляющей сигнала, масштабные преобразователи 10, 26, вычитающие Б ll 18, преобразователь 12 частоты сигнала в напряжение, и 13 выделения постоянной составляющей сигнала, ключи 17, 21, Б 19 памяти,, регулируемый масштабный преобразова1478150 тель 20, регулируемый источник 23 напряжения, Б 25 возведения в квадрат, индикатор 27, С целью повышения точности измерения коррекцию информативной постоянной составляющей U выполtl няют суммированием постоянной составляющей информативного напряжения с корректирующим напряжением U, усКор танавливают вихретоковый преобразователь 3 в процессе настройки на материал с известной величиной удельной электрической проводимости 4», корректируют величину постоянной составляющей информативного напряжения, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения П„, определяют векэт< личину параметра а преобразования по формуле, приведенной в описании изобретения, запоминают его значение, измеряют величину корректирующего наИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости немаг5 нитных материалов и изделий.

Целью изобретения является повышение точности измерения.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для иэмере- 10 ния удельной электрической проводимости немагнитных материалов.

Устройство содержит соединенные последовательно модулятор 1, генератор 2 переменного тока, вихретоковый 15 преобразователь 3, первый усилитель

4, амплитудный детектор 5, первый фильтр 6 выделения постоянной составляющей сигнала, первый сумматор 7, первый делительный блок 8, другой 20 вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 5 через первый фильтр 9 выделения переменной составляющей сигнала, первый масштабный преобразователь 10, первый вычитаю À блок 11, другой вход которого подключен к соединенным последовательно преобразователю 12 частоты сигнала в напряжение, вход которого соединен с выходом генератора 2,втопряжения Ц„, и запоминают, изменяют величину мешающего воздействия, корректируют величину 11„, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения Б„, измеряют U опредео.эт koP ляют величину С, пропорциональную мешающему воздействию по формуле, приведенной в описании изобретения, запоминают С, устанавливают вихретоковый преобразователь 3 на контролируемый материал, корректируют величину U>, измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения U> Ä, измеряют величину корректирующего напряжения 11„,р.и определяют удельную электрическую проводимость контролируемого материала б„„,по формуле, приведенной в описании изобретения. 2 с.п. ф-лы, .1 ил. рому фильтру 13 выделения постоянной составляющей сигнала, второму дели" тельному блоку 14, другой вход которого соединен с выходом преобразователя 12 частоты сигнала в напряжение через второй фильтр 15 выделения переменной составляющей сигнала, второй усилитель 16, выход которого соединен с вторым входом первого сумматора

7, входом первого ключа 17 и входом второго вычитающего блока 18, соединенные последовательно первый ключ 17, блок 19 памяти, второй вычитающий блок 18, регулируемый масштабный преобразователь 20, второй ключ 21, второй сумматор 22, второй вход которого соединен с регулируемым источником

23 напряжения, третий делительный блок 24, другой вход которого соединен с выходом первого сумматора 7, блок 25 возведения в квадрат, второй масштабный преобразователь 26 и индикатор 27, Устройство, реализующее способ измерения, работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 3 запитывают от генератора 2 переменного

1478150 тока с частотой Q . !" .одулятор 1 модулирует частоту я генератора 2, заставляя ее изменяться на величину Ь(д с частотой Q. Выходное напряжение вихретокового преобразователя 3 усиливается усилителем 4, и из усиленного напряжения с помощью амплитудного детектора 5 выделяется информативная составляющая, Постоянная составляющая U „ выпрямленного напряжения выделяется фильтром 6, переменная составляющая .hU(®, изменяющаяся с частотой Q. выделяется фильтром 9, Коэффициенты передач фильтров 9 и

6 равны.

Сигналы У„ и eU(a) поступают на входы делительного блока 8, с выхода

Яи блока 8 сигнал „ = — — поступает на

11„ 20 вход масштабного преобразователя 10, коэффициент передачи которого равен двум. С выхода масштабного преобразователя 10 сигнал 2 Ж„ поступает на первый вход вычитающего блока 11, на 25 другой вход которого поступает сигнал, сформированный из выходного сигнала генератора 2. Выход генератора

2 подключен также к преобразователю !

2 частоты сигнала в напряжение ° Сиг- 30 нал на выходе .преобразователя 12 прямо пропорционален частоте входного сигнала и описывается выражением

П„ =К у, где К вЂ” коэффициент преобРазования, Ы вЂ” значение частоты вы1 входного сигнала в данный момент времени.

Сигнал U» поступает одновременно на фильтры 13 и 15. Напряжение на вы- 40 ходе фильтра 13, выделяющего постоянную составляющую, пропорциональную величине И, напряжение на выходе фильтра 15, выщеляющеro переменную составляющую, изменяющуюся с часто- 45 той g пропорционально величине ЛЯ.

