SU1174841A1 - Device for measuring electrical conductivity of non-magnetic material - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ , содержаш,ее последовательно соединенные генератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь и усилитель, функциональный преобразователь квадрата тангенса фазы вносимого напр жени  и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений, оно снабжено блоком выделени  квадратурных составл ющих вносимого напр жени , подключенным первым входом к выходу усилител , вторым входом - к выходу генератора , а первым и вторым выходами - к соответствующим входам функционального преобразовател  квадрата тангенса фазы вносимого напр жени , построителем модул  вектора, подключенным своими входами к соответствующим выходам блока выделени  квадратурных составл ющих, включенными между вторым выходом последнего и индикатором последовательно соединенными первым сумматором, первым логарифмическим усилителем, вторым сумматором, квадратором и перемножителем, вторым логарифмическим усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго сумi матора, а вход - с выходом построител  модул  вектора и вторым входом первого (Л сумматора, и блоком опорного напр жени , подключенным к третьему входу второго сумматора, а второй, вход перемножител  соединен с выходом функционального преобразовател  квадрата тангенса фазы вносимого напр жени . 4i 00DEVICE FOR MEASURING conductivity nonmagnetic material, soderzhashih, its series-connected sinusoidal alternator, eddy current transducer and the amplifier, the function generator square tangent phase introduced by voltage and an indicator, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, it is provided with a separating unit quadrature applied voltage components connected by the first input to the output of the amplifier, the second input to the output of the generator, and the first and second by turns to the corresponding inputs of the functional converter of the square of the tangent phase of the voltage, the vector module builder connected by its inputs to the corresponding outputs of the quadrature components allocated between the second output of the latter and the indicator are connected in series by the first adder, first logarithmic amplifier, second adder, quadr and a multiplier, a second logarithmic amplifier, the output of which is connected to the second input of the second sumi mator, and od - yield builder modulation vector and the second input of the first (A combiner unit and the reference voltage connected to the third input of the second adder and the second multiplier input connected to the output of a functional transducer square tangent insertion phase voltage. 4i 00

