Способ измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов и устройство для его осуществления

,Ф 1 ЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРСНОМУ СВ фии ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Куйбышевский авиационный институт им.акад.С.П,Королева(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МАЛЫХ ПРИРАЩЕНИЙ УДЕЛЪНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ ИУСТРОЙСТВО.ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетбыть использовано для измерения ма- .:лых приращений удельной электрической проводимости электропроводящихматериалов. Целью изобретения является повышение точности измерений.Дляэтого компенсирующее напряжение формируют из дополнительного путемуменьшения его по амплитуде и смешения по фазе на угол 90 , формируюттакже тестовое напряжение путем уменьщения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют по величине отношения изменения выходного суммарного напряжения к тестовому напряжению. Устройство для осуществления способа содержит генератор 1, основной и дополнительный трансформаторные вихретоковые преобразователи 2, 3, компенсатор 4 в виде делительной резистивно-емкостной цепочки, три ключа 8, 9, 10, сумматор 5, блок 6 обработки сигнала, блок 15 управления ключами, два устройства 12, 13 выборки и хранения, делитель 14 и индикатор 7. По изменению показаний индикатора 7 судят оприращении удельной электрической проводимости, т.к. суммарное напряжение содержит информацию об удельной электрической проводимости изделия, на котором расположен основной преобра- . Я зователь 2. В то же время эти показания не зависят от изменения внешних условий, в которых находятся преобразователи 2, 3, и от изменения коэф Оо циента усиления в блоке 6 обработк М сигнала. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. 4 В4 ьИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов. 5Цель изобретения - повышение точности измерений за счет устранениядополнительной погрешности при изменении внешних условий из-за неста 0бильности суммарного напряжения и коэффициента усиления.На фиг.1 приведена структурнаясхема предлагаемого устройства; нафиг.2 - диаграммы напряжений в конт 15рольных точках,Устройство для измерения малыхприращений удельной электрическойпроводимости электропроводящих материалов содержит генератор 1, подключенные к нему основной и дополнительный трансформаторные вихретоковыепреобразователи 2 и 3, компенсатор 4,последовательно соединенные сумматор5 и блок 6 обработки сигнала, второйвход которого подключен к второмувыходу генератора, индикатор 7, триключа 8-10, длительную резистивнуюцепочку 11, два блока 12 и 13 выборки и хранения, делитель 14 и блок 15управления ключами, Компенсатор 4 выполнен в виде делительной реэистив"но-емкостной цепочки, вход которойсоединен с выходом вторичной обмоткидополнительного преобразователя 3,а выход - через первый ключ 8 с входом сумматора 5, выход блока 6 обработки сигнала соединен через второй .и третий ключи 9 и 10 с входами первого и второго блоков 12 и 13 выборки и хранения, выходы которых соединены с входами делителя 14, выход которого подключен к входу индикатора7, а выход блока 15 управления ключами подключен к управляющим входам 45трех ключей 8 - 10,Сущность способа заключается втом, что в объекте из электропроводящего материала возбуждают вихревыетоки, формируют выходное суммарноенапряжение из основного и дополнительного напряжений с обмоток вихретоковых преобразователей 2 и 3, атакже из компенсирующего напряжения,причем компенсирующее напряжениеформируют из дополнительного путемуменьшения его по амплитуде и смещения по фазе на угол 90 , формируюттакже тестовое напряжение из дополнительного путем изменения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют повеличине отношения изменения выходного суммарного напряжения к тестовому напряжению.При суммировании основного напряжения вихретокового преобразователяЦ с дополнительным Ц,1 и компенсирующим Цк суммарное напряжение достигает тысячных долей процента от основного:О = Ц, + Ц + Ц; 1 ц,( =1 М 10Прн измененйи внешних условий, вкоторых находятся вихретоковые преобразователи 2 и 3, изменяются напряженияц, =ц.; ц =ц И) ,Изменение напряжения пропорционально его величине и изменению мешающего параметра Ь 1:д Ц. =К д е, Ц,; дЦ=К д с О,где 1 с - коэффициент пропорциональности.Суммарное напряжение меняетея на величинуд О, =дц. + дц=кде(ц. + ц ) =1 дЦкКомпенсирующее напряжение Ц формируют из дополнительного и при изменении мешающего параметра оно также меняется:дЦк = 1 д ЦкПри этом изменение суммарного напряжения составитЬц дЦ,+ дц + дЦ 1 д(Ц, ++ц + Ц)=рсдс Ц.,что на несколько порядков меньше,чему известного устройства.