Способ Б.П.Фридмана толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01B7/06 

1

Изобретение относится к измерительной технике,а именно к методам и техническим средствам неразрупгаю- щего профильного контроля геометрических параметров открытых и полых .изделий сложной конфигурации, и может быть применено для толщиномет- рии сплошных конструкций и пустотелых объектов.

Целью изобретения являются повы- тение разрешающей способности и оперативности измерений за счет исключения зависимости результатов контроля от дестабилизирующего влияния потока рассеяния внешнего магнитного поля, а также обеспечение непрерывности следящего контроля толщины вдоль задаваемого профиля изделия, повьт1ение точности и производительности измерений за счет исключения таких дестабилизирующих факторов, ка изменение электропроводности и конфигурации изделий

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для непрерыв- ной толщинонетрии стенок пустотелых изделий с затрудненньтм доступом в полость; на фиг. 2 - схема намотки цилиндрической двухполюсной рамки усройства} на фиг. 3 - направления эле тродвижущих сил, наводимых в боковых ветвях рамки.

Устройство содержит магнитопровод

1Ф-образной формы с двумя зазорами

2и 3, один из которых (2) предназначен для размещения контролируемого изделия 4, цилиндрическую двухполюсную рамку 5 с приводом 6 и токосъемником 7), подключенные к послед- нему последовательно соединенные усилитель 8 переменного тока, детектор

9 и индикатор 10, а также вариатор воздушного зазора, выполненный EI вид клиновидной ферромагнитной рейки 11, установленной во втором зазоре 3 с возможностью поворота относительно магнитопровода 1. На среднем стержне магнитопровода 1 размещена обмотка 12 возб ждения. Устройство также содержит источник, который выполнен в виде управляемого стабилизатора 13 постоянного тока, первый выход которого соединен с обмоткой 12 возбуждения, второй выход с приводом 6, а боковые ветви магнитопровода 1 вблзи центрального стержня выполнены с шунтами 14 и линейными воздушными

881

зазорами, в которых pa .мcщef a цилии- дрическяя двухполюсная рамка 5,

Кроме того, П1 пюсные наконечники 15 магнитопровода 1, образующие зазор для контролируемого изделия 4, выполнены в виде концентричных сферических поверхностей, а рамка составлена из двух симметричных секций 16 обмоток полуцилиндрической форьты, имеющих зеркальную намотку и соединенных последовательно-согласно.

Способ толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость реализуется описываемым устройством следующим образом.

Перед измерениями производится тарировка устройства, при которой тумблером 17 подключается к переменной силовой сети стабилизатор 13, переменное напряжение с выхода которого преобразуется в стабилизированное и лишенное пульсаций напряжение постоянного тока, подаваемое на обмотку 12 возбуждения.

Создаваемый при этом в центральном стержне магнитопровода 1 магнитный поток расходится по верхнему и нижнему контурам магнитной цепи, включающим в себя соответственно контуры 18 и 19 магнитопровода 1.

После включения тумблером 20 привода 6, приводящего во вращение цилиндрическую рамку 5, на вершине выпуклого полюсного наконечника 15 магнитопровода 1 (до введения в рабочий зазор 2 магнитопровода 1 контролируемого изделия 4) устанавливают ферромагнитный шарик 21, который под действием постоянного магнитного поля, проходящего в рабочем зазоре 2 между наконечниками 15 магнитопровода 1, самофиксируется в указанном центральном положении - на вершине выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1

Клиновидную рейку 11 в нижнем контуре 19 магнитопровода перемещают и фиксируют в таком положении, при котором стрелочный индикатор 10 показывает нуль, что свидетельствует о равенстве магнитных потоков, проходящих через линейные воздушные зазоры, пересекаемые боковыми сторонами цилиндрической рамки 5.

Из фиг, 2, где показаны направления намотки последовательно-согласно включенных секций 16 рамки 5, и из dэиг, 3, где показаны направления наводимых в рамке 5 напряжений, видно что электродвижущие силы, возникающие в диаметрально противоположных боковых сторонах (ветвях) рамки 5 при их синхронном прохождении через линейные воздушные зазоры симметричных шунтов 14 магнитопровода 1, имеют встречные направления. Это обусловливает на токосъемнике 7, связанном с входом усилителя 8, появле- ние двухполярного импульсного сигнал период повторения которого определяется частотой вращения рамки 5 (3000 об./мин) , а уровень - разностью электродвижущих сил, одновременно наводимых в диаметрально противоположных боковых ветвях,цилиндрической рамки 5.

