Способ бесконтактного измерения температуры электропроводящих цилиндрических изделий Советский патент 1984 года по МПК G01K7/38 

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для бесконтактного контроля температуры металлических изделий в процессе их технологической обработки (индукцион ная закалка, отжиг и т.д.). Известен способ бесконтактного измерения температуры изделий из ферромагнитньпс материалов, заключающийся в размещении изделия в электромагнитном поле соленоида, подключенного к генератору -переменной частоты, и определении температуры различных слоев изделия по гармоникам тока в цепи соленоида Ц. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ бесконтактного измерения температуры электропроводящих цилиндрических изделий, заключающийся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуды и фа зы магнитного потока в изделии, опре делении его электропроводности и последующем вычислении величины измеряемой температуры 23. Недостатком известного способа яв ляется невысокая точность измерения. Это связано с тем, что величина опре- .. деляемой температуры является усредненной по сечению изделия и может значительно отключаться от действительной теьшературы при ее неравномерном распределении в различных . слоях изделия, Целью изобретения является повышение точности измерения температуры Поставленная цель достигается тем что согласно способу бесконтактного измерения тем;.ературы электропроводя щих цилиндрических.изделий, заключающемуся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихрето кового преобразователя, измерении амплитуды и фазы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности и последукщем вычислении величины измеряемой температуры, дис кретно изменяют частоту возбуждающего электромагнитного поля вихретокового преобразователя, поддерживая постоянной его амплитуду, определяют глубину проникновения магнитного поля и электропроводность изделия на каждой фиксированной частоте, и по полученным значениям находят распределение температуры в сечении кон тролируемого изделия. На чертеже приведена блок-схема устройства,- реализующего предложенный споеоб. Контролируемое изделие 1 размещают в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, состоящего из намагничивающей 2 и измерительной 3 катушек, и фиксируют частоту перестраиваемого генератора 4. Затем фазометром 5, опорньй сигнал для которого снимается с вторичной обмотки трансформатора 6, первичная обмотка которого включена последовательно с амперметром 7 и намагничивающей катущкой 2, измеряют угол сдвига фаз Чо между суммарным магнитным потоком Фо и магнитным потоком (-, в воздушном зазоре между изделием 1 и катушками преобразователя. Затем определяют магнитный поток «f, в самом изделии из соотношения Величину магнитного потока ,B зазоре можно определить из соотношения o.(«o-« где а - радиус изделия; &Q- радиус катушек преобразователя;д- магнитная постоянная; Hg- напряженность магнитного поля катущки 2. Далее определяют тангенс угла сдвига фаз между магнитными потоками в изделии и вне его, используя соотношение С05 -Ф/2 %i Е„созЧ„-Ь- Е где Ер- измеряемая вольтметром 8 суммарная ЭДС, связанная с магнитным потоком Фд, значение ЭДС, полученное в отсутствии изделия 1. Кроме того, комплексную величину магнитного потока в изделии можно выразить зависимостью lilLAliS--T-Z , (41 .) 2f6 гдеД| у 1-модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого и первого поряд 3 ков от комплексного арг мента ( эУТ ), - обобщенный параметр, связанный с глубиной пр никновения магнитного поля в изделие соотношением 3 f - частота возбуждающего электромагнитного поля Сэ - удельная электрическая проводимость материала изделия, 2 - безразмерный параметр, фазакоторого совпадает с фазой магнитного пото ка в изделии. С помощью справочных данных по функции Бесселя можно рассчитать зависимость и модуля параметра Z от обобщенного naparieTpa , по которым, используя полученное значение , можно определить глубину проник новения магнитного поля d и усреднен ную по этой глубине величину электро проводности для данной фиксированной частоты генератора 4 4-ШГг1 По полученному значению величины электропроводности ь, используя градyHiJoBочный график или извеЪтную зависимость, определяют среднюю тем794пературу контролируемого слоя изделия, соответствующего данной глубине проникновения магнитного поля. Дискретно изменяя частоту генератора 4 и поддерживая постоянной амплитуду магнитного поля Ф, измеряют Ф2 и Чна каждой фиксированной частоте и получают новые значения cf и , соответствующие этим частотам. Определяя среднюю температуру в двух соседних слоях изделия, соответствующих двум глубинам проникновения магнитного поля rf и двух достаточно близких частотах и {- генератора 4, можно с требуемой точностью определить действительную температуру узко го слоя изделия толщиной и сУ ( а для множества дискретных частот генератора - профиль распределения температуры по сечению изделия. Для уменьшения погрешности измерения, возникающей в результате неполного промагничивания изделия (cf а ) амплитуду магнитного поля необходимо стабилизировать на значении, соответствующем начальному линейному участку кривой намагничивания , Изобретение позволяет с высокой точностью измерять распределение температуры по сечению как ферромагнитных, так и немагнитных злектропроводяpix изделий.

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯВДХ , iQHimHZlPHHECKHX ИЗДЕЛИЙ, заключанп ся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуду к фазы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности а последукщем вычислении величины измеряемой температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дискретно изменяют частоту возбуждающего электромагнитного поля вихретокового преобразователя, поддерживая постоянной его амплитуду, определяют глубину npoi никновения магнитного поля и электропроводность изделия на каждой фиксированной частоте к по полученном значениям находят распределение тем- пературы в сечении контролируемого W изделия. .. В