SU1149157A1 - Conductivity meter - Google Patents

Abstract

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ , содержащий последовательно соединенные генератор образцовой частоты, первый элемент И и первьй счетчик, генератор качающейс  частоты , выход которого соединен с входом вихретокового преобразовател , выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго усилителей-формирователей, выход первого из которых соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, а выход второго - с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, а также второй и третий счетчик, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, в него введены генератор квантуюцей частоты, четыре триггера, п ть элементов И, элемент ШШ, выход которого соединен с управл ющим входом генератсфа квантующей частоты, выход которого соединен с первыми входами четвертого и п того элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммирующим входом второго счетчика и вычитакщим входом третьего счетчика, сум1 шрующий вход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика , при этом выход первого усилител -формировател  соединен с вторым входом четвертого, элемента И, первы ми входами первого и второго триггеров и первым входом элемента ШШ, второй вход которого соединен с выходом второго усилител -формировател  и вторьм входом второго триггера, пр мой выход которогЬ соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И,выход которого соединен с первым выходом измерител  электропроводности и третьими входами первого и третьего, элементов И, выход последнего из которых соединен 4 с установочным входом первого счетчика , выход которого соединен с вторым выходом измерител  электропроводности , причем инверсный выход перво:л го триггера соединен с вторым входом -ч шестого элемента И, а инверсный выход второго триггера - и первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, пр мой выход первого триггера соединен с вторьфш входами п того и восьмого элементов И и третьим входом второго элемента И, выход котоELECTRICAL CONDUCTIVITY METER containing serially connected model frequency generator, first element AND and first counter, oscillating frequency generator, the output of which is connected to the input of the eddy current transducer, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second shaping amplifiers, the output of the first of which is connected to the first inputs the second and third elements are And, and the output of the second is with the second inputs of the first, second and third elements And, as well as the second and third counter, different By the fact that, in order to increase the accuracy, a quantum frequency generator, four triggers, five I elements, an NL element, whose output is connected to a control input of a quantizing frequency generator, an output of which is connected to the first inputs of the fourth and fifth N elements, are entered into it. The outputs of which are connected respectively to the summing input of the second counter and the reading input of the third counter, the summing input of which is connected to the overflow output of the second counter, while the output of the first amplifier form is connected to W The fourth input, element I, the first inputs of the first and second triggers, and the first input of the SHS element, the second input of which is connected to the output of the second shaping amplifier and the second input of the second trigger, the direct output of which is connected to the first input of the sixth element AND connected to the first input of the third trigger, the output of which is connected to the first input of the seventh element And, the output of which is connected to the first output of the conductivity meter and the third inputs of the first and third, elements And, the output pos One of which is connected to the installation input of the first counter, the output of which is connected to the second output of the conductivity meter, and the inverse output of the first trigger is connected to the second input of the sixth And element, and the inverse output of the second trigger And the output of which is connected to the first input of the fourth trigger, the output of which is connected to the second input of the seventh element I, the direct output of the first trigger connected to the second input of the fifth and eighth elements AND and the third input of the second the element

Description

рого соединен с установочным входом третьего счетчика, выход переполнени  которого соединено вторым входом первого триггера, а вход запуска измерител  электропроводности- с вторыми вхо- дами третьего и четвертого триггеров.It is connected to the installation input of the third counter, the overflow output of which is connected to the second input of the first trigger, and the start input of the conductivity meter to the second inputs of the third and fourth triggers.

II

Изобретение относитс  к измери- , тельной технике и может быть использовано дл  измерени  электропроводности неферромагнитных материалов и изделий в машиностроении и других област х техники.The invention relates to measuring, fad technology and can be used to measure the electrical conductivity of non-ferromagnetic materials and products in mechanical engineering and other areas of technology.

Известно устройство дл  измерени  удельного электрического сопротивлени  немагнитных электропровод щих материалов , содержащее генератор образцовой частоты со схемой И на выходе, управл емый генератор периодических сигналов, выход которого соединен с входом вихретокового преобразовател , два усилител -формировател , входы которых подключены соответственно к выходам токовой и измерительной катушек преобразовател , фазовый детектор , блок задани  разности фаз, усилитель рассогласовани , делитель частоты и счетчик импульсов с цифровым индикатором на выходе, причем выходы формирователей соединены с входами фазового детектора, входы усилител  рассогласовани  соединены соответственно с выходом детектора и выходом блока задани  разности фаз, а его выход - с входом генератора периодических сигналов,«выход которого соединен с входом делител  частоты, второй вход схемы И соединен с выходом делител  частоты, а ее выход - с входом счетчика импульсов lj .A device for measuring the electrical resistivity of non-magnetic electrically conductive materials is known, comprising an exemplary frequency generator with an output circuit AND, a controlled periodic signal generator, the output of which is connected to the input of the eddy current transducer, two amplifiers, the inputs of which are connected respectively to the current and measuring outputs converter coils, phase detector, phase difference setting unit, mismatch amplifier, frequency divider and pulse counter with digital A new output indicator, the outputs of the formers are connected to the inputs of the phase detector, the inputs of the error amplifier are connected respectively to the output of the detector and the output of the phase difference setting unit, and its output to the input of a periodic signal generator, the output of which is connected to the input of a frequency divider, the second input The circuit I is connected to the output of the frequency divider, and its output is connected to the input of the pulse counter lj.

