Индикатор изменений электропроводности материалов

Индикатор изменений электропроводности материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советск як

Соцмалистмческнк

Рес ублмм (i945768 (6l ) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявлено 10.06.80 (21) 2942558/25-28 (51) М. Кл. с присоединением заявки №

G 01 Й 27/90

Веуаврааапа6 намнет

CCCP ав делам нзабретеннй н втнрытнй (23)ПриорнтетОпубликовано 23.07.82. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 23.07.82 (53 ) УД К 620. 179. .14 (088.8) О. Е. Вилитис, A. К. Гайлис, У. В. Янсон и Г. Ф. Бейдер (72) Ав.торы изобретения (7I ) Заявители

Физико-энергетический институт АН Латвий и Латвийский государственный университет (54) ИНДИКАТОР ИЗМЕНЕНИЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

МА ТЕ РИА ЛОВ

1

Изобретение""касается средств испытания материалов и может быть использовано для бесконтактного выявления неоднородностей, обуславливающих изменение электрических и магнитных параметров

5 этих материалов. Кроме того, оно позволяет осуществлять неразрушаюший контроль физических и химических свойств материалов, связанных с их эпектропроводностью, и может применяться в качестве индикатора присутствия (близости).

Известен токовихревой индикатор изменения эпектропроводности, выполненный ло мостовой схеме, составленной из кату- 15 шек индуктивности и сигнализатора баланса моста (1).

Недостатком такого индикатора являет» ся необходимость термостатирования ка- 20 тушек индуктивностей для сохранения требуемой точности и разрешающей способности при регистрации изменений электро- и магнитопроводностей в условиях

2 изменения температуры окружающей среды.

Наличие устройства термостатирования значительно усложняет индикатор вспедствие технических трудностей, обусловленных тем,.что измерительная катушка яв-, ляется одновременно источником и приемником магнитного поля. Более того, термостатированне, с одной стороны, не позволяет полностью исключить влияния температуры на точность измерений, а

c, .другой стороны, оно не всегда возможно.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является индикатор изменений эпектропроводности материа-, лов, содержащий измерительный и опорный генераторы, смеситепь (т.е. преобразователь частоты) и регистратор. Измерительный генератор снабжен автономной измерительной катушкой индуктивности. Последняя включена в измерительный CL -контур измерительного генератора, выход ко торого подключен к одному входу смесн тела,. Apyrol вход последнего подключен к опорному генератору, который снабжен

948768 опорным С!. -контуром, а выход подсоединен к регистратору.

Путем выбора параметров обоих CL контуров генератор настраивают так, чтобы после смешивания генерируемых сигналов частота биений выходного сигнала соответствовала бы заданным условиям измерений и регистрации. Регистрация из- менений электро- и магнитопроводностей в данном случае заключается в том, что lO находящийся в зоне чувствительности иэ- 1 мерительной катушки объект (представпяюший собой геометрически ограниченное магнитное или немагнитное эпектропроводяшее вещество) изменяет вносимое комп-15 лексное сопротивление СЬ -контура измерительного генератора и, следовательно, частоту последнего. В результате изменяется также частота биений сит непа на выходе смесителя. Величина изменений 2О частоты биений отображается регистратором и характеризует изменение параметров электро- и магнитопроводности исследуемого объекта.

Измерите пьная катушка . и иду ктивности выполнена в виде соленоида и автономно помещена в электростатический экран дпя устранения наводок и электростатических помех на работ, измерительного генератора. Катушка индуктивности СЬ -контура опорного генератора размещена 9измеритепьном устройстве P2).

Однако известный индикатор не обеспечивает высокой точности и разрешающей способности при изменении окружаю-, 35 щей температуры. Зто прежде всего объясняется тем, что электропроводность обеих катушек индуктивностей изменяется неодинаково, что приводит к стохасти46 ческой взаимной расстройке обоих контуров. Вторым фактором, вызывающим неодинаковый нагрев обеих катушек индуктивности, имеющих различные конструкции, является переменный ток, протекающий через них.

Цель изобретения - упрощение конструкции индикатора и обеспечение высокой точности и разрешающей способности его при изменении температуры окружающей среды.

Зта цель достигается тем, что в индикаторе изменений эпектропроводности материалов, содержащем опорный и измерительный генераторы сигналов, включен ные в их частотно-задающие контуры две 55 катушки индуктивности, связанный с выходами генераторов смеситель и подклзоченный к выходу последнего регистратор, катушки индуктивности геометричесKH выполнены в виде тороидов, установлены коаксиацьно между собой, плоскости витков катушек ортогонапьны между собой, а отношение активных сопротивлений катушек практически равцо единице.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого индикатора; на фиг. 2 - вариант его реализации в мостовой схеме.

