Спосіб автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000°с

Спосіб автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С, який полягає в тому, що до зразка металу приєднують чотири електроди, з них: два струмозбуджуючі зовнішні підключають до джерела збудження електричного струму, а два струмознімальні внутрішні приєдну 3 в тому що до зразка металу приєднують чотири електроди, з них два струмозбуджуючі зовнішні підключають через амперметр до джерела збудження електричного струму, який містить джерело регульованої напруги та реостат, а два струмознімальні внутрішні приєднують до приладу, призначеного для виміру напруги, виміри падіння напруги між електродами проводять на постійному струмі з подальшим визначенням опору згідно з законом Ома [Лившиц Б.Г. Физические свойства металлов и сплавов/.Лившиц Б.Г,.Крапошин В.С,.Линецкий Я.Л. - М.: Металлургия, 1980.-320 с, стор.134-135]. Описаний спосіб цілком придатний для виміру малих опорів, якщо опір приладу, призначеного для виміру напруги, набагато більший за опір металу (сотні або тисячі Ом) і якщо перехідними опорами в точках контакту електродів, а також опором сполучних проводів можна зневажити. Цим способом можна скористатися для виміру електроопору, що швидко змінюється, наприклад, у процесі відпустки сталі, ізотермічного розпаду аустеніту й тощо, тому що порівняно просто може бути виконано автоматичний запис зміни різниці потенціалів і величини струму. Ознаки, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є такі: до зразка металу приєднують чотири електроди, з них два струмозбуджуючі зовнішні підключають через амперметр до джерела збудження електричного струму, а два струмознімальні внутрішні приєднують до приладу, призначеного для виміру напруги, виміри падіння напруги між електродами проводять на постійному струмі з подальшим визначенням опору згідно з законом Ома. Причини, що перешкоджають отриманню очікуваного технічного результату, є наступні. Для збудження електричного струму використовують керований стабілізатор постійної напруги, що призводить до методичної помилки, яка зумовлена невизначеними опорами ліній зв'язку і контактних опорів в точках контактів електродів з металом. За цим способом необхідно реєструвати дві величини - струм і напругу, що збільшує похибку виміру опору. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб автоматичного вимірювання електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С, в якому шляхом зміни способу збудження електричного струму і порядку завдання і вимірювання величин, що використовуються при розрахунку опору, що дозволить забезпечити стабілізований струм, необхідний для точного вимірювання електричного опору, виключити невизначений вплив перехідних опорів електричних з'єднань між електродами і зразком металу і падіння напруги на з'єднувальних проводах, зменшити кількість вимірюваних величин, у випадку різкої зміни електричного опору зразка металу, що має місце в інтервалі кристалізації металів і сплавів, забезпечити можливість автоматично змінювати вхідний постійний струм для підтримки заданої відносної точності визначення опору, зменшити похибку вимірювання і кількість обчислювальних операцій для розрахунку поточ 60098 4 ного електричного опору, забезпечити реєстрацію електричного опору із заданим ступенем дискретизації часу з метою зберігання або подальшої обробки цих даних і за рахунок цього суттєво підвищити точність і швидкодію вимірювання, здійснити автоматичне визначення і реєстрацію електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 ºС. Суть корисної моделі, яка заявляється, полягає в тому, що в способі автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С до зразка металу приєднують чотири електроди, з них: два струмозбуджуючі зовнішні підключають до джерела збудження електричного струму, а два струмознімальні внутрішні приєднують до приладу, призначеного для виміру напруги, здійснюють виміри падіння напруги між струмознімальними електродами на постійному струмі і визначають електричний опір зразка згідно з законом Ома, згідно з корисною моделлю, постійний струм генерують за допомогою керованого стабілізованого джерела постійного струму, а виміри падіння напруги між струмознімальними електродами здійснюють із заданим кроком часу, при цьому при різкій зміні електричного опору автоматично змінюють величину постійного струму для забезпечення постійної відносної точності визначення опору, а отримані значення електричного опору записують на носій енергонезалежної пам'яті. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі, що заявляється, і технічним результатом, якого можна досягти, необхідно відзначити, що ознака "постійний струм генерують за допомогою керованого стабілізованого джерела постійного струму, а виміри падіння напруги між струмознімальними електродами здійснюють із заданим кроком часу", дозволить забезпечити стабілізований струм, необхідний для точного вимірювання електричного опору, виключити невизначений вплив перехідних опорів електричних з'єднань між електродами і зразком металу і падіння напруги на з'єднувальних проводах, за рахунок зменшення кількості вимірюваних величин зменшити похибку вимірювання і кількість обчислювальних операцій для розрахунку поточного електричного опору. Ознака "при різкій зміні електричного опору автоматично змінюють величину постійного струму для забезпечення постійної відносної точності визначення опору" дозволить у випадку різкої зміни електричного опору зразка металу, що має місце в інтервалі кристалізації металів і сплавів, і використанні незмінного пристрою для вимірювання напруги між струмознімальними електродами забезпечити можливість автоматично змінювати вхідний постійний струм для підтримки заданої відносної точності визначення опору. Ознака "отримані значення електричного опору записують на носій енергонезалежної пам'яті" дозволить забезпечити автоматичну реєстрацію електричного опору із заданим ступенем дискретизації часу з метою зберігання або подальшої обробки цих даних. 