Однако данное устройство обладает недостаточно высокими точностью измерени  и быстродействием. В устройстве разность фаз, пропорциональную электропроводности контролируемого материала , с помощью фильтра низких частот преобразуют в напр жение посто нного тока, которое в дальнейшем сравнивают с напр жением, пропорциональным заданному значению разности фаз. Имеюща  место.погрешность указанных преобразований, а также аддитивна  погрешность вследствие дрейфа параметров активных элементов снижают точность устройства. При этом больша  посто нна  времени фильтра низких частот накладывает ограничение на быстродействие устройства.However, this device does not have sufficiently high measurement accuracy and speed. In the device, the phase difference, proportional to the electrical conductivity of the monitored material, is converted by a low-pass filter into a DC voltage, which is subsequently compared with a voltage proportional to the specified value of the phase difference. The available error of these transformations, as well as the additive error due to the drift of the parameters of the active elements, reduce the accuracy of the device. In this case, the large time constant of the low-pass filter imposes a limitation on the speed of the device.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  измеритель электропровод .ности, содержащий последовательно соединенные генератор образцовой частоты, элемент И и счетчик, генератор качающейс  частоты, выход которого соединен с входом вихретокового преобразовател , выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго усилителей-формирователей , выход первого из которы соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, а выход второго - с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, а также второй и третий счетчик, схему эквивалентности , дешифратор и цифровой индикатор, причем выход второго элемента И соединен с входом второго счетчика, выходы первого и второго счетчика соединены с информационными входами схемы эквивалентности, управл ющий вход которой соединен с выходом третьего элемента И, а выходс первым входом дешифратора, втора  группа входов которого соединена с выходами третьего счетчика,а выходыс входами цифрового индикатора, причем выход генератора образцовой частоты соединен с третьим входом второго элемента И, а выход первого элемента И соединен с входом третьего счетчика 2 ,The closest to the invention is an electrical conductivity meter containing a series-connected generator of exemplary frequency, element I and a counter, a generator of oscillating frequency, the output of which is connected to the input of the eddy current transducer, the outputs of which are connected respectively to the inputs of the first and second amplifiers-drivers, the output of the first of which is connected to the first inputs of the second and third elements And, and the output of the second - with the second inputs of the first, second and third elements And, as well as the second and third counter, equivalence circuit, decoder and digital indicator, the output of the second element And is connected to the input of the second counter, the outputs of the first and second counter are connected to information inputs of the equivalence circuit, the control input of which is connected to the output of the third element And, and the output of the first decoder input, the second group of inputs of which is connected to the outputs of the third counter, and the outputs are inputs of a digital indicator, the output of the generator of the reference frequency is connected to the third input of the second element I, and the output of the first th AND gate is connected to the input of the third counter 2,

