Способ измерения геометрических параметров электропроводящих изделий Советский патент 1985 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для одновременного измерения толщины изоляционных покрытий и диаметра электропроводящего цилиндрического изделия, например труб, осей, валов.

Известен способ измерения геометрических параметров электропроводящего цилиндрического изделия, заключающийся в том, что электропроводящее цилиндрическое изделие помещают в возбудитель вихревых токов, в качестве которого используют проходной вихретоковый преобразователь, и по разности модулей активной и реактивной составлляющих напряжения возбудителя судят о диаметре изделия 1.

Известный способ имеет относительно низкую точность из-за влияния различных мешающих факторов окружающей среды, а также нестабильности электропроводимости материала изделия. Кроме того, не всегда возможно технологически и конструктивно поместить объект контроля внутрь проходного преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения геометрических параметров электропроводящих изделий, заключа1Ьщийся в том, что у поверхности изделия размещают возбудитель вихревых токов в виде линейного проводника и определяют направление вектора магнитной составляющей поля вихревых токов в контрольной точке пространства. Способ позволяет определить направление вектора напряженности магнитного поля, не зависящее от мещающих факторов 2.

Данный способ может быть использован для измерения толщины изоляционных покрытий только плоских электропроводящих изделий.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем одновременного измерения толщины изоляционного покрытия и диаметра цилиндрических изделий.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу измерения геометрических параметров электропроводящих изделий, заключающемуся в том, что у поверхности изделия размещают возбудитель вихревых токов в виде линейного проводника и определяют направление вектора магнитной составляющей поля вихревых токов в контрольной точке пространства, дополнительно используют вторую контрольную точку, обе точки выбирают в плоскости, перпендикулярной оси изделия и на одинаковом расстоянии от нее, возбудитель вихревых токов размещают в одной из контрольных точек, определяют направление вектора магнитной составляющей поля вихревых токов во второй контрольной точке и по измеренным направлениям векторов магнитной составляющей поля вихревых токов в двух

контрольных точках определяют толщину изоляционного покрытия и диаметр изделия. На чертеже представлена схема реализации способа.

5 Для реализации способа используют возбудитель 1 вихревых токов в виде линейного проводника, который совмещен с первой контрольной точкой А, две взаимно перпендикулярные катушки 2 и 3, размещенные в той же точке А, две взаимно перпендикулярные катушки 4 и 5, размещенные во второй контрольной точке В. Контрольные точки А и В расположены в плоскости, перпендикулярной оси цилиндрического электропроводящего изделия

5 6 и на одинаковом расстоянии от нее.

Способ осуществляется следующим образом.

Возбудитель 1 вихревых токов размещают над контролируемым электропроводящим цилиндрическим изделием 6, радиус R

0 и толщину Z изоляционного покрытия которого необходимо измерить. В качестве возбудителя 1 используют плоскую прямоугольную катушку, нижнюю сторону которой, представляющую собой линейный проводник, располагают параллельно оси электропроводящего цилиндрического изделия 6. Можно считать, что вихревые токи возбуждаются в контролируемом электропроводящем цилиндрическом изделии 6 главным образом этим проводником, а влиянием трех

0 других сторон (линейных проводников) катущки возбудителя 1 на поле вихревых токов можно пренебречь. Магнитное поле линейного проводника с током в плоскости, перпендикулярной проводнику, представляет собой концентрические окружности с центром в точке пересечения плоскости с проводником. Значения нормальных Нщ, Н и тангенциальных Hf , iT составляющих векторов магнитной составляющей поля вихревых токов измеряют в двух контрольных точках А к В пространства, распо0ложенных над поверхностьюэлектропроводящего цилиндрического изделия 6 таким образом, что расстояние ОА равно расстоянию ОВ с помощью катушек 2 и 4 и перпендикулярных им соответственно катушек

5 3 и По известным значениям нормальных Httj , Hnj и тангенциальных Hf , Нр составляющих векторов магнитной составляющей поля вихревых токов, которые пропорциональны напряжениям, иаводимым в катушках 2, 4 и 3, 5, оп2§деляют направления фь (р2 векторов Hi, N2 магнитных составляющих поля вихревых токов. Векторы 111, На в контрольных точках А и В направлены перпендикулярно линиям С А, СВ соответственно, где точка С - зеркальное изображение возбудителя 1 вихревых токов. Зеркальное изображение С возбудителя 1 вихревых токов можно представить в виде линейного проводника, параллельного оси электропроводящего цилиндрического изделия 6 и расположенного по линии, соединяющей возбудитель 1 вихревых токов и ось электропроводящего цилиндрического изделия 6, иа расстоянии Ъ от оси. Определив положение точки С зеркального изображения линейного возбудителя 1, а также по известным направлениям ф1, ф2 векторов JHi, Й2 магнитной составляющей поля вихревых токов & контрольных точках А, В и по известному расстоянию 2d между этими точками определяют толщину изоляционного покрытия Z и диаметр изделия. Из уравнения граничных условий известно соотношение .

С другой стороны, очевидны следующие соотношения:

а --- :dVl+tg i ; I ь т

,- xVr+fiV;

tg(f,liti /Нщ h/d-х; tgф2 HfJ/Hй.J h/d+x; где а - расстояние от оси изделия до возбудителя 1 вихревых токов; b - расстояние от оси изделия до зеркального изображения С возбудителя 1 вихревых токов; d - половина расстояния между контрольными точками А н В; X - кратчайшее расстояние от точки С до вертикальной оси симметрии изделия;

h - кратчайшее расстояние от точки С ДОЛИНИН, соединяющей контрольные точки.

Используя приведенные уравнения и уравнение граничных условий получают выражения для диаметра и толщины изоляционного покрытия электропроводящего цилиндрического изделия;

D.2R 2dV5± ; piS

,.,.,),

где R - радиус изделия;

Z - толщина диэлектрического по5крытия;

d - половина расстояния между точками /4 и fi;

фь ф2 - направление векторов магнитной составляющей поля вихревых токов Qсоответственно в контрольных точках Аи В.

В данном случае неконтролируемые параметры электропроводящего цилиндрическо го изделия 6 и окружающей среды влияют на амплитуду и фазу (во времени) векторов HI, Нг магнитных составляющих доля вихревых токов, но не влияют на место положения зеркального изображения возбудителя 1 вихревых токов, а следовательно, и на надравления фь фг в пространстве векторов HI, 2 магнитного поля вихревых токов в контрольных точках А, В. Изобретение позволяет с высокой точностью определять толщину изоляционного покрытия и диаметр электропроводящих цилиндрических изделий.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что у поверхности изделия размещают возбудитель вихревых токов в виде линейного проводника и определяют направление вектора магнитной составляющей поля вихревых токов в контрольной точке пространства, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения толщины изоляционного покрытия и диаметра цилиндрических изделий, дополнительно используют вторую контрольную точку, обе точки выбирают в плоскости, перпендикулярной оси изделия и на одинаковом расстоянии от нее, возбудитель вихревых токов размещают в одной из контрольных точек, определяют направление вектора магнитной составляющей поля вихревых токов во второй контрольной точке и по измеренным направлениям векторов магнитной составляющей поля вихревых токов в двух контрольных точках определяют толщину изоляционного покрытия и диаметр изделия.