Дополнительная погрешность приизменении внешних условий из-за нестабильности коэффициента усиления устраняется тем, что формируют тестовоенапряжение Ц из дополнительного иусиливают в тех же блоках, что и суммарное напряжение,При изменении мешающего параметраЦ,(с)=(1+1 сдс)Ц,; Ц,(е)=(1+Кде)Ц ;цвых т =пЦт1 Ц алых е =пЦ, фгде и - коэффициент усиления.Выходной сигнал с делителя равен;Цьых з.и И+Ме) О,Цвы Й) п(1+БЕ) бт ц; и не зависит от изменения мешающего параметра и коэффициента усиления.Устройство работает следующим образом, 1283645Епючи 8 - 10 периодически и одновременно переключаются с частотой, задаваемой блоком 15 управления ключами. При положении ключей 8 - 10 (фиг,1), вход сумматора 5 соединен с вторичной обмоткой дополнительного и основного преобразователей 2 и 3 и компенсатором 4, выход блока 6 обработки сигнала - с вторым блоком 13 выборки и хранения, при этом вход первого блока 12 выборки и хранения закорочен. При переключении ключей 8 - 1 О вход сумматора 5 соединен с .выходом резистивной делительной цепочки 11, выход блока 6 обработки сигнала - с первым блоком 12 выборки и хранения, а вход второго блока 13 выборки и хранения закорочен. На диаграмме (фиг.2 а) показано напряжение, поступающее после сумматора 5 навход блока 6 обработки сигнала. На выходе блока 6 обработки сигнала напряжение представляет собой усиленную огибающую входного напряжения (см.диаграмму б, фиг.2). На входе первого блока 12 выборки и хранения напряжение пропорционально только тестовому напряжению, т.к. в момент поступления суммарного напряжения его вход закорочен (см, диаграмму в, фиг, 2). На выходе блока 12 выборки и хране- ния формируется постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде тестового напряжения (см. диаграмму д, фиг.2).Аналогично работает второй блок 13 выборки и хранения, на выходе которого .напряжение пропорционально суммарному напряжению (см.диаграммы г и е, фиг.2). Делитель 14 формирует постоянное напряжение, пропорциональное отношению напряженийковылеи П ьыт (ОЭто напряжение поступает на индикатор 7. В качестве делителя 14 с индикаторомможет быть использован логометр. По изменению показаний индикатора 7 судят о приращении удельной электрической проводимости, т.к. суммарное напряжение содержит инфор-, мацию об удельной электрической проводимости изделия, на котором расположен основной преобразователь 2. В то же время эти показания не зависят от изменения внешних условий, в которых находятся преобразователи, иот изменения коэффициента усиления вблоке обработки сигналов. формула изобретения дополнительного преобразователя, авыход - через первый ключ с входомсумматора, выход блока обработки сигналов соединен через второй и третий 50 ключи с входамипервого и второгоблоков выборки и хранения, выходы которых соединены с входами делителя,выход которого подключен к входу ин 55 дикатора, а выход блока управленияключами подключен к управляющим входам трех ключей. 1. Способ измерения малых приращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов, основанный на возбуждении вихревых токов в объекте из электропроводящего материала, формировании выходного суммарного напряжения из основного и дополнительного напряжений с обмоток вихретоковых преобразователей, а также из компенсирующего напряжения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, компенсирующее напряжение формируют из дополнительного путем уменьшения его по амплитуде и смещения по фазе на угол 90, формируют также тестовое напряжение из дополнительного путем изменения его по амплитуде, а приращение удельной электрической проводимости определяют по величине отношения изменения выходного сумматора напряжения к тестовому напряжению.2, Устройство для измерения малыхприращений удельной электрической проводимости электропроводящих материалов, содержащее генератор, подключенные к нему основной и дополнительный трансформаторные вихретоковые преобразователи, компенсатор, последовательно соединенные сумматор и блок обработки сигнала, второй вход которого подключен к второму выходу генератора, и индикатор, о т л и - 40ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено тремя ключами, длительной резистивной цепочкой, двумя блоками выборки и хранения, делителем и блоком управления ключами, компенсатор выполнен в виде делительной реэистивно-емкостной цепочки, вход которой соединен с выходом вторичной обмотки1283645 а/ Составитель И.Рекуноваедактор М.Циткина Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Сирохма 42 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4