Автогенераторное устройство для контроля сред по их электромагнитным свойствам

 

ОЛ ИСАЙ ИЕ

ИЗОЬЕЕт ЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ, СВИДЕТЕЛЬСТВУ

| ц 580488

Соки Соеетскик

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 21.10.75 (21) 2183246/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.77. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 03.11.77 (51) М. Кл.2 б 01N 27/00

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.317.7 (66 6) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Э. И. Арш, А. Г. Лейзерович и H. И. Твердост (|п е т

Днепропетровский ордена Трудового Красно|о Знамени осудйрствен- . ный университет им. 300-летия воссоединения Украины с.-::Роасией.: (71) Заявитель (54) АВТОГЕНЕРАТОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

СРЕД ПО ИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ СВО ИСТВАМ

Изобретение относится к области измерений свойств сред с помощью высокочастотных резонансных методов и может быть использовано для идентификации, например, горных пород по величине их диэлектрической или магнитной проницаемости, а также для дефектоскопии различных материалов путем измерения анизотропии их диэлектрической или магнитной проницаемости.

Известно устройство, которое включает в себя два аналогичных автогенератора, включенных навстречу один к другому в соседние плечи мостовой схемы, и измерительный пр:|бор присоединен к средним точкам двух резисторов, установленных в анодных цепях генераторов (1).

Однако такое устройство отличается малой чувствительностью.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению яьляется устройство, содержащее два автогенератора, настроенных на одну частоту и соединенных по мостовой схеме, и датчик с исследуемым материалом (2).

Недостатком данного устройства является то, что, во-первых, выходной сигнал определяется величиной постоянной слагающей анодного тока, протекающей через резистор нагрузки, а, как известно, постоянная слагающая анодного тока намного меньше зависит от эквивалентного сопротивления нагружаемого контура измерительного автогенератора, чем амплитуда напряжения на этом контуре, и, во-вторых, постоянная слагающая анодного тока генератора практически не зависит от расстройки контура генератора в рабочем диапазоне частот, что не позволяет использовать данную схему для контроля сред по величине диэлектрической или магнитной проjQ ница мости, которые в основном воздействуют на реактивные параметры контура.

Для повышения чувствительности в предлагаемом устройстве датчик выполнен из двух однотипных несвязанных между собой

1,-, нагрузочных колебательных контуров, включенных в коллекторные цепи автогенераторов, а в цепи обратной связи автогенераторов между колле (ropoì и эмиттером В (л1очсны высокодобротные час |отозадающие контуры

20 и к нагру зочным контурам подключен д||фференциальный вольтметр переменного тока.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Электрическая схема автогенсраторного устройства для контроля сред по пх электромагнитным свойствам состоит пз двух высокочастотных автоген ераторо в на транзисторах 1 и 2, включенных навстречу один к другому в соседние плечи мостовой схемы, питаеЗО мой через клеммы 3 и 4 постоянным током.

580488

ЗО

55 бО

Два других плеча мостовой схемы образованы нагрузочными колебательными контурами, состоящими из конденсаторов 5 и 6 и катушек индуктивности 7 и 8. В цепях обратной связи автогенераторов установлены высокодобротные колебательные контуры, состоящие из конденсаторов 9 и 10 и катушек 11 и

12, при помощи которых генераторы настроены на одну частоту. Снимаемые с нагрузочных контуров напряжения подаются на входы дифференциального вольтметра 13.

Устройство работает следующим образом.

При идентификации сред, например по величине магнитной проницаемости, в нагрузочные контуры в качестве индуктивных элементов 7 и 8 включены катушки датчика.

Каждая из катушек намотана на ll-образном магнитопроводе, обе они имеют одинаковые параметры и расположены таким образом, что торцы полюсов магнитопровода находятся в одной плоскости.