Однако в известном устройстве результат измерени  определ етс  в момент совпадени  измер емой разности фаз с заданным значением. Дл  этого необходимо обеспечить выполнение услови  ,.,+ 1, т.е. результат измерени  N, разности фаз на i-ом пери I оде не должен отличатьс  от измерени 3 разности фаз на (1-1)-ом периоде бол ше, чем на единицу. Поэтому наличие случайных помех снижает точность и надежность работы устройства. Кроме того,устройство не может быть исполь зовано в составе автоматизированной информагщонно-измерительной системы неразрушашщего контрол  материалов и изделий а значит точность результатов измерени  не может быть повышена путем дальнейшей их математической обработки. Точность определени  разности фаз в известном устройстве так же  вл етс  недостаточной. Все зто ограничивает точность определени  электропроводности материалов и изделий . Цель изобретени  - повышение точности . Цель достигаетс  тем, что в измеритель электропроводности, содержалщ последовательно соединенные генерато образцовой частоты, первый элемент И и первый счетчик, генератор качак дей с  частоты, выход которого соединен с входом вихретокрвого преобразовател , выходы которого соединены соот ветственно с входами первого и второ го усилителей-формирователей, выход первого из которых соединен с первыми входаг второго и третьего элемен тов И, а выход второго - с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, а также второй и третий счетчик, введены генератор квантующей частоты, четыре триггера, п ть элементов И, элемент ИЛИ, выход кото рого соединен с управл ющим входом генератора квантующей частоты, выход которого соединен с первыми входами четвертого и п того элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммиругощим входом второго счетчика и вычитающим входом третьег счетчика, суммирукнций вход которого соединен с выходом переполнени  второго счетчика, при этом вь1ход первог усилител -формировател  соединен с вторым входом четвертого элемента И, первыми входами первого и второго триггеров и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соедине с выходом второго усилител -формировател  и вторым входом второго триггера , пр мой выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего триггера.However, in the known device, the measurement result is determined at the time of coincidence of the measured phase difference with a predetermined value. For this it is necessary to ensure that the condition,., + 1, i.e. the measurement result of N, the phase difference on the i-th period of the first phase should not differ from the measurement of 3 phase differences on the (1-1) -th period more than one. Therefore, the presence of random noise reduces the accuracy and reliability of the device. In addition, the device cannot be used as part of an automated information measuring system for nondestructive testing of materials and products, and therefore the accuracy of the measurement results cannot be improved by further mathematical processing. The accuracy of determining the phase difference in the known device is also insufficient. All this limits the accuracy of determining the electrical conductivity of materials and products. The purpose of the invention is to improve accuracy. The goal is achieved by the fact that, in a conductivity meter, containing the series-standard frequency, connected in series, the first element I and the first counter, a generator from a frequency whose output is connected to the input of a vortex-red converter, whose outputs are connected respectively to the inputs of the first and second amplifiers. formers, the output of the first of which is connected to the first input of the second and third elements I, and the output of the second one to the second inputs of the first, second and third elements I, as well as the second and third The detector introduced a quantizing frequency generator, four flip-flops, five AND elements, an OR element, whose output is connected to the control input of a quantizing frequency generator, the output of which is connected to the first inputs of the fourth and fifth AND elements, whose outputs are connected respectively to the summed-down input The second counter and the subtracting input of the third counter, the summation of the input of which is connected to the overflow output of the second counter, while the first input of the amplifier-former is connected to the second input of the fourth element I, the first E inputs of said first and second flip-flops and the first input of the OR gate, a second input coupled to an output of the second amplifier -formirovatel and the second input of the second flip-flop, a direct output of which is connected to the first input of the sixth AND gate, whose output is connected to a first input of the third flip-flop.

