Способ бесконтактного измерения электропроводности цилиндрических проводящих,немагнитных образцов Советский патент 1985 года по МПК G01R27/26 

Д г I(А).j-

фиг. 7 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле. Известен способ бесконтактного из мерения электропроводности, заключающийся в измерении фазового угла между сигналом возбуждающей катушки и сигналом измерительных катушек, по величине которого судят об удельной электрической проводимости объекта. При этом зазор между измерительной головкой и поверхностью объекта регулируется до тех пор, пока фазовый угол между сигналами не будет минимальным f Недостатками этого способа являются необходимость градуировки измерительной головки по эталону, регу лировки зазора, ограниченный диапазон измерений. Наиболее близким к предлагаемому является способ бесконтактного измерения электропроводности проводящих образцов, включающий помещение образ ца в однородное переменное электромагнитное полС, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токо с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, измеряются активная и реактивная составляющие ЭДС измерительной катушки с образцом. Зная ЭДС холостого хода, определяют активную и реактивную составляющие ЭДС, вносимые в измерительную катушку. Затем на основании экспериментальных данных и аналитических зависимостей строят годографы,, т.е. кривые геометрических мест точек конца вектора полной ЭДС измерительной катушки с исследуемым образцом на комплексной плоскости ЭДС в функции различных параметров образцов. По этим кривым определяют электропроводность. Недостатками этого способа являют ся относительная сложность, связанная с необходимостью построения -множества годографов-, учет формы образца, ограниченность диапазона измеряе мого параметра. Кроме того, ввиду того, что намагничивающая и измерительная катушки вьшолнейы в виде дву концентрических обмоток, то в зоне измерения нельзя получить однородное магнитное поле, перпендикулярное поверхности образца. Цель изобретения - повьшение точности при определении продольной составляющей электропроводности. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу бееконтакт ного измерения электропроводности цилиндрических проводящих.немагнитных образцов, включающему помещение образца в однородное переменное электромагнитное поле, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля бихревых токов с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, образец помещают в поле, магнитные силовые линии которого перпендикулярны оси образца, измеряют разность ЭДС первой измерительной катушки, располо- , женной вблизи образца, и второй измерительной катушки, помещенной в так.ое же поле без образца, а также ЭДС второй катушки, определяют отношение этих ЭДС, по которому судят об определяемой величине. Для вычисления величины электропроводности определяют произведеIние отношения ЭДС и геометрической функции Ol , которая определяется по формуле геометрическая функция| радиус образца; 0( - средний радиус первой измерительной катушки; I(Q - расстояние от оси образца до середины измерительной катушки. На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на фиг.. 2 - расположение образца, возбуждающей и измерительной катушек; на фиг. 3 - график зависимости между (где U Е - разность ЭДС первой ь и второй измерительных катушек; Е - ЭДС второй измерительной катушки) и обобщенным параметром U . 042 г-. y -g- a-llUrfUoCiQ t (2) где а - радиус ооразца; о - глубина проникновения однородного магнитного поля; .3 fJtl - относительная магнитная пр ницаемость образца; 0 - магнитная постоянная; 6 - электропроводность образца СО - циклическая частота переменного однородного магнит ного поля. Устройство, реализующее способ, содержит катушки 1 Гельмгольца, при мененные в качестве источника переменного однородного возбуждающего магнитного поля, в которые помещают немагнитный проводящий образец 3 та ким ббразом, чтобы магнитное поле было направлено перпендикулярно к оси образца 3, и первую измерительную катушку 2, причем последнюю устанавливают так, чтобы ее ось совпа дала с направлением поля и была пер пендикулярна оси образца 3 (фиг, 2) вторую измерительную катушку 4, выполненную вторичной обмоткой взаимоиндуктивности с однородным магнит ным полем. При одной и той же величине возбуждающего тока в первичной обмотке взаимоиндуктивности и катуш ках 1 Гельмгольца ЭДС вторичной обмотки взаимоиндуктивности и ЭДС измерительной катушки 2 без образца 3 должны быть одинаковыми. Вторичную обмотку взаимоиндуктивности и измерительную катушку 2 включают последовательно-встречно. Устройство содержит также амперметр 5, величину тока которого регулируют сопротив- лением 6. Частоту возбуждающего тока устанавливают генератором 7. 104 Вольтметры 8 и 9 служат для измерения разности ЭДС uE и ЭДС вторичной обмотки взаимоиндуктивности соответственно. Способ осуществляют следующим образом. Генератором 7 устанавливают частоту возбуждающего- тока. Величину зтого тока регулируют сопротивлением 6 и регистрируют амперметров 5. Вольтметром 8 изменяют разность ЭДС i Е, а вольтметре 9 измеряют ЭДС Е вторичной обмотки взаимоиндуктивности. Определяют отношение ЛЕ к Е, геометрическую функцию по формуле (1). Затем определяют произведение k - WПосле этого по графику (фиг. 3) находят величину обобщенного параметра ij . Подставляя величину и в формулу (2), определяют удельную электрическую проводимость (электропроводность) образца 3 l ofWrWO Предлагаемый способ наряду с более высокой точностью обладает более широким диапазоном измерений по сравнению с известным, так как результаты измерений несут информацию о цилиндрических образцах различных типоразмеров и электропроводностей материалов .

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРОВОДЯЩИХ НЕМАГНИТНЬЕХ ОБРАЗЦОВ, включающий помещение образца в однород|,ное переменное элект)омагнитное поле, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токов с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности при определении продольной составляющей электропроводности, образец помещают в поле, магнитные силовые линии которого перпендикутлярны оси образца, измеряют разность ЭДС первой измерительной катушки, расположенной вблизи образца, и второй измерительной катушки, nor мещенной в такое же поле без образца, а также ЭДС второй катушки, оп(Л ределяют отношение этих ЭДС и по этому отношению судят об определяемой величине.