Способ измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК G01N27/12 G01N27/90 

2. Устройство для измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, содержащее вихретоковый преобразователь, усилитель напряжения разбаланса, усилитель тока и преобразователь напряжение-частота, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено функциональным преобразователем отношения напряжения, нуль-.индикатором и цифровым индикатором отношения часТот, два сигнальных выхода вихретокового преобразователя подключены к двум входам функционального преобразователя, к выходу которого последовательно подключены нуль-индикатор, усилитель напряжения разбаланса,преобразователь напряжение-частота, усилитель тока и намагничивающие обмотки вихретокового преобразователя напряжение-частота подключен к входу цифрового индикатора отношения частот.

1. Способ измеревия электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, заключающий,ся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретокового преобразователя возбуждают вихревые токи и изменяют частоту магнитного поля в контролируемом изделии, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения, изменением частоты магнитного пОля в контролируемом изделии отнсяиение магнитных потоков преобразователя , при наличии и отсутствии контролируемого изделия поддерживают равным отношение магнитных потоков преобразователя при наличии и отсутствии эталонного изделия, а электропроводность S материала неферромагнитных цилиндрических изделий определяют «g выражением (О г2. |(,f,drfAfcf); и сГ, cj , а также , f« где Т, S электропроводность материала, диаметр и частота магнитного поля соот-р ветственно для контрсзлируемрго и эталонного изделий. СО 00 х ел |