дом элемента И 10, его инверсный 57 которого соединен с пepвы f выход входом седьмого элемента И, вы- . ход которого соединен с первым выходом измерител  электропроводности и третьими входами первого и третьего элементов И, выход последнего из которых соединен с установочным входом первого счетчика, выход которого соединен с. вторым выходом измерител  электропроводности, причем инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом шестого элемента И, а инверсный выход второго триггера с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, пр мой выход первого триггера соединен с вторыми входами питого и восьмого элементов И и третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с установочным входом третьего счетчика , выход переполнени  которого соединен с вторым входом первого триггера, а вход запуска измерител  электропроводности - с вторыми входами третьего и четвертого триггеров. На фиг.1 изображена схема измерител  электропроводности; на фиг.2 временна  диаграмма его работы. Измеритель электропроводности содержит генератор 1 квантующей частоты , генератор 2 качающейс  частоты, генератор 3 образцовой частоты, преобразователь 4 вихретоковый, усшштели-формирователн 5 и 6, элемент ИЛИ 7, элементы И 8-15, триггеры 16-19 и счетчики 20-22 импульсов. Вход генератора 1 квантующей частоты соединен с выходом элемента ИЛИ 7, его выходы - с входами элементов И 8 и 9. Вход вихретокового преобразовател  4 соединен с выходом генератора 2 качающейс  частоты, его выходы - с входами усилителей-формирователей 5 и 6. Выход усилител -формировател  5 соединен с входами элементов ИЛИ 7, И 8 и 12, инверсным входом элемента И 10 и установочными входами триггеров 16 и 17. Выход усилител -формировател  6 соединен с входами элементов ИЛИ 7 и И 10, инверсным входом элемента И 12 и входом сброса триггера 17. Пр мой выход триггера 16 соединен с входами элементов И 9 и 13 и инверсным вхоВЫХОД - с входом элемента И 14. Пр мой и инверсный выходы триггера 17 соединены соответственно с входами элементов И 14 и 13, выходы которых соединены с установочными входами триггеров 18 и 19. Входы элемента И1 соединены с выходами триггеров 18 и 19, его инверсный выход - с входами элементов И 11 и 12. Суммирующий вход счетчика 20 соединен с выходом элемента И 8, суммирующий вход счетчика 21 соединен с выходом переполнени  счетчика 20, его вычитающий вход с выходом элемента И 9, установочный вход - с выходом элемента И 10 а выход переполнени  - с входом сбро са триггера 16. Суммирующий вход счетчика 22 соединен с выходом элемента И 11, а его установочный вход с выходом элемента И 12. Выход элемента И 15, информационные выходы счетчика 22 и входы сброса триггеров 18 и 19 выведены дл  подсоединени  к контроллеру микро-ЭВМ. На фиг.2 представлены диаграммы сигнала Пуск Uj, на входах сброса триггеров 18 и 19, сигнала U на выходе усилител -формировател  5, сигнала и на выходе усилител -формировател  6, сигнала Uj, на выходе триггера 16, сигнала Uj на выходе тригге ра 17, сигнала Ujg на выходе триггера 18, сигнала U|oHa выходе триггера 19, сигнала Ui. на выходе элемента И 15, сигнала U на суммирующем входе счетчика 21, сигнала U(j на вычитанщем входе счетчика 21, сигнала и,,, на установочном входе счетчика 21 сигнала J на суммирующем входе счет чика 22, сигнала Ujg на сбросовом вхо де счетчика 22. При этом tf, - момент поступлени  сигнала Пуск, t - момент по влени  на выходе усилител формировател  5 логической единицы, to момент по влени  на выходе усилител  форю1ровател  6 логической единицы, t- - момент по влени  на выходе усилител -формировател  5 логического нул , Ц -момент по влени  на выходе усилител -формировател  6 логического нул , t - момент оконча ни  сформированного интервала ад Т - величина периода возбуждающего сигнал, S - временной интервал, соот ветствукщий измер емому сдвигу фаз, временной интервал, соответствук ций заданному сдвигу фаз, N( результат квантовани  (1/2)Т импульсами частотой f , Ng - результат квантовани  импульсами частотой f ; N - результат квантовани  (1/2)Т импульсами частотой f... Устройство работает следующим образом . В измерителе используетс  переменночастотньй вихретоковьй метод измерени  электропроводности неферромаг ,нитных материалов, основанный на выполнении услови  R, -|2 lfd|Uo const,(l) где Л дд, - номинальное значение обобщенного параметра (обычно/ н,„ 2-6); R:) - эквивалентный диаметр вихретокового преобразовател  4J f - значение частоты генератора 2, fi - удельна  электропроводность контролируемого материала , /Чо - магнитна  посто нна . Дл  выполнени  услови  (1) в измерителе , измен   частоту f генератора 2 качающейс  частоты, обеспечивают совпадение сдвига фаз (f между опорным сигналом на выходе усилител -формировател  5 и измерительным сигналом на выходе усилител -формировател  6 с заданным значением , Q ад . Заданное значение фазового сдвига в устройстве устанавливают путем изменени  коэффициента делени  ц счетчика 20. Козффициент п устанавливают целочисленным и равным или 3 или 4, что соответствует фазовому сдвигу в 60 или 45°. Преобразователь 4 устанавливают на поверхность контролируемого издели . Все элементы измерител  привод т в исходное состо ние, при котором триггеры 18 и 19 наход тс  в единичном состо нии, а счетчик 22 в нулевом состо нии. Генератор 2 вырабатывает синусоидальное напр жение , частота которого измен етс  от mif, Д° rocijf и наоборот. Сигнал с выхода генератора 2 поступает на вход преобразовател  4, опорный UC и измер емый UCg сигналы на соответствующих выходах которого сдвинуты один относительно другого на интервал f (фиг.2д), величина которого зависит от электропроводности d материала контролируемого издели  и частоты возбуждени  преобразовател . Усилители-формирователи 5 и 6 преобразуют положительные полупериоды указанных сигналов в логические единицы , а отрицательные - в логические нули (фиг.2 б,в). В измерителе процесс измерени  и сравнени  фазовых сдвигов осуществл  етс  -непрерьшно и в нем условно мож но вьщелить два такта. Первый такт начинаетс  с приходом в момент Ц переднего фронта сигнала с выхода усилител -формировател  5, который синхронизирует с помощью элемента ИЛИ 7генератор 1 и открьюает элемент И 8. Счетчик 21 начинает подсчитывать число N импульсов частотой fj, которую счетчик 20 делит в п раз. Тригге ры 16 и 17 при этом наход тс  в нуле вом состо нии. В момент tg на выходе усилител -формировател  6 по вл етс  единичный уровень измер емого сигнала. 