W pracy przedstawiono koncepcję oraz sposób realizacji struktury komputerowego systemu pomiarowego do kontroli mocy i energii elektrycznej w obwodach trójfazowych. Struktura tego systemu składa się z części analogowej i z części cyfrowej. Do części cyfrowej podano sposób opracowania programów przy wykorzystaniu zintegrowanego środowiska programistycznego LabWindows/CVI. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej, współczynnika mocy oraz energii są przechowywane w pamięci komputera. Komputer, wyposażony w kartę interfejsową GPIB, spełnia rolę centralnej jednostki sterującej. Służy on także do wykonania obliczeń według opracowanych programów oraz umożliwia prezentowanie wyników na panelach wirtualnych przyrządów pomiarowych. Opracowany system pomiarowy służy studentom jako stanowisko dydaktyczne do projektowania elementów tego systemu.
EN
The paper presents the concept and structure of the method of implementation of computer measurement system for controlling power and energy in three-phase circuits. The structure of this system consists of analog and the digital part. For the digital part given way to develop programs using the integrated development environment LabWindows/CVI. The results of measurements of active and reactive power, power factor and energy are stored in computer's memory. The com-puter, equipped with a GPIB interface card, acts as the central control unit. It is also used to perform calculations according to the developed programs and allows the presentation of results on the panels of virtual instruments. The developed measuring system is used by students as a educational station to design elements of this system.
W standardach międzynarodowych ustalono warunki dotyczące emisyjności i odporności na zakłócenia elektromagnetyczne produkowanych wyrobów. Produkcja wyrobów motoryzacyjnych wymaga zastosowania znacznie wyższych standardów niż produkcja wyrobów typowych produktów użytkowych. Wyroby elektroniczne przeznaczone do zastosowań w technice motoryzacyjnej wymagają dostosowania laboratoriów badawczych zgodnie ze z odpowiednimi standardami. Dodatkowym wymaganiom podlegają pojazdy o przeznaczeniu militarnym, w przypadku badań których obowiązują standardy NATO oraz standardy wojskowe.
EN
The military have their own standards that are predictably much more stringent than commercial ones, in part contributing to the vastly inflated cost of military vehicle, equipment and ensuring that the armed forces will never have the cheap and plentiful commercial off-the-shelf equipment they so desperately want. Defense electronics has established and operates Electromagnetic Compatibility (EMC) measurements laboratory, according to NATO and military standards, which provides the capability to test national encryption devices and military electronic equipment designed and manufactured by the company. Services are provided also to other companies that are interested in compliance of their products to the applicable military standards.
W pracy przedstawiono układ precyzyjnego regulatora prądu cewki wzbudzenia dla przetworników indukcyjnościowych jedno i dwucewkowych wykorzystywanych w bezstykowych pomiarach konduktywności elektrycznej, który został opracowany w oparciu o wzmacniacz z napięciowo regulowanym wzmocnieniem. Prezentowany regulator prądu umożliwia precyzyjne utrzymanie prądu o ustalonej wartości w obwodzie cewki wzbudzenia przetworników indukcyjnościowych w szerokim zakresie częstotliwości pracy. Układ został wykonany w technologii montażowej SMD, a następnie poddany badaniom sprawdzającym założenia i wymagania odnośnie dokładności regulacji prądu cewki wzbudzenia przetworników indukcyjnościowych.
EN
The paper presents a precise current regulator circuit for the excitation coil of single and double coil inductive transducers used in contactless measurements of electrical conductivity. The proposed current regulator circuit for inductive transducers is free from disadvantages of solutions based on the programmable devices that need software algorithms to determine the desired value excitation current. Moreover, the use of analog circuit allows obtaining better performance and reliability in a wide range of operating frequencies. This current regulator circuit uses a wide dynamic range AD8336 variable gain amplifier (VGA) as the gain control element [10]. The current regulator circuit provides precise current regulation in the circuit excitation coil of the inductive transducers up to 270 kHz. Because of the wide range of operating frequencies and the wide range of input voltages, the current regulator circuit can be widely applied in the systems in which the precise regulation is required for the resistive or inductive loads. The current regulator was made in the SMD technology and was tested to check the assumptions and requirements for the current regulation accuracy for inductive transducers. From the tests and analysis of the results obtained there was determined the current regulation accuracy equal to 0.7% for the average value of the current in the relevant frequency range of the regulator circuit. It is the sufficient accuracy to meet the requirement of maintaining a constant excitation current in inductive transducers in both cases of the measurement [1] in contrast to the situation when such a regulation would not be applied.
