Измеритель электрической проводимости немагнитных материалов

Измеритель электрической проводимости немагнитных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Соввтскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 05. 03 ° 80(21) 2890192/25-28 с присоединением заявки М " (23) П риоритет (51)NL. Кл.

G 01 N 27/90

1веударетвоеыб кемнтат

СССР ао делам нзабретеннй н атхрытнй

Опубликовано 30.12.81. Бюллетень М 48

Дата опубликования описания 30. 12. 81 (53) УДК 620.

° 179. 14 (088.8) Д.И. Косовский, Ю.М. Якарлет, В.Ф. Мужицкий и В. С. Лапшин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения электрической проводимости немагнитных материалов и изделий.

Известен измеритель электрической проводимости, содержащий вихретоковый преобразователь, генератор, схему амплитудно-фазовой обработки сигнала и индикатор (1).

Недостатком известного измерителя

10 является нелинейность зависимости электрического сигнала от электри" ческой проводимости материала, что приводит к ухудшению точности измере1$ ний.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является. измеритель электрической проводимости немагнитных материалов, содержащий соединеннйе последовательно генератор переменного тока, вихретоковый преобразователь, усилитель сигнала преобразователя, фазовый детектор, линеари2 затор и цифровой индикатор, и фазовращатель, включенный между выходом генератора переменного тока и вторым входом фазового детектора (2) .

Недостатком данного измерителя является низкая точность измерений и сложность линеаризации.

Цель изобретения — повышение точности измерений и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в измерителе электрической прово« димости немагнитных материалов линеаризатор выполнен в виде функционального преобразователя квадрата тангенса выходного сигнала фазового детектора.

На фиг. 1 представлена блок-схема измерителя электрической проводимости немагнитных материалов; на фиг.2— годограф, отражающий зависимости вносимого сигнала от величины обобщенного параметра/ь; на фиг. 3 — графики, отражающие зависимость tg4,от f npu различных зазорах р; на фиг. 4 — кривые, отражающие различия между реальными значениями tgot и Р .

Измеритель электрической проводимости содержит соединенные последовательно генератор l переменного тока, вихретоковый преобразователь 2, усили тель 3 сигнала преобразователя и фазовый детектор 4, линеаризатор 5 и цифровой индикатор 6, и регулируемый фазовращатель 7, включенный между выходом генератора 1 и вторым входом фазового детектора 4.

Измеритель работает следующим о6разом.

Переменный ток от генератора 1 поступает на вихретоковый преобразователь 2, на выходе которого сигнал усиливается усилителем 3 и подается на первый вход фазового детектора 4, а на второй его вход сигнала подаетсл через регулируемый фазовращатель

7 с выхода генератора 1. С фазового детектора 4 сигнал подается на вход линеаризатора 5, который воспроизводит-сигнал, пропорциональный квадрату тангенса выходного сигнала фазового детектора. Величина полученного сигнала пропорциональна измеряемому значению электрической проводимости. Полученный сигнал регистрируется цифровым индикатором 6.

Вихретоковый сигнал является комплексной величиной, состоящей иэ активной и индуктивной составляющих вносимого полного напряжения трансформаторного преобразователя или вносимого полного сопротивления параметрического преобразователя соответственно. Фазовый угол о6 между вносимой активной составляющей и полным вносимым сигналом определяется электрической проводимостью изделия, толщина которого много больше глубины проникновения вихревых токов.

Электрический сигнал вихретокового преобразователя, пропорциональный тангенсу фазового угла tgg, связан . зависимостью, близкой к линейной с обобщенным параметром

tgot = a(p) p 4 b(p) (1) где а(p) vi Ь(P) — постоянные, соответственно определяющие угол наклона линии и смещение относительно начала отсчета при различных значениях обобщенного. параметра диэлектрического зазора, величина которого определяется выражением

94544

hi+ha (2) э где И вЂ” половина высоты катушки преобразователя, м;

hz — расстояние между катушкой преобразователя и поверхностью контролируемого иэделия, м. = у», о где 0 — диаметр преобразователя, м;

cd — круговая частота тока генератора, с ;

)н, = 12,56 10 r/ì;

15 6 — электри ческая проводимост ь

См изделия, м

Имеющаяся нелинейность между tgat ир является пренебрежимо малой велищ чиной. При реальных зазорах, при которых осуществляется контроль изделий, нелинейность составляет 0,010,03, что при условии обеспечения измерения электрической проводимости с погрешностью 13 является вполне допустимой величиной.

На фиг. 2 приводится зависимость отклонения полного вносимого сигнала

8 от его активной составляющей в зависимости от величины обобщенного параметра /, значения которого определяются электрической проводимостью контролируемого изделия.

Линии 9-11 (фиг. 3) иллюстрируют зависимости. между tgok и Р при относительных зазорах y = 1,28, y = 0,64 и P = 0,32 соответственно.

Кривые 12-14 (фиг. 4) иллюстрируют отклонения реальных значений йя о от линейной зависимости tg +QTp при зазорах p = 0,32, p = 0,64 и

1,28 соответственно.

Таким образом, с указанной выше погрешностью можно считать, что между Сяоси и )Ь имеется функциональная линейная зависимость. Это позволяет применять функциональные устройства, реализующие стандартные аналитические зависимости. При этом исключается необходимость аппроксимации кривой зависимости электрического сигнала от электрической проводимости по точ кам и применять для этой цели эталонные образцы, что увеличивает точность измерений.

$$

Формула изобретения

Измеритель электрической проводимости немагнитных материалов, содержа5 894544 Ь щий соединенные последовательно ге- выполнен в виде функционального пренератор переменного тока, вихретоко- образователя квадрата тангенса выходвый преобразователь, усилитель сигна- ного сигнала фазового детектора. ла преобразователя, фазовый детектор, Источники информации, линеаризатор и цифровой индикатор, и у принятые во внимание при экспертизе фазовращатель, включенный между выхо- 1. Приборы для неразрушающего дом генератора переменного тока и контроля материалов и изделий. Справторым входом фазового детектора, вочник, т. 2, М., нМашиностроение", отличающийся тем, что, с 1976. целью повышения точности измерений и fO 2. Патент США У 4074186, упрощения конструкции, линеаризатор кл. G 01 N 33/12, 1979 (прототип).

Яе0

Муа(,%

О 1а ZO ЗО,В фиг. т

0 Ю 20 И,в фиа.3 фи.2

Составитель Ю. Глазков

Редактор Н. Гришанова Техред З. фанта Корректор Г. Огар

Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 11475/70 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4