8момент t окончани  сигнала на вы ходе усилител -формировател  5 в счетчике 21 будет зафиксировано число (фиг.2и) ( 1 :/ dt гп . N, j 5 i| В момент t завершаетс  первый такт и начинаетс  второй такт. Задний фронт опорного сигнала с выхода усилител -формировател  5 устанавливает в единичное состо ние триггеры 16 и 17, на выходах которых начинают формироватьс  соответственно времен (фиг.2г,д) ные интервалы и , .. fA-JL. (3) 2ft 2n C t.-tij ( 4) Единичный сигнал с выхода триггера 16 открьшает элемент И 9 и счетчик 21 начинает вычитать из зафиксированного числа NI число N импульсов частоты fv (фиг.2к). При равенст ве чисел N. и N передний фронт сигнала переполнени  нулевого уровн  с выхода счетчика 21 устанавливает в исходное состо ние триггер 16. Триггер 17 в исходное состо ние устанавливаетс  задним фронтом сигнала с вы хода усилител -формировател  6. Длительности интервалов ад и сравниваютс  элементами И 13 и 14, В зависимости от знака разностного интервала tit на выходе элементов И 13 и 14 по вл етс  импульс, длительность которого определ етс  соотношением А ± ( ), (5) Единичный сигнал синхронизации на выходе элемента ИЛИ 7 обеспечивает работу генератора 1 на прот жении времени (). При отсутствии на входах элемента И 10 единичных сигналов сигнал с его выхода записьшает в счетчик 21 единицу (фиг.2л). Сигнал Пуск, который поступил на вход измерител  в момент t,, установил в нулевое состо ние триггеры 18 и 19 (фиг.2е, ж) вследствие чего с выхода элемента И 15 на входы элементов И 11 и 12 поступает разрешающий потенциал (фиг.2з). Счетчик 22 периодически подсчитыва,ет число N выходных импульсов генератора 3 образцовой частоты f, поступающих на его вход с выхода элемента И 11, при поступлении на вход последнего единичного сигнала с выхода усилител -формировател  6 (фиг.2н,м). При этом при поступлении на входы элемента И 12 единичного сигнала с выхода усилител -формировател  5 и нулевого сигнала с выхода усилител -формировател  6, единичный сигнал с его выхода устанавливает в нулевое состо ние счетчик 22. Положим, что в начальный момент после поступлени  сигнала Пуск выполн лось условие . Тогда по вившийс  на выходе элемента И 13 сигнал длительностью л«. установит в единичное состо ние триггер 18 (фиг.2ж). После того как в процессе зменени  частоты генератора 2 разостный интервал изменит свой знак. диничньй сигнал с выхода элемента И 14 установит в единичное состо -, ние триггер 19, Единичные сигналы с выходов триггеров 18 и 19 устанавливают на выходе элемента И 15 нулев° сигнал Готовность, который за-прещает изменение кода в счетнике 22 и сигнализирует об окончании процесса измерени .the house of the element I 10, its inverse 57 of which is connected to the first f output by the input of the seventh element I, you-. the stroke of which is connected to the first output of the conductivity meter and the third inputs of the first and third elements And, the output of the last of which is connected to the installation input of the first counter, the output of which is connected to. the second output of the conductivity meter, and the inverse output of the first trigger is connected to the second input of the sixth element And the inverse output of the second trigger with the first input of the eighth element And, the output of which is connected to the first input of the fourth trigger, the output of which is connected to the second input of the seventh element And, pr my output of the first trigger is connected to the second inputs of the pit and eighth elements AND and the third input of the second element AND, the output of which is connected to the installation input of the third counter, whose overflow output th coupled to a second input of the first flip-flop and start input electrical conductivity meter - with the second inputs of the third and fourth flip-flops. Figure 1 shows a diagram of the conductivity meter; 2 is a time chart of his work. The conductivity meter contains a quantizing frequency generator 1, a oscillating frequency generator 2, an exemplary frequency generator 3, an eddy current transducer 4, formers 5 and 6, element OR 7, elements AND 8-15, triggers 16-19, and counters 20-22 pulses. The input of the quantizing frequency generator 1 is connected to the output of the element OR 7, its outputs are connected to the inputs of elements 8 and 9. The input of the eddy current transducer 4 is connected to the output of the oscillating frequency generator 2, its outputs to the inputs of the shaping amplifiers 5 and 6. The output of the amplifier - driver 5 is connected to the inputs of the elements OR 7, AND 8 and 12, the inverse input of the element AND 10 and the installation inputs of flip-flops 16 and 17. The output of the amplifier-former 6 is connected to the inputs of the elements OR 7 and AND 10, the inverse input of the element AND 12 and the reset input trigger 17. For my exit three the gage 16 is connected to the inputs of the elements AND 9 and 13 and the inverse INPUT - to the input of the element 14. The direct and inverse outputs of the trigger 17 are connected respectively to the inputs of the elements 14 and 13, the outputs of which are connected to the installation inputs of the trigger 18 and 19. The inputs of the element The I1 is connected to the outputs of the flip-flops 18 and 19, its inverse output is connected to the inputs of the elements 11 and 12. The summing input of the counter 20 is connected to the output of the element And 8, the summing input of the counter 21 is connected to the overflow output of the counter 20, its subtracting input from the output of the element I 9, installation input - with the output of the element 10A and the output of the overflow — with the reset input of the trigger 16. The summing input of the counter 22 is connected to the output of the element 11 and its installation input with the output of the element 12. The output of the element 15, the information outputs of the counter 22 and the reset inputs of the trigger 18 and 19 are derived for connection to a microcomputer controller. Figure 2 shows the signal diagrams of the Start Uj signal, at the reset inputs of the trigger 18 and 19, the signal U at the output of the shaping amplifier 5, the signal and at the output of the amplifier shaping 6, the signal Uj, the output of the trigger 16, the signal Uj at the output of the trigger 17, the signal Ujg at the output of the trigger 18, the