W pracy przedstawiono konduktometr, który został zbudowany w oparciu o modułową platformę kontrolno-pomiarową PXI. Prezentowany konduktometr umożliwia bezstykowy pomiar konduktywności elektrycznej materiałów przewodzących w kształcie walców. Do bezstykowego pomiaru konduktywności wykorzystano dwucewkowy przetwornik indukcyjnościowy. Uzyskane wyniki pomiarów konduktywności zostały porównane z wynikami otrzymanymi za pomocą metod stykowych do wyznaczenia konduktywności elektrycznej materiałów przewodzących.
EN
This paper presents a conductivity meter which was built on the basis of the modular PXI platform. The presented measurement device allows a contactless measurement of the electrical conductivity of cylindrical shapes samples. For the contactless measurement of the electrical conductivity there was used an inductive double-coil transducer [1, 2]. The presented conductivity meter is characterized by ease of use and short measurement time in comparison with commonly used methods for determining the electrical conductivity. The specialized personnel is not required to measure the electrical conductivity because there are no adverse physicochemical and thermoelectric phenomena produced at the interface between the tested material and the electrode as it was in the case of the four-wire resistance measure method (contact methods). The obtained conductivity measurement results are compared with those from other measuring methods for determining the electrical conductivity of conductive materials.
W pracy przedstawiono układ precyzyjnego regulatora zmiennego dla obciążeń rezystancyjnych i impedancyjnych o charakterze indukcyjnym, który został opracowany w oparciu o wzmacniacz z napięciowo regulowanym wzmocnieniem [7]. Głównym zastosowaniem prezentowanego regulatora prądu jest zasilanie obwodu cewki wzbudzenia jedno i dwucewkowych przetworników indukcyjnościowych wykorzystywanych w bezstykowych pomiarach konduktywności elektrycznej materiałów wysoko przewodzących, w których wymagana jest precyzyjna regulacja prądu przepływającego przez cewkę wzbudzenia podczas przeprowadzania pomiaru konduktywności na podstawie założeń przedstawionych w pracy [8, 9]. Układ wykonano w technologii montażowej SMD, a następnie poddano badaniom sprawdzającym założenia i wymagania odnośnie dokładności regulacji prądu. Jako obciążenie impedancyjne o charakterze indukcyjnym wykorzystano jednocewkowy przetwornik indukcyjnościowy o strukturze przelotowej.
EN
The paper presents a precise alternating current AC regulator for resistive and inductive loads, which was designed on the basis of a variable gain amplifier (VGA) [7]. The main application of the alternating current AC regulator is power supply excitation coil of single or double coil inductive transducers used in contactless measurements of electrical conductivity of highly conductive materials which require precise control of the current flowing through the coil excitation during the conductivity measurement on the basis of the criteria set out in paper [8, 9]. The system has made with SMD assembly and then subjected assumptions and checking the accuracy requirements for the current control. As an inductive load used single coil inductive transducer of cruising structure.
6
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Praca dotyczy optymalizacji parametrów konstrukcyjnych dwucewkowych przetworników indukcyjnościowych wykorzystywanych w bezkontaktowych pomiarach konduktywności elektrycznej materiałów. Zoptymalizowane pod względem własności metrologicznych parametry przetwornika otrzymano na podstawie badań eksperymentalnych, które przeprowadzono w celu weryfikacji modelu matematycznego przetworników.
EN
The paper deals with the optimization of design parameters of double coil transducers inductivity used in contactless electrical conductivity measurements of materials. Optimized in terms of the metrological properties parameters of the transducer were obtained on the basis of the experimental investigations, which was conducted to verify the mathematical model of these transducers.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W pracy przedstawiono cyfrowy system do bezstykowego pomiaru konduktywności elektrycznej materiałów dobrze i bardzo dobrze przewodzących, który został zbudowany w oparciu o modułową platformę kontrolno-pomiarową PXI. Jako przetwornik do bezstykowego pomiaru konduktywności wykorzystano dwucewkowy przetwornik indukcyjnościowy. Analizę porównawczą właściwości metrologicznych zrealizowanego systemu pomiarowego przeprowadzono klasycznymi metodami pomiarowymi do wyznaczania konduktywności elektrycznej materiałów przewodzących.