Выходы фильтров 13 и 15 подключены к входам делительного блока 14. Коэффициенты передачи фильтров 13 и 15 равны, поэтому на выходе устройства

14 будет сигналЖ, = ---, который подается на второи вход вычитающего блока ll сигнал 0=2 „-Ì поступает на усилитель 16.

С выхода второго усилителя 16 снимается корректирующий сигнал 1."„, который поступает на второй вход сумматора 7. В установившемся режиме

У„ =K(?Ж„-Ж. ), где К вЂ” коэффициент усйления усилителя 16, Если коэффициент усиления К достаточно большой, то сигнал 2 Ж„-Ж„э0 и 2 Ж„= М„э. Тогда зависимость величины постоянной составляющей на выходе первого сумматора

7 описывается выражением U„=ab, где а — коэффициент преобразования, В процессе настройки устройства

BHxpeToK0BbN преобразователь 3 устанавливают на материал с известной величиной удельнои электрическои проводимости Я, размыкают второй ключ

21 и замыкают первый ключ 17. Сигнал через замкнутый ключ 17 поступает на вход блока 19 памяти и загоминается в нем.

Опорное напряжение U, с выхода регулируемого источника 23 опорного напряжения через второй сумматор 22 поступает на второй вход третьего делительного блока 24, на первый вход которого поступает сигнал с"первого сумматора 7. С выхода третьего деI

Un эт лительного блока 24 сигнал — — — чеUon рез блок 25 возведения в квадрат и второй масштабный преобразователь 26

1 с коэффициентом передачи - — - постуR р,ы пает на индикатор 27. Изменяя величину П, регулируемого источника 23 опорного напряжения, добиваются того, что индикатор 27 показывает величину(зэ,. Тогда

Un.gr (Т =а. on о эт

В следующих операциях величину не меняют.

on

Далее размыкают первый ключ 17, замыкают второй ключ 21 и задают изменение мешающего параметра материала (если мешающий параметр — зазор, то подкладывают диэлектрическую пластинку между вихретоковым преобразователем 3 и настроечным образцом материала), Изменение мешающего параметра приводит к изменению величин параметров а, Ь и величины сигнала

С выхода второго усилителя 16 коР сигнал U, поступает на второй вход ко второго вычитающего блока 18, на первый вход которого поступает сигнал

U„o, хранящийся в блоке 19 памяти. кор,»

Сигнал U„ol, -U « с выхода второго выUp,эi — -а

R ю o er

-С.

1-1ворв Н нор, В дальнейших операциях величину

К=С регулируемого масштабного преоб- 30 разонателя 20 не меняют, На этом операции настройки устройства измерения. заканчиваются и вихретоконый преобразователь 3 устанавливают на контролируемый материал с неизвестной величиной удельной электрической проводимости(7 км

Скорректированная постоянная составляющая информативного напряжения

U„„ поступает на первый вход третье- 4р

ro делительного блока 24, Сигнал

U поступает с выхода второго усикор э лителя 16 на второй вход нторого нычитающего блока 18 и второй вход сумматора 7. Сигнал С(11, -1, „„р )+а по- 45 ступает на второй вход третьего делительного блока 24. Сигнал

Un. км поступает на блок 25 (11„,)р,-UxoJ, ) С+а возведения в квадрат, а затем на нто- 5р рой масштабный преобразователь 26, Таким образом, индикатор 27 показывает величину б „, определяемую н виде

5 14781 читающего блока 18 поступает на регулируемый масштабный преобразователь

20, Выходной сигнал К (Ц -Б„„р), где

К вЂ” коэффициент передачи регулируемо5 го масштабного преобразователя 20, через замкнутый второй ключ 21 поступает на перный вход второго сумматора

22, на второй вход которого поступает сигнал 1J,„ =ÿ с регулируемого источ-10 ника 23 опорного напряжения. Сигнал

U „ +К(Бщ -11„ ) с выхода второго сумматора 22 поступает через третий длительный блок 24, на другой вход которого поступает сигнал U в блок 25 возведения н квадрат и через второй масштабный преобразователь

26-на индикатор.27. Изменяя величину коэффициента преобразования К регулируемого масштабного преобразователя 20, добиваются чтобы индикатор 27 показывал величину G В этом случае величина К определяется в виде

50 лизующего, позволяет повысить точность измерения удельной электрической проводимости в условиях влияния мешающих факторов. Введение автокоррекции информационного сигнала позволило создать условия для калибровки устройства на одном эталонном образце материала, Формула и з о б р е т е н и я