signal U | oHa the output of the trigger 19, the signal Ui. at the output of the element 15, the signal U at the summing input of counter 21, the signal U (j at the subtracting input of counter 21, the signal and ,,, at the installation input of the counter 21 of signal J at the summing input of counter 22, the signal Ujg at the reset input of the counter 22. At the same time, tf, is the moment of arrival of the signal Start, t is the moment of appearance at the amplifier output of the logic unit 5, to the moment of appearance at the output of the amplifier amplifier 6 of the logical unit, t- is the moment of appearance at the output of the amplifier forming logic 5 zero, C - the moment of appearance of the output amplify -formator 6 logical zero, t - the moment of the end of the formed interval ad T - the period of the exciting signal, S - the time interval corresponding to the measured phase shift, the time interval corresponding to the specified phase shift, N (quantization result (1/2 ) T pulses of frequency f, Ng is the result of quantization by pulses of frequency f; N is the result of quantization of (1/2) T pulses of frequency f ... The device works as follows. The meter uses a variable-frequency eddy-current method for measuring the electrical conductivity of non-ferromagnetic materials based on the fulfillment of the condition R, - | 2 lfd | Uo const, (l) where L dd is the nominal value of the generalized parameter (usually / n, „2-6); R :) is the equivalent diameter of the eddy current transducer 4J f is the oscillator frequency value 2, fi is the specific conductivity of the monitored material, / Cho is the magnetic constant. In order to fulfill the condition (1) in the meter, changing the frequency f of the oscillating frequency generator 2, ensure the phase shift (f between the reference signal at the output of the amplifier-generator 5 and the measuring signal at the output of the amplifier-6, with a specified value, Q ad. The phase shift in the device is set by changing the division ratio of the counter 20. The coefficient p is set to an integer and equal to either 3 or 4, which corresponds to a phase shift of 60 or 45 °. Transformer 4 is installed on the surface The item being monitored. All elements of the meter are reset, in which the triggers 18 and 19 are in the single state, and the counter 22 is in the zero state. The generator 2 produces a sinusoidal voltage, the frequency of which varies from mif, D ° rocijf and vice versa.The signal from the output of generator 2 is fed to the input of converter 4, the reference UC and the measured UCg signals at the respective outputs of which are shifted relative to each other by an interval f (fig.2d), the value of which depends on the electrical conductivity d of the material liruemogo article and the drive frequency of the transducer. Amplifiers-shapers 5 and 6 convert the positive half-periods of these signals into logical units, and negative ones into logical zeros (Fig. 2b, c). In the meter, the process of measuring and comparing the phase shifts is carried out uninterruptedly and it is conditionally possible to select two cycles in it. The first clock begins with the arrival at the time C of the leading edge of the signal from the output of amplifier 5, which synchronizes the generator 1 with the help of the element OR 7 and opens the element 8. And the counter 21 begins to count the number N of pulses with the frequency fj which the counter 20 divides n times. Triggers 16 and 17 are in the zero state at the same time. At the moment tg, a single level of the measured signal appears at the output of amplifier 6. 8 the time t of the signal termination at you during amplifier 5, counter 21 will record a number (Fig.2i) (1: / dt gp. N, j 5 i | At the time t, the first beat ends and the second beat begins. Trailing edge of the reference signal from the output of the amplifier-maker 5 sets in single state the triggers 16 and 17, at the outputs of which the times (fig. 2, e) start to form, respectively, and .. fA-JL. (3) 2ft 2n C t.-tij (4) A single signal from the output of the trigger 16 opens the element And 9 and the counter 21 begins to subtract the number N from the fixed number NI pulses of frequency fv (Fig. 2k). When the numbers N. and N are equal, the leading edge of the zero overflow signal from the output of the counter 21 sets the trigger 16 to its initial state. Trigger 17 to the initial state is set with the falling edge of the signal from the amplifier output shaper 6. The lengths of the intervals hell and are compared by elements AND 13 and 14. Depending on the sign of the difference interval tit, at the output of elements 13 and 14 a pulse appears, the duration of which is determined by the ratio A ± (), (5) output element OR 7 that it provides operation of the generator 1 over a period of time (). In the absence of the inputs of the element And 10 single signals, the signal from its output is written to the counter 21 units (Fig.2l). The Start signal, which arrived at the meter input at the time t, set the triggers 18 and 19 to the zero state (Fig. 2e, g), as a result of which, from the output of the And 15 element, to the inputs of the And 11 and 12 elements the resolving potential flows ). The counter 22 is periodically counted, the number N of the output pulses of the generator 3 of the reference frequency f, arriving at its input from the output of the element 11, when the last single signal from the output of the amplifier-former 6 arrives at the input (fig.2n, m). At the same time, when a single signal comes from the output of amplifier 5 and a zero signal from the output of amplifier 6, the single signal from its output sets the counter to the zero state at the inputs of the element. Suppose that at the initial moment after the start signal condition was met. Then a signal with a duration of l “that appeared at the output of an AND 13 element.” will set the trigger 18 to a single state (Fig. 2g). After in the process of changing the frequency of the generator 2, the gap interval changes its sign. The single signal from the output of the element And 14 sets the trigger 19 to one state, Single signals from the outputs of the flip-flops 18 and 19 are set at the output of the element 15 And the 15 ° is the Ready signal, which prevents the code change in the counter 22 and signals the end of the process measurements.