EN
The paper presents a digital system for contactless electrical conductivity measurement of non-ferromagnetic materials. The system is built on a modular platform, PXI measurement and control. As a transduce for contactless measuring electrical conductivity is used double coil inductive transducer. A comparative analysis of the metrological characteristics of this system were conducted with conventional measuring methods for determining the electrical conductivity of conductive materials.
W pracy przedstawiono dwa sposoby realizacji bezstykowych pomiarów konduktywności elektrycznej materiałów z wykorzystaniem przetwornika indukcyjnościowego o strukturze jednocewkowej. Pierwszy sposób oparty jest na metodzie algorytmicznej pomiaru impedancji, w drugim natomiast impedancja określana jest za pomocą cyfrowego sytemu pomiarowego opartego na porównaniu napięć.
EN
In this paper two ways of implementing contactless measurements of electrical conductivity of materials with use of an inductive sensor of one-coil structure are presented. The first method is based on algorithmic approach to the impedance measurement, while in the second method the impedance is determined in a measurement system by comparing the voltages. The starting point for determining the conductivity value from formula (2) is determination of the parameter δ value based on the conversion characteristic (Fig. 1) and calculation of the absolute value of the impedance ratio (1). There are presented some algorithms based on the digital signal processing for evaluation of the impedance components in a measurement circuit with a two-channel acquisition card. The two methods adapt algorithms fit to a sine or fit to ellipse. The third one uses the algorithm of a digital lock-in amplifier to determine the impedance components. Furthermore, a system for measuring the impedance components in a one coil transducer based on a technical method - the method of three voltmeters is presented (Fig. 2).
W pracy przedstawiono metodę bezstykowego pomiaru konduktywności elektrycznej materiałów przewodzących z wykorzystaniem przetwornika indukcyjnościowego dwucewkowego. Na podstawie funkcji przetwarzania dokonano obliczeń numerycznych, przedstawiając ich wyniki w postaci charakterystyk w różnych układach współrzędnych. Umożliwiają one ocenę wpływu wszystkich istotnych parametrów przetwornika na tę funkcję. Wykazano, że w oparciu o zaprezentowaną analizę można projektować w sposób optymalny przetworniki tego typu.
EN
The paper presents a method for contactless measurement of electrical conductivity of conductive materials using a double-coil inductive transducer. On the basis of the processing function, numerical computations have been performed and their results have been presented in the form of characteristics in different coordinate systems. They allow assessing the influence of all essential parameters of the transducer on this function. It has been shown that on the basis of the presented analysis one can design, in an optimal way, the transducers of such a type. Such a possibility is given by the presented results regarding the sensitivity and uncertainty of the processing. They show that the transducer optimal working point can be obtained by selecting the appropriate transducer geometrical dimensions of the transducer and the frequency of the supply current frequency. If the geometrical dimensions, for various reasons, are already determined, the optimal working point can be obtained only by proper selection of the frequency.
W pracy podano zależność określającą względną zmianę impedancji na zaciskach cewki pomiarowej przetwornika jednocewkowego spowodowaną konduktywnością badanego materiału. Przedstawiono także sposób wykorzystania odpowiednich charakterystyk otrzymanych na podstawie analizy numerycznej tej zależności w bezstykowych pomiarach konduktywności. Przetwornik był zaprojektowany do pomiaru próbek w kształcie prętów umieszczonych współosiowo z cewką.