Конденсаторами 5 и 6 нагрузочные контуры настраиваются в пределах полосы пропускания на разные склоны своих резонансных характеристик. Например, нагрузочный контур

О, 7 настраивается на частоту в111, меньшую чем частота со1 первого автогенератора, а нагрузочный контур 6, 8 настраивается на частоту >оа, большую, чем частота 032 Второго автогенератора, при этом, как указано выше, IO1 <2.

Если резонансные кривые нагрузочных контуров идентичны и абсолютные величины расстроек контуров относительно генерируемой частоты равны между собой ю1 — IooI ——

=cooz — 1о, то мост сбалансирован и напряжения на входах дифференциального вольтметра равны между собои (U, U„,i) .

Г1ри внесении ферромагнитного образца в ближнюю зону датчика индуктивностп катушек 7 и 8 увеличиваются, в резул rare чего частоты IopI H Iop2 liменьшаются H резонансные характеристики нагрузочных контуров смещаются влево относительно частоты coI — — м2 генераторов, при этом амплитуда напряжения на контуре 5, 7 уменьшается до величины

U„,, а амплитуда напряжения на контуре 6, 8 увеличивается до величины У;„, Разность

U,„ — U„,, пропорциональная величине 1 магнитной проницаемости контролируемой среды, измеряется дифференциальным вольтметром, шкала которого проградуирована в единицах магнитной проницаемости.

Существенное повышение чувствительности автогенераторного моста получается за счет использования в качестве полезного сигнала амплитуды высокочастотного напряжения на нагрузочном контуре автогенератора (вместо постоянной слагающей анодного тока, как в прототипе). Кроме того, за счет настройки нагрузочных контуров на разные склоны их резонансных характеристик чувствительность к реактивным расстройкам, связанным с изменением В или р, среды, также повышается.

При определении анизотропии, например, магнитной проницаемости контролируемого материала схема устройства не изменяется, но настройка нагрузочных контуров выполняется идентично, на один и тот же склон резонансной характеристики.

Если нагрузочные контуры идентичны и автогенераторы работают на одинаковой частоте, то при настройке контуров на частоту

coo1=Ioo, например, большую чем частота генерации ю1 — — co>, выполняется условие в01— — в1 — — а02 — а2, и амплитуды напряжений на контурах равны Um, = — U„,.

Внесение в ближнюю зону датчика изотропного ферромагнитного материала имеет положение резонансных характеристик нагрузочных контуров относительно генерируемой частоты (уменьшает IooI до величины о и а0 до 01 „), но за счет того, что контуры идентичны и настроены на одинаковые склоны, величины расстроек оказываются одингКОВЫМИ (условие Ю 01 — 011= Ж 02 — (02 ПО-rrpe I нему выполняется, так как по-прежнему

0>01 =Copy), и амплитуды ВыхОдных напряжений изменяются по величине, но остаются равными (/, „= U„, ).

Если же в контролируемом материале имеется зона локальной анизотропии, то при прохождении над этой зоной одной из катушек датчика происходит взаимная расстройка нагрузочных контуров, в результате чего их расстройки относительно генерируемой частоты оказываются разными и равенство амплитуд выходных напряжений нарушается.

Формула изобретения

Автогенераторное устройство для контроля сред по их электромагнитным свойствам, содержащее два автогенератора, настроенных на одну частоту и соединенных по мостовой схеме, датчик с исследуемым материалом, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, датчик выполнен из двух однотипных элементов — не связанных между собой нагрузочных колебательных контуров, включенных в коллекторные цепи автогенераторов, а в цепи обратной связи автогенераторов между коллектором и эмиттером включены высокодобротные частотозадающие контуры и к нагрузочным контурам подключен дифференциальный вольтметр переменного тока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство Ко 119362, кл.

G 0liV 23/24, 1958.

2. Авторское свидетельство P& 182619, кл, В ОЗС 1/24, 1962.

i580488

Составитель О. Маликова

Техред А. Камышникова

Редактор И. Шубина

Корректор Е. Хмелева

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2451 5 Изд. ¹ 885 Тираж 1109

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5