201149. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés fémhuzal átmérőjének mérésére
1 HU 201149 B 2 (7) 4 1 —------ Io2 [pl+M (T-Ti)] -d 2k-a d n 1 (T - ti)= [Ezt a (9)-ből kapjuk a 5 4 1 Vi = pi -—— io n dd27t d- ------------- 1 c ps------- (T - Ti), 4 dt ahol d a huzal átmérője, 10 a a huzal és a levegő közötti hőátadási tényező, c a huzal anyagának fajhője, ps a huzal anyagának sűrűsége. Ha a t idő elegendően kicsi és így I0 értéke nagy, 15 akkor a huzal hűlése elhanyagolható, ezáltal a (7) megoldása (ez a feltétel egyébként c • ps , X < --------------- • 10-3 2a esetén teljesül, 0,1 %-os pontossággal): Io2-t T - Ti = pl 16M-------/exp/ —--------M Jt-c-ps d4 (- 1). 20 25 ebből meghatározható a keresett Ti - Ti hőmérséklet-változás, amelyet a (6)-ba helyettesítve a 30 (9) d4 -M Io2t c • ps V2 In ----Vi 35 összefüggést kapjuk. A már említett négy mennyiség tehát valóban egyértelműen meghatározza az átmérőt. Minthogy a (9) összefüggés nem tártál- 40 mázzá a fajlagos ellenállást csak az M konstanst, ami hőmérséklet és anyagszerkezet független (hasonló érvényes a fajhőre is), így e módszer a már említett pontosságú átmérő meghatározását lehetővé teszi. A mérést célszerűen úgy hajtjuk végre, hogy a 45 huzal hőmérséklet-növekedése miatti relatív fajlagos ellenállás-változás átmérőtől függetlenül állandó legyen, így (6) szerint Vt és Vi hányadosának is állandónak kell lennie. Ezt úgy biztosítjuk, hogy a Vi, V2 feszültségek értékét előre megválasztjuk, és 50 a mérőáramot addig növeljük, amíg az adott huzalszakasz feszültsége Vi lesz, és rögzítjük a mérőáram értékét (I0). Ezután az állandó I0 mérőáram melegíti a huzalt, amíg a huzalszakasz feszültsége a V2 értéket el nem éri. A folyamat közben megmérjük az I0 55 áramot és azt a idő alatt a huzalszakasz feszültsége Vi-ről V2-re változik. Önmagában a T idő függ a pi-től: (10) T Cps M Pl2 l2 V12 V2 In -----Vi 60 65 felhasználásával]. Látható, hogy a x idő független az átmérőtől, és állandó 1 befogási hossz esetén a x idő csak az anyagi minőségtől függ. Egyes fémek esetén ez jelentősen különbözik. Például wolfram és molibdén esetén ez a különbség kb. 30 %. így különböző fémek esetén, melyekre az időállandó jelentősen különbözik meghatározható az, hogy melyik fémen történt az átmérő mérés. Speciálisan ha kizárólag wolfram és molibdén huzalok átmérőjét mérjük, akkor a berendezéssel nemcsak az átmérő határozható meg, hanem az is, hogy a két fém közül melyiket mérjük. Az eljárás előnye az, hogy bár ez a módszer is áramvezetési mechanizmust használ a méréshez, mint az ellenállásmérés, a mérés nem függ a huzal kezdeti hőmérsékletétől, nem függ a huzal anyagszerkezetétől és ugyancsak nem függ a mért huzalszakasz hosszától, így nem kell különleges hőmérsékletkompenzáló módszert alkalmazni, amelyre a nagy huzaláthúzási sebesség miatt - mint már említettük - egyébként sincs lehetőség. Nem kell pontos huzalhosszat beállítani a méréskor, így nem kell a huzalt kifeszíteni és ezáltal a különböző mértékű kifeszítés által okozott hiba, ami a mérés során átmérőcsökkenést okozna (különösen vékonyabb méretekben) itt nem jelentkezik. Megjegyzendő, hogy ez a hiba ugyanakkor mind az ellenállásméréskor, mind a tömegméréskor jelentkezik. Továbbá előnye az eljárásnak az. hogy a méréskor nem kell darabolni a huzalt, így a huzal mentén sok mérési pont felvehető. A mérés automatizálható, nem igényel emberi közreműködést. E módszerrel nemcsak a huzal átmérője mérhető meg, hanem azt is megadja, hogy egy adott halmazból melyik fém mérése történt. Például wolfram és molibdén huzalok mérésekor kijelezhető, hogy wolfram vagy pedig molibdén huzalt mértünk. Összefoglalva találmányunk tehát fémhuzal átmérőjének mérési eljárására vonatkozik. Az eljárás során ismert állandó értékű áramot hajtunk át a fémhuzal adott hosszúságú szakaszán. Mérjük a fémhuzal adott szakasza elejének és végének potenciálkülönbségét, azaz az áramátjárta szakasz feszültségét és az áram és a feszültség ismeretében kiszámítjuk a fémhuzal átmérőjét. A találmányunk értelmében az áramjárta fémhuzal szakasz feszültségét két, egymást adott időtartammal követő időpillanatban mérjük, és a fémhuzal átmérőjét az előre meghatározott áramerősség és időtartam és a két mért feszültség ismeretében az alábbi összefüggés alapján meghatározzuk. Io2x V2 In ----V| A képletben az egyes betűk jelentése: d = a fémhuzal átmérője M = a fémhuzal fajlagos ellenállásának és a 4