EN
This paper presents a dependence determining a relative change of the impedance at measurement coil terminals of the single-coil inductive transducer. The change is caused by the conductivity of the test sample, the dimensions of the sample and of the transducer coil, and the frequency of the current supplied to the excitation coil. In the literature concerning contactless measurements of conductivity of different materials with the use of inductive principle (eddy current method) [1, 3, 4], one cannot find a complete analysis of metrological properties of such transducers. An analytical formula for the processing function (11) is derived; analysis of graphs of this function in different formats (Fig. 2, 3) enables the evaluation the influence of all essential parameters of the transducer. This is a necessary step for both transducer optimization and carrying out the conductivity measurement of the investigated materials. Also, a method of the application of the appropriate characteristics (Fig. 4) obtained by means of the numerical analysis of this dependence (12, 14) in the contactless measurements of the conductivity has been shown. The transducer was designed for the measurements of rod-shaped samples when inserted coaxially with the coil.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Severe plastic deformation enables obtaining materials characterized by ultrafine grained (UFG) structure (nanostructure). High grain refinement increases the strength of materials according to Hall — Petch relation and in case of UFG materials the high ductility of these materials is also reported. Accumulative Roll Bonding (ARB) method, by the process of consecutive reduction equal to 50% of two sheets — pack in each rolling pass, satisfies the condition of severe plastic deformation and enables obtaining the theoretically unlimited high plastic deformation. In the paper the changes in the mechanical properties and microstructure of Al — Fe 0.6% — Si 0.3% alloy processed in 1 pass up to 10 passes according to ARB procedure are reported. The optimal processing conditions are proposed to obtain maximum of strength accompanied by maximum plasticity.
PL
Metody intensywnych odkształceń plastycznych umożliwiają uzyskiwanie struktury ultradrobnokrystalicznej. Silne rozdrobnienie mikrostruktury powoduje wzrost własności wytrzymałościowych zgodnie z zależnością Halla-Petcha oraz wysoką ciągliwość tych materiałów. Jedną z metod intensywnych odkształceń plastycznych jest walcowanie akumulacyjne, polegające na wielokrotnym walcowaniu pakietu dwóch blach zgniotem 50%. W pracy przedstawiono wyniki badań zmian własności mechanicznych oraz mikrostruktury stopu aluminium Al — Fe 0.6% — Si 0.3% walcowanego metodq ARB od 1-krotnego do 10-krotnego pakietowania. Najlepszq kombinack wlasnogci mechanicznych, tj. wytrzymalo gci i ciqgliwogci, uzyskano po 7-krotnym pakietowaniu.
Opisano sposób wyprowadzenia równania przetwarzania dla przetwornika indukcyjnościowego, przeznaczonego do pomiaru konduktywności elektrolitów znajdujących się w zbiornikach np. kadziach. W oparciu o otrzymaną funkcję przetwarzania przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych, umożliwiające analizę metrologiczną tego układu. W wyniku przeprowadzonej analizy uzyskano informację odnośnie charakterystyki przetwarzania, wpływu na jej wartości właściwości elektrycznych i magnetycznych ścian zbiornika zawierającego badany ośrodek, a także odległości umieszczenia przetwornika od ścian o powyższych właściwościach. Dokonano weryfikacji doświadczalnej otrzymanych zależności analitycznych, która polegała na pomiarze konduktywności elektrolitu (roztworu kwasu siarkowego) o znanym stężeniu w stałej temperaturze za pomocą wykonanego przetwornika. Uzyskane wyniki wskazują na poprawność otrzymanego modelu przetwornika.
EN
This paper contains the processing formula of an inductive transducer in an immersion version for contactless measurements of conductivity of conductive media. Dependencies determining the influence of the electric and magnetic properties of the walls of the vessel, which contains the investigated medium upon the transfer function of the transducer have also been formulated. These dependencies can also be used to designing the transducer in a shield with aforementioned properties. Moreover, experiments have been carried out which consisted in the measurement of the conductivity of the electrolyte solutions of known concentrations in a constant temperature by means of the transducer designed and using the theoretical dependencies derived. The results obtained demonstrate that the measurements - by means of the proposed methodology - can be carried out with a sufficient accuracy.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The accumulative roll-bonding (ARB) process, invented not long ago, is a promising mode for introducing severe plastic deformation into industrial practice to produce bulk ultra-fine grained materials. The ARB process consists in rolling of the pack of two sheets up to 50% reduction. Then, the rolled material is sectioned into two halves, stacked and the procedure of roll-bonding is repeated. The orientation distribution of ARB processed Cu 99.95% up to Ε ∼4 is analyzed in the paper. The evolution of crystallographic texture has been discussed in relation with changes of mechanical properties and structure.