Изобретение относится к неразрушаюЕЦим методам контроля и может быть использовано в электромагнитной структуроскопии. Известен способ измерения электро проводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий с помощью вихретокового преобразователя, заключающийся в измерении фазового угла вносимого напряжения, по изменений которого определяют электропроводность материала изделия tl. Недостатком данного способа явля ется необходимость регулировки зазор Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спо соб измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, заключающийся в том. что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретокового пр еобразователя возбуждают вихревые токи и изменяют частоту магнитного поля в контролируемом изделии, добиваются равенства фазового угла вносимых напряжений от эталонного и контролируемого изде лия, а электропроводность определяют из условия равенства произведений, частоты магнитного поля, проводимости и квадрата диаметра для контроли руемого и эталонного изделий 121. Недостатком известного способа является узкий диапазон контроля электропроводности, связанного со слабой зависимостью фазы вносимого напряжения при малых значениях элект ропроводности и частоты, а также сло ностью измерения фазы в области высо ких частот. Устройство, с помощью которого возможна одна из реализаций известно го способа, содержит генератор, вихретоковый преобразователь, усилитель напряжения разбаланса, усилитель тока и преобразователь напряжение-частота, каналы опорного напряжения и канал сигнала, снабженный системой регулирования частоты, и измеритель фазового угла, включенный на выходе канала сигнала 131. Данному устройству присуии все недостатки, связанные с необходимостью измерять фазу, .а также недостатки присущие известным способам. Цель изобретения - расширение диапазона измерений электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий и повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем, что согласно, способу измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, заключающемуся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретокового преобразователя возбуждают вихревые токи и изменяют частоту магнитного поля в контролируемом изделии, изменением частоты магнитного поля в контролируемом изделии отношение магнитных потоков преобразователя при наличии и отсутствии контролируемого поддерживают равным отноше- нию магнитных потоков преобразователя при наличии и отсутствии эталонного изделия, а электропроводимость У материала неферромагнитных цилиндрических изделий определяют выражением g .. . .а д. , где Ц ; (о, и d , d , а также -f , f, - электропроводность материала, диаметр и частота магнитного поля соответственно для контролируемого .и эталонного изделий. Устройство для измерения электропроводнодти материала неферромагнитных цилиндрических изделий, содержащее вихретоковый преобразователь, усилитель напряжения разбаланса, усилитель тока и преобразователь напряжение-частота, снабжено функцио нальным преобразователем отношения напряжений, нуль-индикатором и цифро вым индикатором отношения частот, два сигнальных выхода вихретокового преобразователя подключены к двум входам функционального преобразователя, к выходу которого последовательно подключены нуль-индикатор, усилитель напряжения разбаланса,преобразователь напряжение-частота, усилитель тока и намагничивающие об мотки вихретокового преобразователя/ а выход преобразователя напряжениечастота, подключен к входу цифрового индикатора отношения частот. На чертеже изображено устройство для измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических и:зделий, реализующее способ. Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1, усилитель 2, цифровой индикатор 3, функциональный преобразователь 4, нуль-индикатор 5, преобразователь 6 напряжение-частота и усилитель 7 тока. Вихретоковый преобразователь (ВТП ) 1.состоит из трех соленоидальных проходных катушек : рабочей катушки 8, в которую помещается эталонное, а затем контролируемое изделие 9, компенсационной катушки 10, предназначенной для компенсации влияния паразитного потока, наводимого в зазоре между изде лием 9 и измерительной обмоткой 11 рабочей катушки 8, и катушки 12 взаи моиндуктивности, имеющей параметры рабочей катушки 8 и предназначенной для получения сигнала, равного сигна лу, снимаемого с рабочей катушки 8 при отсутствии изделия 9. Все три ка тушки имеют намагничивающие обмотки 13, включенные последовательно, и измерительные обмотки Ц. При этом измерительные обмотки 11 катушек 8 и 10 соединены встречно и своим сигнальным выводом подключены к одному из входов функционального преобразователя 4,f а измерительная обмотка 11 катушки 12, включенная согласно с измерительной обмоткой 11 катушки 8, сигнальным выводом подключена к второму входу функциональнот-о преобразователя 4. Измерительные обмотки 11 /катушек 1Q и 12 выполнены в виде дискретных вариометров, параметры которых можно изменять с помощью перек лючателя 14. К выходу функционального преобразователя 4 последовательно подключены нуль-индикатор 5, усилитель 2, преобразователь 6 напряжение-частота, усилитель 7 тока и намагничивающие обмотки 13 катушек 8 10 и 12, выход преобразователя 6 до полнительно подключен к входу цифро вого индикатора 3.., Сущность способа измерения электопроводности материала или темпеатуры неферромагнитных цилиндричеких изделий состоит в следующем. В изделии 9, помещенном в рабочую катушку 8 вихретокового преобразова- . теля 1, наводятся вихревые токи переенным магнитным полегт определенной астоты; значение которого стабилизировано по амплитуде. Магнитный поток Ф , наводимый магнитным полем реобразователя 1 в изделии 9, опрееляется выражением , . Ч где J - магнитный поток в катушке преобразователя при отсутствии изделия; f - коэффициент заполнения; k( - функция обобщенного параметра; ,. x cfVjTffTi,t2 где с - диаметр изделия; 1Л,( его магнитная проницаемость и электропроводность его материала; f - частота магнитного поля преобразователя. Изменением частоты внешнего магнитного поля можно поддерживать постоянной величину X для равных контролируемых изделий, поддерживая постоянным значение параметра К, Тогда, зная электропроводность материала одного изделия, служащего эталоном, диаметры контролируемых изделий и частоты внешнего магнитного поля Можно найти электропроводность другого изделия из условия x :const. Таким образом, поместив перед измерением электропроводности в ВТП 1 эталонный образец с известной G и площадью поперечного сечения и измерив значение частоты внешнего магнитного поля, помещают в вихретоковый преобразователь 1 исследуемое изделие 9 с известной площадью поперечного сечения, и регулированием частоты магнитного поля поддерживают отношение потока в контролируемом изделии 9 к потоку ВТП 1 без изделия 9, равным отношению потока в эталонном изделии к потоку ВТП 1 без изделия. Электропроводимость контролируемого изделия 9 определяют, зафиксировав новое значение частоты внешнего магнитного поля из выражения (2). Величину отнсяиения потока в эталонном изделии к потоку вихретокового преобразователя 1 без изделия задают в зависимости от необходимой относительной глубины проникновения переменного магнитного Ноля в деталь и крутизны преобразования электропрозодности в электрический сигнал.