измеритель может работать как в автономном режиме, так и в составе автоматизированной измерительиой системы на базе ЭВМ. Дл  запуска измерител  в автономном режиме используют кнопку Пуск, а о величине контролируемой электропроводности суд т по значению числа N, за жсксированного в счетчике 22, Новый цикл измерений осуществл етс  подачей сигнала Пуск без предварительной установки элементов измерител  в исходное состо ние .The meter can operate both in standalone mode and as part of an automated metering system based on a computer. To start the meter in the autonomous mode, the Start button is used, and the value of the monitored conductivity is judged by the value of the N number, which is stored in the counter 22, the new measurement cycle is performed by triggering the signal without presetting the meter elements to their initial state.

При работе в составе АИС сигнал Пуск иницикруетс  ЭВМ. Точное значение электропроводности определ ют из соотношени , полученного из (OiWhen working in the AIS signal, the Start is initiated by the computer. The exact value of electrical conductivity is determined from the ratio obtained from (Oi

ТT

Р ном R nom

6v 6v

(7)(7)

, Xl fUoRlXl fUoRl

(«Д,{„. .(“D, {„..

На практике коэффициент дл  конкретных условий измерени  определ ют при калибровке измерител  посредством контрольного образца с известной электропроводностью d , тогдаIn practice, the coefficient for specific measurement conditions is determined by calibrating the meter by means of a control sample with a known electrical conductivity d, then

О ° .O °.

(8)(eight)

По сравнению с известным предлагаемый измеритель обладает р дом преимуществ . Определение момента сравнени  интервалов 1эдд и по перемене знака разности А t повышает надежность работы измерител  в услови хCompared to the known, the proposed meter has several advantages. Determination of the moment of comparison of intervals 1 edd and by changing the sign of the difference A t increases the reliability of the meter in conditions

наличи  случайных помех. Использование в измерителе управл емого генератора квантующей частоты позвол ет увеличить точность сравнени  разности фаз, так как начало квантовани the presence of random interference. The use of a quantizing frequency controlled oscillator in the meter makes it possible to increase the accuracy of comparing the phase difference, since the start of quantization

синхронизовано передним фронтом положительного полупериода опорного сигнала, а само квантование возможно осуществл ть на наибольшей дл  используемой элементной базы частоте.synchronized by the leading edge of the positive half-cycle of the reference signal, and the quantization itself can be carried out at the frequency that is greatest for the element base used.