Description

Изобретение относитс  к контрольноизмерительной технике и может быть использовано в -авиационной и машиностроительной промышленности дл  измерени  удельной электрической проводимости немагнитных материалов и изделий. Цель изобретени  - повышение точности измерений. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства дл  измерени  удельной электрической проводимости немагнитных материалов; на фиг. 2 - кривые, иллюстрируюш ,ие степень вли ни  зазора на величину выходного сигнала (F). Устройство содержит последовательносоединенные генератор 1 синусоидального тока, накладной трансформаторный вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3, блок 4 выделени  квадратурных составл ющих (ВКС) вносимого напр жени , первый вход которого подключен к выходу усилител  3, а второй - к выходу генератора 1, функциональный преобразователь 5 (ФП) квадрата тангенса фазы вносимого напр жени , первый и второй входы которого подключены к соответствующим выходам блока 4 ВКС, блок 6 построител  модул  вектора (ПВМ), первым и вторым входами подсоединенный к соответствующим выходам блока 4 ВКС, подключенные к второму выходу последнего последовательно соединенные первый сумматор 7, первый логарифмический усилитель 8, второй сумматор 9, квадратор 10, перемножитель 11 и индикатор 12. Устройство также содержит блок 13 опорного напр жени  и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 9, а выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напр жени  и второй логарифмический усилитель 14, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 9, а вход - с выходом блока 6 ПМВ и вторым входом первого сумматора 7, выход блока 13 опорного напр жени  подключен к третьему входу второго сумматора 9, а второй вход перемножител  11 соединен с выходом 5 ФП. Устройство работает следующим образом. Работа устройства основана на реализации алгоритма преобразовани  входного сигнала в соответствии с зависимостью р I R2 VIH (lt,(A-Re Увм)+с)2 где VBH -напр жение, вносимое ВТП; и мнима  состйвл ющие вносимого напр жени ; А -модуль вектора вносимого напр - жени ; KjC -посто нные; Г - напр жение на выходе устройства. В результате графоаналитического анализа годографов вносимого напр жени  (Ьш) дл  ВТП с одинаковыми радиусами измерительной и возбуждающей обмоток со структурой последних, близких к нитевидной, установлено , что tgy 1 (h. + С,), где -тангенс угла фазы вносимого налр жени ; ь - обобщенный параметр контрол  К, С, - посто нные; Ь - нормированный зазор между тор цом ВТП и изделием. Указанное соотношение дл  tg У позвол ет проводить измерение удельной электропроводности , исход  из следующего. Воспользуемс  соотношени ми Ij --tg У h + с ; kpeИспользу  известное выражение дл  h через параметры сигнала с ВТП h T-ir, следующего из аппроксимации годЬграфаЛЬ по 0 кривой 4-го пор дка (кардиоидой), и преобразование вида hjt 21пА- 1п(А -Re( УВЯ)) , получают новую функцию преобразовани  входного сигнала ВТП F, позвол ющую снизить вли ние вариаций зазора на выходной сигнал преобразовател . Генератор 1 запитывает ВТП 2, выходн9Й сигнал с измерительной обмотки которого  вл етс  комплексной величиной вида VM ReYftB + jUVgg и поступает после усилени  в усилителе 3 на вход блока 4 ВКС, на первом и втором. выходах которого воспроизвод тс  сигналы, пропорциональные соответственно реальной Re и мнимой 1„ VBH составл ющим вносимого напр жени . Сигналы с первого и второго выходов блока 4 ВКС поступают на соответствующие входы блока 5 ФП, на выходе которого в результате преобразовани  по алгоритму вида (-RfvV воспроизводитс  сигнал, пропорциональный квадрату тангенса фазы вносимого напр жени , и на соответствующие входы блока 6 ПВМ, на выходе которого, в свою очередь , в результате преобразовани  вида +1ш VeH, воспроизводитс  сигнал, пропорциональный модулю А вносимого напр жени . С первого выхода блока 4 ВКС сигнал Re в  поступает также и на первый вход первого сумматора 7, на второй вход которого подаетс  выходной сигнал с блока 6 ПМВ, С выходов первого сумматора 7 сигнал, пропорциональный разности А-Re VBHпоступает на вход первого логарифмического усилител  8. Одновременио на вход второго логарифмического усилител  14 подаетс  сигнал с выхода блока 6 ПМВ. С выходов первого логарифмического усилител  8, второго логарифмического усилител  14 и блока 13 опорного напр жени  сигналы подаютс  соответственно на первый, второй и третий входы второго сумматора 9, с выхода которого на квадратор 10 подаетс  напр жение пропорциональное величине, Определ емой выражениемThe invention relates to a reference measurement technique and can be used in the aviation and engineering industries to measure the electrical conductivity of non-magnetic materials and products. The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy. FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device for measuring the specific electrical conductivity of non-magnetic materials; in fig. 2 - curves illustrating the degree of influence of the gap on the output signal (F). The device contains a series-connected sinusoidal current generator 1, an overhead transformer eddy current transducer 2 (VTP), an amplifier 3, a quadrature components allocation unit (VC) of the applied voltage, the first input of which is connected to the output of the amplifier 3, and the second to the output of the generator 1, functional converter 5 (FP) of the square of the tangent of the phase of the applied voltage, the first and second inputs of which are connected to the corresponding outputs of block 4 VCS, block 6 of the vector module builder (PVM), the first and second inputs and connected to the corresponding outputs of block 4 VKS connected to the second output of the last serially connected first adder 7, first logarithmic amplifier 8, second adder 9, quad 10, multiplier 11 and indicator 12. The device also contains a reference voltage unit 13 and second logarithmic amplifier 14, the output of which is connected to the second input of the second adder 9, and the output of the PRC unit 6 and the second input of the first adder 7, the output of the reference voltage unit 13 and the second logarithmic amplifier 14, the output of which It is connected with the second input of the second adder 9, and the input is connected to the output of block 6 of the CMC and the second input of the first adder 7, the output of the block 13 of the reference voltage is connected to the third input of the second adder 9, and the second input of the multiplier 11 is connected to the output 5 of the FP. The device works as follows. The operation of the device is based on the implementation of the input signal conversion algorithm in accordance with the p I R2 VIH dependence (lt, (A-Re Uvm) + c) 2 where VBH is the voltage applied by the ATP; and imaginary sosyvlyayuschie stress applied; A is the module of the vector of applied voltage; KjC are permanent; G is the voltage at the output of the device. As a result of the graphoanalytical analysis of hodographs of the applied voltage (L) for ECPs with the same radii of measuring and exciting windings with the structure of the latter close to filament, it has been established that tgy 1 (h. + C,), where is the tangent of the phase of the applied base; l - the generalized control parameter K, C, - are constant; B is the normalized gap between the end of the ECP and the product. This ratio for tg Y allows the measurement of conductivity, according to the following. We use the relations Ij - tg У h + с; kpeUsing the well-known expression for h, using TTP parameters of the signal with ETP h, resulting from approximating the year graph over 0 curve of the 4th order (cardioid), and transforming the form hjt 21pА-1п (А -Re (УВЯЯ)), get a new function converting the input signal VTP F, allowing to reduce the effect of gap variations on the output signal of the converter. The generator 1 feeds the VTP 2, the output signal from the measuring winding of which is a complex value of the form VM ReYftB + jUVgg and arrives after amplification in amplifier 3 to the input of block 4 of the VCS, on the first and second. the outputs of which reproduce signals proportional to, respectively, the real Re and imaginary 1 "VBH components of the applied voltage. The signals from the first and second outputs of block 4 of the VCS are fed to the corresponding inputs of block 5 of the FP, the output of which as a result of the conversion by the algorithm of the form (-RfvV reproduces a signal proportional to the square of the tangent of the applied voltage phase and to the output which, in turn, as a result of the transformation + 1m VeH, reproduces a signal proportional to the applied voltage module A. From the first output of block 4 of the VCS, the signal Re in also goes to the first input of the first adder 7, to the second in The output signal from the PMV unit 6, the outputs of the first adder 7, which is proportional to the difference A-Re VBH, goes to the input of the first logarithmic amplifier 8. At the same time, the signal from the output of the PMV 6 comes from the outputs of the first logarithmic amplifier 8, the second logarithmic amplifier 14 and the block 13 of the reference voltage signals are respectively supplied to the first, second and third inputs of the second adder 9, from whose output to the quad 10 the voltage is applied in proportion to e value, defined by the expression