В рассмотренном случае предварительной тарировки устройства, когда помощью клиновидной рейки 11 устанавливается равенство магнитных потоков в верхнем и нижнем контурах 18,19 магнитопровода 1 и соответственно в линейных зазорах магнитных шунтов 14 импульсные ЭДС, синхронно наводимые в диаметрально противоположных боковых сторонах вращакяцейся рамки 5, взаимно уравновешивают и компенсируют друг друга, обуславливая нуле- вой сигнал на входе усилителя 8 и нулевое положение стрелки индикатора 10.

После указанной предварительной тарировки устройства в подлежащее контролю пустотелое изделие 4 помещают вспомогательный ферромагнитный шарик 21, а само изделие, 4 вводят в рабочий зазор 2 магнитопровода 1, устанавливая подлежащий толщиномет- рии участок стенки изделия 4 непосрественно у вершины вьтуклого наконечника 15 магнитопровода 1.

Под влиянием исходно близкого к. конусно-радиальной конфигурации маг- нитчого поля, формируемого между наконечниками 15 магнитопровода 1, ферромагнитный шарик 21 прижимается транзитно проходящим сквозь изделие 4 постоянным магнитным потоком к элементу внутренней поверхности стенки изделия 4 - против вершины выпуклого окончания наконечника 15 магнитопровода 1 .

Поскольку в силу особенностей структуры магнитопровода 1 его эквивалентное сопротивление для постоянного магнитного потока, протекающего

в рабочем зазоре 2 между наконечниками 15, строго определяется пространственной ориентацией ферромагнитного агента вдоль продольной оси ра бочего зазора 2, то при фиксировании ферромагнитного шарика 21 на различных расстояниях от выпуклого наконечника 15 (расстояниях, определяемых толщиной стенки изделия на контролируемых его участках) разность величин постоянн-ьпс магнитных потоков, протекающих через контУры 18 и 19, магнитопровода 1 и соответственно разность магнитных потоков, пересекающих диаметрально противоположные боковые стороны рамки 5 в линейных зазорах магнитопровода 1, четко и однозначно отражает толщину стенки исследуемого изделия 4 на его контролируемом участке в сооветствии со степенью перераспределения постоянных магнитных потоков, протекающих через зазоры магнитньтх шунтов 14.

Двуполярный периодический импульный сигнал, создаваемый разностью наводимьцс в диаметрально противопо- ложных боковых сторонах вращающейся рамки 5 электродвижущих сил при введении контролируемого изделия 4 с шариком 21 в рабочий зазор 2- маг- нитопровода 1 поступает с выхода цилиндрической рамки 5 через токосъемник 7 на вход усилителя 8, после чего усиленный двуполярный им- ; пульсный сигнал детектируется детектором 9 и подается на стрелочный индикатор 10, показания которого отвечают толшзлне стенки изделия 4 на контролируемом участке.

Устанавливая исследуемое изделие 4 подлежащими контролю участками у вершины выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1, по шкале индикатора 10 последовательно определяют значения толщины стенок изделия дпя произвольной совокупности точек на поверхности этого изделия.

В отличие от известных методов и средств рассматриваемого назначения, используюп х для толщинометрии изделий постоянный магнитный поток, описываемый способ и реализующее его устройство обеспечивают возможность как дискретной, так и следящей непрерывной толщинометрии стенок полых и открытых изделий вдоль любого задаваемого их профиля.

Плавно перемещая исследуемое изделие 4 относительно дифференциального магнитопровода 1 так, чтобы вершина выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1 проходила вдоль линии на поверхности изделия, соответствующей подлежащему контролю профилю стенки изделия 4, по шкале стрелочного индикатора 10 получают плавно изменяющиеся показания, отвечающие текущим значениям магнитного соцротивления рабочего зазора 2 магнитопровода 1 при различных пространственных положениях в нем вспо- могательного агента (щарика), т.е. положениях, определяемых текущими значениями толщины стенки изделия на ее последовательно проходимых участках.

В случае подключения к вьссоду детектора 9 самописца 22 с помощью рассматриваемого устройства может быть получена непрерывная кривая - профилограмма, характеризующая за- кон.изменения толщины стенки контролируемого Изделия 4 вдоль задаваемой на его поверхности кривой.

