Устройство для измерения электрофизических параметров токопроводящих сред

Устройство для измерения электрофизических параметров токопроводящих сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к машиностроению и металлургии, а более конкретно к средствам контроля электрофизических параметров токопроводящих материалов. Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство состоит из генератора перестраиваемой частоты, выход которого соединен с индикатором, вихретоковым преобразователем, состоящим из катушки индуктивности, включенной в резонансный контур, и широкополосным фозосдвигающим звеном. Выход вихретокового преобразователя через усилитель связан с первым входом фазового детектора , а выход широкополосного фазосдвигающего звена связан с вторым входом фазового детектора. Выход фазового детектора через интегратор соединен с управляющим входом генератора переменной частоты.3 ил. w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>я G 01 N 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4419699/25 (22) 24.03.88 (46) 30.06.91. Бюл. ¹ 24 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) А.К.Легкобыт, Н.В.Богданов и В.К.Рябцев (53) 543.247. (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. / Справочник под ред, В.В.Клюева, М,: Машиностроение, 1976.

Гальперин М,В, Практическая схемотехника в промышленной автоматике. М.:

Энергоиздат, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕPЕНИЯ

3ЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

ТОКОПРОВОДЯЩИХ СРЕД (57) Изобретение относится к.машиностроеИзобретение относится к машиностроению и металлургии, а более конкретно к средствам контроля злектрофизических параметров токопроводящих материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства для измерения электрофиэических параметров токопроводящих сред, на фиг.2 и 3 — варианты конкретного выполнения схемы вихретокового преобразователя.

Устройство состоит из последовательно соединенных генератора 1 переменной частоты, вихретокового преобразователя 2, усилителя 3 и фазового детектора 4 со входами, второй вход которого через широко„„ Ц „„1659820 А1 нию и металлургии, а более конкретно к средствам контроля электрофизических параметров токопроводящих материалов.

Целью изобретения является повышение точности измерений. Устройство состоит из генератора перестраиваемой частоты, выход которого соединен с индикатором, вихретоковым преобразователем, состоящим из катушки индуктивности, включенной в резонансный контур, и широкополосным фозосдвигающим звеном. Выход вихретокового преобразователя через усилитель связан с первым входом фазового детекто. ра, а выход широкополосного фазосдвигающего звена связан с.вторым входом фазового детектора. Выход фазового детектора через интегратор соединен с управляющим входом генератора переменной частоты. 3 ил.

I полосное фазосдвигающее звено 5 соеди ° нен с выходом генератора 1 переменной частоты. Выход фазового детектора 4 через СЛ !. м интегратор 6 связан с управляющим входом у генератора 1 переменной частоты, кроме QQ того, вход индикатора 7 соединен с выхо- Я дом генератора 1 переменной частоты.

Генератор 1 переменной частоты представляет собой стандартный генератор. управляемый напряжением (ГУЙ). В качестве индикатора 7 использован частотомер, например ЧЗ-57, На фиг.2 и 3 представлены варианты конкретного выполнения схемы вихретокового преобразователя 2. Вихретоковый преобразователь 2 представляет собой делитель, в одной плечо которого включен

",659й20 резистор R, а в другое — резонансный Сконтур, причем индуктивность (представляет собой катушку вихретокового преобразователя.

Устройство работает следующим образом, При включении устройства генератор 1 переменной частоты начинает генерировать сигнал с частотой, соответствующей нулевому сигналу на его управляющем входе, причем частота генератора 1 переменной частоты при этом не равна нулю. Сигнал с выхода генератора 1 переменной частоты поступает на вихретоковый преобразователь 2, а также на вход широкополосного фазосдвигающего звена, где его фаза сдвигается на 90 в сторону опережения, Если частота сигнала на входе вихретокового преобразователя не равна резонансной частоте контура LC, то сигнал с выхода вихретокового преобразователя 2, предварительно усилившись в усилителе 3, поступает на первый вход фазового детектора 4 и имеет разность фаз с сигналом на втором входе фазового детектора 4 отличную от 90О.

При этом на выходе фазового детектора 4 формируется сигнал, равный произведению сигналов на обоих его входах, Этот сигнал поступает на вход интегратора 6, где происходит его интегрирование. На выходе интегратора 6 формируется сигнал определенной полярности, в зависимости от разности фаз на первом и втором входах фазового детектора 4. Сигнал с выхода интегратора 6 поступает на управляющий вход генератора 1 переменной частоты и изменяет частоту генератора таким образом, чтобы его частота стала равна частоте резонанса контура

LC вихретокового преобразователя 2.

B режиме изменения прикладывают катушку вихретокового преобразователя 2 к поверхности исследуемой среды, например к поверхности металла, электрофизические параметры которого необходимо измерить.

При этом в среде (металле) образуются вихревые токи, величина которых зависит от электрофизических параметров среды, таких как электропроводность и магнитная проницаемость. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушку вихревого преобразователя 2, Воздействие этого поля эквивалентно изменению активного (омического) и реактивного сопротивления катушки.

Изменение реактивного сопротивления приводит,к расстройке резонансного контура LC, что обуславливает появление разности фаэ сигналов на обоих входах фазового детектора 4, отличной от 90 . В результате на выходе интегратора 6 формируется сиг40, позволяет уменьшить влияние нестабильности элементов усилителя 3, фазового

5

25 нал, обеспечивающий перестройку генератора 1 переменной частоты в соответствии с новыми параметрами катушки вихретокового преобразователя, По шкале индикатора 7 (в качестве которого используется частотомер), предварительно проградуированном в единицах измеряемого параметра, фиксируется его значение, Нестабильность генератора 1 переменной частоты не влияет на результат измерения, так как частоту выходного сигнала генератора 1 переменной частоты задает резонансный контур С вихретокового преобразователя, во-вторых, помехозащищенность вихретокового преобразователя повышена из-за включения его катушки в резонансный контур, обладающий способностью подавлять помехи во всем диапазоне частот, кроме узкого интервала частот вблизи его резонансной частоты; в третьих, величина измеряемого параметра определяется по частоте выходного сигнала генератора 1 переменной частоты, которая измеряется с большей точностью; чем амплитуда сигнала в прототипе. в четвертых, резонансный контур обладает большой крутизной выходной характеристики где р — фаза выходного сигнала вихретокового преобразователя;

Л f — отклонение частоты от резонансной (расстройка по частоте).

Большая крутизна зависимости детектора 4 и интегратора 6

Кроме того, нелинейность выходной характеристики фазового детектора 4 также не влияет на точность измерения в связи с тем, что сигнал с выхода фазового детектора

4 поступает на интегратор 6, Формула изобретения

Устройство для измерения злектрофизических параметров токопроводящих сред, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидальных колебаний, вихретоковый преОбразователь. усилитель и фазовый детектор, второй вход которого через фаэосдвигающее звено соединен с выходом генератора синусоидальных колебаний, а также индикатор». о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с щелью повышенля точ1659820

0m 7

Фие 2

Составитель И.Соколов

Редактор Т.Парфенова ° Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 1837 Тираж 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101 ности измерения, в качестве генератора синусоидальных колебаний использован генератор переменной частоты, управляющий вход которого через интегратор соединен с выходом фазового детектора, а выход под- 5 ключен к индикатору, в качестве которого использован частотомер, вихретоковый преобразователь выполнен в виде делителя, в одно плечо которого включен резистор, а в другое-резонансный .С-контур, а фазосдвигающее звено выполнено широкополосным.