Индукционный датчик формы границы раздела двух сред с различными коэффициентами электропроводности

(11) 440590 О Л И С А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ к Автоскому свидетельству Союз Советских Социалистицеских Реслублик(51) М. Кл, 6 01 п 27/02 Государственный комитет Савета Министров СССР пе делам изаеретений и открытий(72) Авторы изобретения Ю. И, Самойленко, Е, С, Паславский, Е. И. Минаев и В,(71) Заявитель Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР(54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ФОРМЫ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД С РАЗЛИЧНЫМИ КОЭффИЦИЕНТАМИ ЭЛЕКТРО ПРОВОДНОСТИИзобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано для определения формы границы раздела двух фаз при направленной кристаллизации полупроводниковых материалов,Известен индукционный датчик формы границы раздела двух сред с различными коэффициентами электропроводности, содержащий генераторы электрических сигналов с подключенными к ним колебательными контурами, выходы которых подключены через диоды к преобразователям,Цель изобретения - повысить точность контроля формы.Это достигается тем, что предлагаемый датчик содержит магнитопроводящий тор с расположенными с внутренней стороны полюсами и обхватывающий границу раздела двух сред.На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, функциональная схема; на фиг. 2 - расположение обмоток предлагаемого устройства.Предлагаемый датчик состоит из генератора 1 синусоидальных колебаний, подключенного к колебательному контуру 2, катушка индуктивности которого, состоящая из обмоток 3 и 4, включенных встречно, намотана тороидально на магнитопроводящий тор с полюсами 5, обхватывающий образец в непосредвенной близости от границы раздела; образующая магнитный диполь 6, замыкающийся через образец по диаметру последнего; ге.нератора 7 синусоидальных колебаний, под ключенного к колебательному контуру 8, катушка индуктивности которого, состоящая из обмоток 9 - 12, включенных последовательно попарно встречно, намотана тороидально на магнитопроводящий тор с полюсами 5; обра зующая электромагнитные диполи 13 - 16, замыкающиеся через образец по периферийной области его поперечного сечения; резисторов 17 и 18, диодов 19 и 20, преобразователей 21 и 22,15 Генератор синусоидальных колебаний служит для подачи переменного напряжения на контур 2, генератор 7 - для подачи переменного напряжения на контур 8, колебательный 20 контур 2 - для преобразования измененияположения периферийной и центральной областей границы раздела в электрический сигнал. Колебательный контур 8 необходим для преобразования изменения положения пери ферийной области границы раздела в электрический сигнал. Резисторы 17 и 18 служат в качестве нагрузок контуров 2 и 8 соответственно, диод 19 - для детектирования переменного напряжения, промодулированного 30 контуром 2, а диод 20 - для детектирования5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 переменного напряжения, промодулированного контуром 8.Преобразователь 21 необходим для преобразования постоянного напряжения, снимаемого с диода 19, в прямоугольные импульсы, частота следования которых пропорциональна этому напряжению.Преобразователь 22 служит для преобразования постоянного напряжения, снимаемого с диода 20, в последовательность прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна этому напряжению.Предполагаемый датчик работает следующим образом.На контур 2 от генератора 1, а на контур 8 от генератора 7 подаются синусоидальные напряжения постоянных амплитуд и частот. Частота генератора 1 задается из условия, что в среде с большим коэффициентом электр опроводности глубина скин-слоя ею обусловленного должна равняться диаметру образца.Частота генератора 7 определяется из условия, чтобы в среде с большим коэффициентом электропроводности глубина скин-слоя была не больше одной четверти диаметра образца. Изменяя положения центральной и периферийной областей границы раздела, вызывают изменение импенданса цели диполя 6.Изменение положения периферийной области границы раздела вызывает изменения импедансов цепей диполей 13 - 16. Причем изменение импеданса диполя 6 пропорционально суммарному изменению положения центральной и периферийной областей границы раздела. Суммарное изменение импедансов диполей 13 - 16 пропорционально изменению положения периферйиной области.Таким образом, одинаковые изменения центральной и периферийной областей границы раздела вызывают одинаковые изменения импеданса цепи диполя 6 и суммарного импеданса цепей диполей 13 - 16. Это приводит к одинаковому изменению добротности и, следовательно, резонансных кривых контуров 2 и 8.Одинаковые изменения добротности контуров 2 и 8 ведут к одинаковым изменениям падения напряжения на резисторах 17 и 18. Промодулированные таким образом по амплитуде напряжения подаются с резисторов 17 и 18 на диоды 19 и 20, с которых снимаются одинаковые постоянные напряжения, пропорциональные изменению добротности контуров 2 и 8. Одинаковые постоянные напряжения, подаваемые с диодов 19 и 20 на преобразователи 21 и 22, преобразуются последними в две последовательности одинаковых (или кратных) по частоте прямоугольных импульсов. Подавая на вход любого подходящего электронного цифрового счетчика эти две последовательности импульсов, снимают на выходе его сигнал, соответствующий невозмущенному (относительно начального положения) положению границы раздела.Если же изменения положения границы раздела в центральной и периферийной областях будут неодинаковы, то разностный сигнал на выходе счетчика будет пропорционален величине разности степеней отклонения этих областей границы от начального положения, так как и частоты прямоугольных импульсов, выдаваемые преобразователями, будут пропорциональны степени отклонения каждой области в отдельности. Знак разности частот определяет направление искривления границы раздела. П р ед м е т из о бр етения Индукционный датчик формы границы раздела двух сред с различными коэффициентами электропроводности, содержащий генераторы электрических сигналов с подключенными к ним колебательными контурами, выходы которых подключены через диоды к преобразователям, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля формы границы раздела, он содержит магнитопроводящий тор с расположенными с внутренней стороны полюсами и обхватывающий границу раздела двух сред, причем катушка индуктивности одного контура выполнена в виде двух включенных встречно обмоток, намотанных на магнитопроводящий тор и расположенных по разным сторонам относительно пары диаметрально противоположных полюсов, а катушка индуктивности другого контура выполнена в виде, по крайней мере, четырех включенных встречно обмоток, расположенных на магнитопроводящем торе между соседними полюсами,440590 Фиг. Составитель М. КривенкоРедактор Л. Народная Техред Т. Курилко Корректор О. Тюрина 4/9 ЦНИИПИ ПодписноеССР ак ипография, пр, Сапуно Изд184сударственногпо делам изМосква, ЖТирагк 651комитета Совета Министробретений и открытийРаушская наб., д. 4/5