При этом, к частоте f не предъ вл етс  жестких требований по стабильности во времени и генератор по своей структуре может быть простым. Синхронизаци  начала квантовани  иAt the same time, the frequency f is not subject to strict requirements for stability over time and the generator can be simple in its structure. Sync start quantizing and

занесение в счетчик единицы позвол ет обеспечить суммарную погрешность определени  численного эквивалента и формировани  заданного временного интервала не более t1/fц. Возможность использовани  измерител  совместно с ЭВМ позвол ет увеличить точность измерени  за счет применени  математических методов обработки информации , определ ть эксплуатационныеentering the unit into the counter allows ensuring the total error in determining the numerical equivalent and the formation of a given time interval not more than t1 / fc. The ability to use the meter in conjunction with a computer allows to increase the measurement accuracy by applying mathematical methods of information processing, to determine the operational

параметры издели , св занные с электропроводностью , создавать архив данных контрол  по каждому изделию.product parameters related to electrical conductivity, create an archive of control data for each product.

rbmoSHOcffitrbmoSHOcffit

ti ц 4iti q 4i

5. : :$ ; 1 :| : :| 5.:: $; 1: | :: |

ч -4 t   h -4 t

Claims (1)

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ, содержащий последовательно соединенные генератор образцовой частоты, первый элемент И и первый счетчик, генератор качающейся частоты, выход которого соединен с входом вихретокового преобразователя, выходы которого соединены соответственно с входами первого и второго усилителей-формирователей, выход первого из которых соединен с первыми входами второго и третьего элементов И, а выход второго - с вторыми входами первого, второго и третьего элементов И, а также второй и третий счетчик, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него введены генератор квантующей частоты, четыре триггера, пять элементов И, элемент ИЖ, выход которого соединен с управляющим входом генератора квантующей частоты, выход которого сое- динен с первыми входами четвертого и пятого элементов И, выходы которых соединены соответственно с суммируют щим входом второго счетчика и вычитающим входом третьего счетчика, суммирующий вход которого соединен с выходом переполнения второго счетчика, при этом выход первого усилителя-формирователя соединен с вторым входом четвертого, элемента И, первыми входами первого и второго триггеров и первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго усилителя-формирователя и вторым входом второго триггера, прямой выход которого соединен с первым входом шестого элемента И, выход которого соединен с первым входом третьего триггера, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента И,выход которого соединен с первым выходом измерителя электропроводности и третьими входами первого и третьего, элементов И, выход последнего из которых соединен с установочным входом первого счетчика, выход которого соединен с вторым выходом измерителя электропроводности, причем инверсный выход первого триггера соединен с вторым входом шестого элемента И, а инверсный выход второго триггера - с первым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с первым входом четвертого триггера, выход которого соединен с вторым входом седьмого элемента И, прямой выход первого триггера соединен с вторьми входами пятого и восьмого элементов И и третьим входом второго элемента И, выход кото1149157 рого соединен с установочным входом третьего счетчика, выход переполнения которого соединен с вторым входом пер вого триггера, а вход запуска измерителя электропроводности - с вторыми входами третьего и четвертого триггеров.ELECTRICAL CONDUCTIVITY METER, comprising a series-frequency reference oscillator, a first AND element and a first counter, a sweep frequency generator, the output of which is connected to the input of the eddy current converter, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second amplifiers-shapers, the output of the first of which is connected to the first inputs the second and third elements of And, and the output of the second with the second inputs of the first, second and third elements of And, as well as the second and third counter, characterized in that, in order to improve accuracy, a quantizing frequency generator, four triggers, five AND elements, an IL element, the output of which is connected to the control input of a quantizing frequency generator, the output of which is connected to the first inputs of the fourth and fifth AND elements, the outputs of which are connected respectively, are introduced into it with the summing input of the second counter and the subtracting input of the third counter, the summing input of which is connected to the overflow output of the second counter, and the output of the first amplifier-former is connected to the second input fourth, AND element, the first inputs of the first and second triggers and the first input of the OR element, the second input of which is connected to the output of the second amplifier-driver and the second input of the second trigger, the direct output of which is connected to the first input of the sixth element And, the output of which is connected to the first input the third trigger, the output of which is connected to the first input of the seventh element And, the output of which is connected to the first output of the conductivity meter and the third inputs of the first and third, elements And, the output of the last of which connected to the installation input of the first counter, the output of which is connected to the second output of the conductivity meter, and the inverse output of the first trigger is connected to the second input of the sixth element And the inverse output of the second trigger is connected to the first input of the eighth element And, the output of which is connected to the first input of the fourth trigger the output of which is connected to the second input of the seventh element And, the direct output of the first trigger is connected to the second inputs of the fifth and eighth elements And and the third input of the second element And, the output of which is 1149157 a mounting connected to the input of the third counter whose overflow output is connected to the second input pen Vågå trigger and the input trigger conductivity meter - with the second inputs of the third and fourth flip-flops.