5 Блок-схема системи для реалізації способу автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С наведена на кресленні. Система для реалізації способу автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С містить ємність 1 із зразком метала, до якого приєднано чотири електроди, з них два струмозбуджуючі зовнішні 2 і два струмознімальні внутрішні 3, джерело збудження електричного струму, яким є кероване стабілізоване джерело постійного струму 4, аналого-цифровий перетворювач 5, джерело опорного струму 6, обчислювальну мікроконтролерну систему 7. Струмозбуджуючі зовнішні 2 електроди підключено до джерела збудження електричного струму, яким є кероване стабілізоване джерело постійного струму 4. Два струмознімальні внутрішні 3 електроди приєднано до аналого-цифрового перетворювача 5. Вихід аналогово-цифрового перетворювача 5 з'єднано з обчислювальною мікроконтролерною системою 7, один з виходів якої з'єднано і джерелом опорного струму 6, вихід якого з'єднано із входом керованого стабілізованого джерела постійного струму 3. Ємність 1 із зразком метала, два струмозбуджуючі зовнішні електроди 2 і кероване стабілізоване джерело постійного струму 4 утворюють замкнене електричне коло 8. Отримані із заданими точністю і кроком часу значення електричного опору записують на носій енергонезалежної пам'яті 9. Спосіб автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С реалізують таким чином. У ємності 1 розміщують зразок металу, до якого приєднують чотири електроди, з них два струмозбуджуючі зовнішні 2 підключають до джерела збудження електричного струму, і два струмознімальні внутрішні 3 приєднують до приладу, призначеного для виміру напруги, - аналого-цифрового перетворювача 5, падіння напруги між струмознімальними внутрішними 3 електродами перетворюється у цифровий код за допомогою аналогоцифрового перетворювача 5 і надходить до обчислювальної мікроконтролерної системи 7. Постійний струм, що є заданим робочим струмом у замкненому електричному колі 8, генерують за допомогою керованого стабілізованого джерела постійного струму 4. Виміри падіння напруги між струмознімальними електродами здійснюють із заданим кроком часу. На базі виміряного падіння напруги і заданого робочого струму згідно з законом Ома за допомогою обчислювальної мікроконтролерної системи 7 автоматично визначають електричний опір зразка металу між точками контакту струмознімальних внутрішніх 3 електродів з металом за формулою 60098 6 R=U/I, де U - виміряне падіння напруги між електродами 3; І - заданий робочий струм. При цьому при різкій зміні електричного опору зразка металу, що має місце в інтервалі кристалізації металів і сплавів, відповідно до граничних умов, що зберігаються у пам'яті мікроконтролерної системи 7, автоматично змінюють величину постійного струму керованого стабілізованого джерела постійного струму 4 за допомогою задання рівня вихідного сигналу джерела опорного струму 6. Це дозволяє забезпечити постійну відносну точність визначення електричного опору металу. Отримані значення електричного опору записують на носій енергонезалежної пам'яті, що міститься у обчислювальній мікроконтролерній системі 7. Як носій енергонезалежної пам'яті 9 для збереження зареєстрованого електричного опору, може використовуватися енергонезалежна пам'ять мікроконтролера, будь-яка зовнішня пам'ять. Отримані із заданими точністю і кроком часу значення електричного опору записують на носій енергонезалежної пам’яті. Використання способу автоматичного вимірювання і реєстрації електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С дозволить забезпечити стабілізований струм, необхідний для точного вимірювання електричного опору, виключити невизначений вплив перехідних опорів електричних з'єднань між електродами і зразком металу і падіння напруги на з'єднувальних проводах, зменшити кількість вимірюваних величин, у випадку різкої зміни електричного опору зразка металу, що має місце в інтервалі кристалізації металів і сплавів, забезпечити можливість автоматично змінювати вхідний постійний струм для підтримки заданої відносної точності визначення опору, зменшити похибку вимірювання і кількість обчислювальних операцій для розрахунку поточного електричного опору, забезпечити автоматичну реєстрацію електричного опору із заданим ступенем дискретизації часу з метою зберігання або подальшої обробки цих даних і за рахунок цього суттєво підвищити точність і швидкодію вимірювання, здійснити автоматичне визначення і реєстрацію електричного опору твердого і рідкого металу при температурах від 0 до 1000 °С. Перевагами цього способу є можливість задати такий рівень струму, який не буде впливати на термодинамічні процеси в металі; задати коефіцієнт пульсацій стабілізатора струму таким, щоб не впливав на розподільчу здатність системи і відповідно на точність виміру опору. Запропонований спосіб дозволяє легко інтегрувати відповідну систему вимірювання і реєстрації в автоматизовану систему контролю стану металу. 7 Комп’ютерна верстка В. Мацело 60098 8 Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601