1. Способ измерения удельной электрической проводимости немагнитных ма— териалов, заключающийся в том, что на вихретоковый преобразователь подают напряжение переменного тока с частотой Q которое модулируют напряжением с частотой Я, изменяя частоту напряжения переменного тока на величину kgb усиливают выходное напряжение -нихретокового преобразователя, выделяют информативную постоянную составляющую U усиленного ныходного напряжения преобразователя, измеряют периодические с частотой A. приращения дБ(Я) выделенной информативной составляющей и корректируют величинуU» о тличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, коррекцию U> выполняют путем суммирования постоянной составляющей информативного напряжения с корректирующим напряжением U<, изменяют величину U,, обеспечивая равенство

Ы (Я)

2М =Ж, где М = — — --- — относительи Я» и ц„ ное изменение амплитуды информативЬД ного напряжения Ж = -- - относительУ Q Q ные изменения частоты тока, питающего вихретоковый преобразователь, устанавливают нихретоковый преобразователь в процессе настройки на материал с известной величиной удельной электрической проводимости:5, корректируют величину постоянной составляющей информативного напряжения U» измеряют скорректированную величину постоянной составляющей информативного напряжения Uää, определяют велики,в чину параметра а преобразования по формуле

2 к.м R y а+С (11 11 .Использование предлагаемого способа измерения и устройства, его реагде R — радиус большей обмотки вихретоковогб преобразователя;

1478150

Un. э з.

Е %ЯД

U -1.1 ко kop 1 запоминают величину С, устанавливают

I вихретоковый преобразователь в процессе измерения на контролируемый материал, корректируют величину постоянной составляющей информативного напряжения U„ измеряют скорректированную величину постоянной состав ляющей информативного напряжения

U„ « измеряют величину корректирующего напряжения Uùop, а величину ко э удельной электрической проводимости контролируемого материала G определяют по формуле

25

1 Un км

В. QQ а+С (Бк„-U„, ) кор

2. Устройство для измерения удельной электрической проводимости немагнитных материалов, содержащее соединенные последовательно модулятор, 40 генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь, первый усилитель, амплитудный детектор и первый фильтр выделения постоянной составляющей сигнала, фильтр выделения пе- 45 ременной составляющей сигнала, подключенный к амплитудному детектору, и первый вычитающий блок, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в не- 50

ro введены преобразователь частоты сигнала в напряжение, второй фильтр выделения постоянной составляющей сигнала, второй фильтр выделения переменной составляющей сигнала, второй55 вычитающий блок, два сумматора, три запоминают значение параметра а преобразования, измеряют величину коррек- 5 тирующего напряжения UÄ и запомикОр1 нают, изменяют величину мешающего воздействия, корректируют величину постоянной составляющей информативного напряжения U„ измеряют скорректи- 10 рованную величину постоянной составляющей информативного напряжения

11, измеряют величину корректируазт ° ющего напряжения-U,, определяют величину С, пропорциойальную мешающему 15 воздействию по формуле делительных блока, блок возведейия в квадрат, второй усилитель, два масштабных преобразователя, регулируемый, масштабный преобразователь, регулируемый источник опорного напряжения, два ключа, блок памяти и индикатор, при этом выход первого фильтра выделения постоянной составляющей сигнала подключен к первому входу первого сумматора, выход которого подключен к второму входу первого делительного блока и первому входу третьего делительного блока, к первому входу первого делительного блока подключен выход первого фильтра выделения переменной составляющей сигнала, выход первого делительного блока соединен .через первый масштабный преобразователь с первым входом первого блока вычитания, выход генератора переменного тока соединен с входом преобразователя частоты сигнала в напряжение, выход которого соединен с входом второго фильтра выделения постоянной составляющей сигнала и входом второго фильтра выделения переменной составляющей сигнала, выход второго фильтра выделения переменной составляющей сигнала соединен с первым входом второго делительного блока, выход второго фильтра выделения постоянной составляющей соединен с вторым входом второго делительного блока, выход которого соединен с вторым входом первого вычитающего блока, выход первого вычитающего блока через второй усилитель соединен с вторыми входами первого сумматора и второго вычитающего блока и через первый ключ — с входом блока памяти, выход блока памяти соединен с первым входом второго вычитающего блока, выход которого подключен к входу регулируемого масштабного преобразователя, выход регулируемого масштабного преобразователя через второй ключ подключен к первому входу второго сумматора, к второму входу которого подключен регулируемый источник опорного напряжения, выход второго сумматора соединен с вторым входом третьего делительного блока, выход которого через последовательно соединенные блок возведения в квадрат и второй масштабный преобразователь подключен к индикатору.