21пА - 1п(А-ReYM)+CСигнал с выхода квадратора 10 подаетс  на перемножитель 11, где перемножаетс  с21 pA - 1 p (A-ReYM) + C The signal from the output of the quad 10 is fed to the multiplier 11, where it is multiplied with

поступающим на второй вход перемножител  выходным сигналом с 5 ФП.coming to the second input of the multiplier output signal with 5 OP.

Результирующий сигнал с выхода перемножител  11 поступает на вход индикатора 12 и  вл етс  пропорциональным величине F.The resulting signal from the output of the multiplier 11 is fed to the input of the indicator 12 and is proportional to the value of F.

Дл  области изменени  параметров нормированного зазора h ( где h - абсолютный зазор, мм; R - радиус ВТП, мм), и обобщенного параметра контрол  ро For the region of variation of the parameters of the normalized gap h (where h is the absolute gap, mm; R is the radius of the ECP, mm), and the generalized parameter

RVAtt (где о 4jr-10- Гн/м; RVAtt (where about 4jr-10-GN / m;

t - кругова  частота, 1/с ; 6 - удельна  электрическа  проводимость, МСм/м), h 0,3-1,5; h 1,2-7,5. Дополнительна  погрешность, вызываема  вариаци ми зазора не превышает 2% от измер емой величины .t is the circular frequency, 1 / s; 6 — specific electrical conductivity, MS / m), h 0.3–1.5; h 1.2-7.5. The additional error caused by gap variations does not exceed 2% of the measured value.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор синусоидального тока, вихретоковый преобразователь и усилитель, функциональный преобразователь квадрата тангенса фазы вносимого напряжения и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено блоком выделения квадратур- ных составляющих вносимого напряжения, подключенным первым входом к выходу усилителя, вторым входом — к выходу генератора, а первым и вторым выходами — к соответствующим входам функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения, построителем модуля вектора, подключенным своими входами к соответствующим выходам блока выделения квадратурных составляющих, включенными между вторым выходом последнего и индикатором последовательно соединенными первым сумматором, первым логарифмическим усилителем, вторым сумматором, квадратором и перемножителем, вторым логарифмическим усилителем, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а вход — с выходом построителя модуля вектора и вторым входом первого сумматора, и блоком опорного напряжения, подключенным к третьему входу второго сумматора, а второй, вход перемножителя соединен с выходом функционального преобразователя квадрата тангенса фазы вносимого напряжения.DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY OF NON-MAGNETIC MATERIALS, containing a sinusoidal current generator, an eddy current transducer and an amplifier, a functional transducer of the phase tangent of the phase of the applied voltage and an indicator, characterized in that, in order to increase the accuracy of measurements, it is equipped with a quadrature isolation unit the input voltage connected by the first input to the output of the amplifier, the second input to the output of the generator, and the first and second outputs mi - to the corresponding inputs of the functional converter of the square of the tangent of the phase of the applied voltage, by the builder of the vector module, connected by its inputs to the corresponding outputs of the quadrature component extraction unit, connected between the second output of the last and the indicator connected in series by the first adder, the first logarithmic amplifier, the second adder, quadrator and multiplier , the second logarithmic amplifier, the output of which is connected to the second input of the second adder, and the input to the output ohm of the builder of the vector module and the second input of the first adder, and the reference voltage unit connected to the third input of the second adder, and the second input of the multiplier is connected to the output of the functional converter of the square of the tangent of the phase of the applied voltage. Фиг. 1FIG. 1