Индикатор содержит два генератора сигналов: измерительный 1 и опорный 2, смеситепь 3, связанный с выходами генератора 1. и 2, регистратор 4, катушки 5 и 6 индуктивности, включенные в частотно-эадак>щие контуры соответственно измерительного и опорного генераторов 1 и 2. Зти катушки выполнены в виде тороидов, установлены коаксиально между собой, плоскости витков их ортогонапьны, сами катушки помещены в общий электростатический экран 7, а отношение их активных сопротивлений практически равно единице.

Индикатор работает следующим образом.

При изменении электро- или магнитопроводности геометрически ограниченного электропроводящего объекта, находящегося в зоне чувствитепьности катушки

5 индуктивности, или при нахождении в этой зоне объекта, имеющего постоянные магнитоэпектрические параметры, комплексное сопротивление Cl»-контура измерительного генератора 1 изменяется за . счет вихревых токов, возникающих в объекте вследствие эпектромагнитной связи между объектом и измерительной катушкой. В результате изменяется частота сигнала, генерируемого измерительным генератором 1. Частота сигнала опорного генератора 2 при этом остается прежней, так как катушка 6 индуктивности опорного контура выполнена в виде тороида, ориентированного указанным образом и имеющего немагнитный сердечник

Мз неэлектропроводного материала.

После преобразования сигналов, поступающих от обоих генераторов 1 и 2 в смеситель 3, на выходе последнего возникает сигнал частотой биения, равной разнице частот обоих генераторов. Этот сигнал подается на регистратор 4, представляя либо информацию î контроцируемом объекте, либо сигнализируя о его присутствии в зоне чувствительности иидикатора. В предлагаемом индикаторе обе катушки индуктивности функционируют в одинаковых условиях и, следовательно, одинаково реагируют на их изменения.

945768

<Р а 1

Уменьшение температурного влияния достигается тем, что отношение активных сопротивлений обмоток обеих катуЮ шек индуктивности практически равно единице. Кроме того, величины переменных 5 токов, протекающих через обе катушки индуктивности, также выбраны одинаковыми, При соблюдении этих условий флуктации температуры в равной степени изменяют параметры С и Ь CL -контуров обоих генераторов, поэтому разность час,тот этих генераторов практически не изменяется, Это обусловлено тем, что при одинаковых линейных относительных изменениях длины и сечения проводов обмо- 5. ток обеих катушек в зависимости от температуры их активная проводимость и индуктивность изменяются практически одинаково.

Предлагаемое решение может быть не- 2о посредственно использовано также в друmx измерительных устройствах, принцип работы которых основан на сравнении параметров двух предварительно близко на строенных ÑL-контуров - измерительного и опорного. Например, на фнг. 2 по-казана возможность включения указанных

С, -контуров, содержащих измерительную и опорную катушки 5 и 6, по мостовой схеме. Выход мостовой схемы, в два ЗО смежных плеча которой соответственно включены опорный С щ и измерительный

С1 конденсаторы Cl- -контуров, подсоединен к регистратору 4, который может быть выполнен из усилителя 8 н детекто» ра 8. Устройство работает аналогично, но с той лишь разницей, что изменение комплексного сопротивления измерительного Cl -контура обуславливает сигнал на выходе мостовой схемы. Следует п нчеркнуть, что CL-Koíòóðû мостовой гк"— мы могут быть как последовательными, так и параллельными.

Использование предлагаемого индик»тора позволяет создать простые и надежные контрольно-измерительные устройства для регистрации с высокой точностью и разрушаюшей способностью кэменений электропроводности, Формула изобрете ни я

Индикатор изменений электропроводности, материалов, содержащий опорный и измерительный генераторы сигналов, две включенные в нх частотно-задаюшис контуры катушки индуктивности, связанный с выходами генераторов смеситель и подключенный к выходу последнего регистратор,отлнчаюшийс я тем, что, с целью упрошения конструкции и обеспечения высокой точности и раэрешаюшей способности при изменении температуры окружаюшей среды, катушки индуктивности геометрически выполнены в виде тороидов, установлены коаксиально между собой, плоскости витков катушек ортогональны между собой, а отношение активных сопротивлений катушек практически равно единице.

Источники информации, принятые во внимание при экспертнэр

1. Авторское свидетельство СССР

М 361448, кл. G 01 R 27/02, 1969.

2.ЕЫсО-сю1с orM, Dec.,1966, р, 40> 41 (прототип).

948768

Составитепь А, 0ухании" Редактор Е. Кравцова Техред М,Рейвес Корректор М. Коста

Заказ 5321/63 Тираж 887 . Подписное .

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фипиал ППП Патент, г, Ужгород, уи. Проектная, 4 ю