Оперативность и непрерывность измерений при зтом достигаются предварительной градуировкой шкалы стре- Лочного индикатора 10 непосредственно в единицах контролируемого параметра - толщины, что обеспечивается с помощью набора калиброванных по толщине эталонных образцов - пластин последовательно вводимых при предварительной градуировке устройства между вершиной вьтуклого наконечника 15 магнитопровода 1 и ферромагнитным шариком 21.

Градуировка шкапы стрелочного ин- дикатора tO, произведенная с помощью .набора эталонных образцов-пластин, изготовленных из какого-либо одного диамагнитного материала, остается при этом справедливой для толщино- метрии изделий, выполненных из лю- бых других диамагнитных материалов, что наряду с единством и универсальностью шкалы прибора опред(еляет непосредственную В1одачу устройством результатов измерений в единицах контролируемого параметра независимо от электрофизических характеристик материала исследуемых изделий.

Формула изобретения

1.Способ толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость, заключающийся

в том, что с внешней стороны контролируемого изделия устанавливают источник магнитодвижущей силы, внутрь изделия вводят вспомогательный ферромагнитный агент, который магнитным полем источника магнитодвижущей силы прижимают к внутренней поверхности контролируемой стенки изделия, о т- личающийся тем, что, с целью повыщения разрешающей способности и оперативности измерений, магнитное поле источника магнитодвижущей силы разделяют на два постоянных по направлению магнитных потока, предварительно в контуре первого магнитного потока устанавливают в фиксированном положении вспомогательный ферромагнитный агент, измеряют сопротивление контура второго магнитного потока до равенства величин обоих магнитных потоков, изделие с помещенным в него магнитным агентом вводят в контур первого магнитного потока таким образом, что магнитный поток проходит последовательно через контролируемую стенку, ферромагнитный элемент и противоположную стенку изделия, а о толщине контролируемой стенки судят по степени перераспределения магнитного потока между контурами

2.Устройство для толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость, содержащее магнитопровод Ф-образной формы с двумя зазорами, один из которых предназначен для размещения контролируемого изделия, и с обмоткой возбуждения на среднем стержне и источник питания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения непрерывного измере ния, повьшения его точности и производительности, оно снабжено цилиндрической двухполюсной рамКой с приводом и токосъемником, подключенным к токосъемнику последовательно соединенными усилителем переменного тока, детектором и индикатором, а также вариатором воздушного зазора, вьтолненным в виде клиновидной ферромагнитной рейки, установленной во втором зазоре с возможностью поворота относительно магнитопровода.

источник постоянного тока выполнен н виде управляемого стабилизатора постоянного тока, первый выход которого соединен с обмоткой возбуждения , а второй выход - с приводом двухполюсной рамки, а боковые ветви магнитопровода вблизи центрального стержня выполнены с шунтами и линейными воздушными зазорами,в которых размещена цилиндрическая двухполюсная рамка. 3. Устройство.по п. 2, о т л и - ч а ющ е е. . я тем, что полюсные

и 12 5.ч 2 888

наконечники магнитопровода, обра-- зующие зазор для контролируемого изделия, выполнены в В1ще концентричных сферических поверхностей.

4, Устройство по п. 2, о т л и- ч ающее с я тем, что рамка составлена из двух симметричных секций обмоток полуцилиндрической формы, имеющих зеркальную намотку и соединенных . последовательно - соглас - но.

22

фиг. 2

фиг. 3

Редактор Н, Швыдкая

Составитель И. Кесоян

Техред Л.Кравчук Корректор М. Самборская

Заказ 4709/43Тираж 670Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться для измерения толщины стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и оперативности измерений за счет того, что используют источник магнитодвижущей силы с двумя постоянными по направлению разделенными магнитными потоками, в контур одного из которых включают контролируемое изделие с размещенным внутри ферромагнитным агентом, а сопротивление второго измеряют с помощью вариатора воздушного зазора. Балансируют полученный магнитный мост в отсутствие изделия, затем помещают изделие с ферромагнитным агентом в зазор и определяют толщину стенки по степени перераспределения магнитного потока между контурами. 2 з.п.ф-лы, 2 с.п.ф-лы,3 ил. с S (Л tsD СЛ 4ia to 00 00