PL
Metoda wielokrotnego, połączonego ze spajaniem podczas następujących po sobie przepustów, walcowania pakietowego (Acumulative roll-bonding – ARB) leży u podstaw wzrastającego zainteresowania wprowadzeniem do praktyki przemysłowej intensywnego odkształcania plastycznego (severe plastic deformation – SPD) w celu wytwarzania materiałów ultradrobnokrystalicznych. Polega ta metoda na walcowaniu pakietu, złożonego z dwóch fragmentów blachy, do ich grubości poczatkowej, czyli z 50% redukcją przekroju poprzecznego, następnie przepołowieniu tak otrzymanej blachy i ponownym przeprowadzeniu opisanego postepowania. Tak pomyślany proces może być kontynuowany teoretycznie bez ograniczeń. W pracy przedstawiono wyniki badań miedzi Cu 99.95%, odkształcanej metodą spajania w procesie walcowania pakietowego az do Ε ∼4. Dyskutowane są zmiany tekstury krystalograficznej w odniesieniu do zmian własności mechanicznych i mikrostruktury.
W artykule podano sposób obliczania zależności zmian napięcia na zaciskach cewki pomiarowej przetworników indukcyjnościowych o układzie dwucewkowym od przewodności badanych próbek. Przedstawiono charakterystyki względnych zmian składowych napięcia, na podstawie których można ustalić kryteria, jakim powinna odpowiadać optymalna konstrukcja przetwornika. Otrzymany model matematyczny przetwornika zweryfikowano doświadczalnie, a uzyskane wyniki potwierdziły jego wiarygodność.
EN
The paper presents a method of calculation of the dependence of voltage changes at terminals of measurement coil of double-coil iductive transducers upon the conductivity of the samples under investigation. Characteristics of relative changes of the voltage components have been presented; based on the characteristics, one can determine criteria for the optimal construction of the transducer. A mathematical model obtained for the transducer has been verified in practical experiments and the results obtained confirmed its high credibility.
W artykule przedstawiono wyniki obliczeń umożliwiające projektowanie przetworników indukcyjnościowych dwucewkowych oraz układów pomiarowych do bezstykowego pomiaru konduktywności materiałów przewodzących w postaci próbek walcowych niezależnie od zmian ich średnicy. Uzyskane wyniki umożliwiają również realizację pomiaru konduktywności w sposób bezwzględny, tzn. bez uprzedniego wzorcowania układu pomiarowego.
EN
Numerical calculations for designing double-coil inductive transducers and measurement systems for non-contact measurement of conductivity of conductive materials in the form of cylindrical samples irrespectively of the change of their diameters have been presented. The results obtained enable us to perform the conductivity measurements in an absolute way, that is, without prior calibration of the measurement system.
Opisano strukturę systemu pomiarowego do kontroli mocy i energii elektrycznej, przeznaczonego dla odbiorców przemysłowych. Wyniki pomiarów mocy czynnej i biernej, współczynnika mocy oraz energii są przechowywane w pamięci komputera. Komputer wyposażony w kartę interfejsową GPIB spełnia rolę centralnej jednostki sterującej. Służy do gromadzenia danych pomiarowych, wykonuje obliczenia, na ich podstawie rysuje wykresy i podaje wyniki obliczeń na panelach wirtualnych przyrządów.
W pracy podano sposób obliczania zależności zmian impedancji przetworników indukcyjnościowych od przewodności badanych próbek. Przedstawiono charakterystyki względnych zmian składnikowych impedancji, na podstawie których można projektować przetworniki w kształcie cewek krótkich.
EN
The method of calculation of the change in coil impedance of the inductance transducers upon conductivity of the analysed samples is presented. The characteristics of relative changes of impedance components on the basis of which one can design the transducers in the form short coils are presented as well.
19
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule podano równania przetwarzania dla dwóch wersji przetworników indukcyjnościowych. Pierwsza wersja dotyczy przetworników jednocewkowych, druga natomiast dwucewkowych. Przedstawione charakterystyki umożliwiają projektowanie przetworników indukcyjnościowych w kształcie cewek krótkich do pomiaru przewodności elektrycznej metodą bezstykową. Dla wersji jednocewkowej przeprowadzono weryfikację doświadczalną.
EN
The paper presents equations describing two versions of inductive transducers. The first version concerns single-coil transducers whereas the second one-double-coil transduceres. The proposed characteristics enable the design of the inductive transducers in the form of short coils for the contactless measurement of electrical conductivity. For the single-coil version, an experimental verification was made.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.