Способ неразрушающего контроля цилиндрических изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

112

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для определения структурных и геометрических характеристик цилиндрических изделий, выполненных из немагнитных металлов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет измерения также радиуса изделия.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа на фиг. 2 - график зависимости обобщенного параметра X от фазового угла tf между вносимой ЭДС Е и начальной ЭДС, равной ЭДС вторичной обмотки взаимоиндуктивности EJJ на фиг. 3 - графическая зависимость амплитуды нормированной ЭДС К от величины фазового угла С|) .

Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит катушки 1 Гельм гольца. использованные для создания однородного поперечного магнитного поля, проводящее немагнитное изделие 2, размещенное таким образом, чтобы его ось совпадала с продольной осью катушек Гельмгольца, а магнитное пол было направлено перпендикулярно его

оси, измерительные катушки 3 и 4, установленные на одной оси диаметрально противоположно относительно образца, катушки 5 и 6 взаимоиндук- тивностей, генератор 7, вольтметры 8 и 9 и фазометр 10. Измерительную

30

--1 (

R

Величину удельной электрической

схему настраивают таким образом, что- проводимости б изделия 2 находят.

бы в отсутствии изделия 2 при одной и той же величине тока в катушках 1 Гельмгольца и в первичных обмотках j катушек 5 и 6 взаимоиндуктивностей ЭДС измерительных катушек 3 и 4 и вторичных обмоток катушек 5 и 6 взаимоиндуктивностей были одинаковыми.

Определение радиуса и удельной электрической проводимости цилиндрического изделия проводят следующим образом.

Генератором 7 устанавливают частоту возбуждающего поля. Вольтметром 8 измеряют ЭДС Е вторичной обмотки катушки 5 взаимоиндуктивности, а вольтметром 9 - ЭДС Е, равную сумме ЭДС двух пар встречно включенных измерительных катушек 3 и 4 и вторичных обмоток,катушек 5 и 6 взаимоиндуктивностей. Фазометром 10 измеряют фазовый угол между ЭДС Е и ЭДС одной пары встречно включенных измерительной катушки 4 и вторичной обмотки катушки 6 взаимоиндуктивности. По величине измеренного угла q) из графической зависимости (фиг. 2) находят величину обобщенного параметра X. Для зтого же значения ( из графика (фиг. 3) определяют величину амплитуды разностной нормированной

ЭДС К Л -§-С- с,

где - форм-фактор.

0 равный

1

2(R/a)

Р ТнТШ;р

(1)

0

5

где R - радиус изделия;

а - средний радиус измерительной

катушки;

X - расстояние от оси изделия до середины измерительных катушек 3 и 4, равное Хд Х,/2, где Xjj - расстояние между серединами измерительных катушек 3 и 4.

Используя выражение (1), а также измеренные и найденные величины определяют радИус R цилиндрического изделия 2

--1 (2)

R

Величину удельной электрической

пользуясь выражением для обобщенного параметра

X R4lxiofUh6o

В этом случае величина удельной электрической проводимости немагнитного ( fУ 1) проводящего цилиндрического изделия 2 определяется при заданной круговой частоте возбуждающего поля из выражения

б

Х2

(3)

где (U(j - магнитная постоянная.

Пример . Образец изготовлен из сплава меди. Измеренные величины: а 11,3-105 „ Хд 22, м, 0 110 i,Cf 35,0°, Е 0,1135 В, Е 0,0846 В.

Из графической зависимости (фиг. 2) для измеренногос находим X 3,05, а на графика (фиг. 3) определим, что

K.

1,246. Используя вьфаК 2

жение (2), найдем радиус цилиндрического изделия 2, равный ,95 м. Подставляя это значение R в формулу (3), определим удельную электрическую проводимость изделия 2б 5,96-10 См/м. Измерение радиуса изделия микрометром составило 18,99«10 3 м, а величины б , измеренной мостовым методом (класс точности 0,2) - 6,04. При этом погрешности измерений R и б соответственно составляют 0,2% 1,3%.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля цилиндрических изделий, заключающийся в том, что создают однородное поперечное магнитное поле с помощью катушек Гельмгольца, устанавливают измерительную катушку на фиксированном расстоянии Хр от продольной оси катушек Гельмгольца так, чтобы ее плоскость быпа перпендикулярна направ- ;лению распространения магнитного поля, определяют амплитуду начальной ЭДС Eg измерительной катушки, размещают контролируемое изделие так, чтобы его ось совпадала с продольной осью катушек Гельмгольца, измеряют разность tf фаз вносимой и начальной ЭДС измерительной катушки и по пред

варительно построенной зависимости ХСо) определяют значение обобщенного параметра X, с учетом которого определяют удельную электрическую проводимость изделия, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет измерения также радиуса изделия, на расстоянии 2iXo от первой измерительной катушки и параллельно ей раз- . мещают идентичную вторую измерительную катушку, измеряют амплитуду Е суммы вносимых ЭДС измерительных катушек, по предварительно построенной зависимости нормированной амплитуды К от q , где - форм-фактор, определяют значение К, соответствующее измеренной фазе, а радиус R и удельную электрическую проводимость б изделия определяют из соотношений.

- о2 .Ег

R

„г ,А mir ..

2-K.E,i - - rru7x ij

6

Xf

P |UoCO

где a

CO f

-средний радиус измерительных катушек;

-частота магнитного поля;

-магнитная постоянная;

X

RлГo

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для измерения радиуса и удельной электрической проводимости неферромагнитных цилиндри ческих изделий. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновременного изме- ,рения двух параметров цилиндрического изделия. Катушками Гельмгольца создают однородное поперечное магнитное поле, устанавливают на одинаковом расстоянии Хд от продольной оси катушек Гельмгольца (КГ) две идентичные измерительные катушки, размещают контролируемое изделие так, чтобы его ось совпадала с продольной осью КГ, измеряют разность фаз Cf вносимой и начальной ЭДС измерительной катушки, амплитуды начальной ЭДС EQ и суммы вносимых ЭДС Е измерительных катушек. По предварительно построенным зависимостям Х(с) и К f(cf), где - норм-фактор, определяют значения обобщенного параметра X и нормированной амплитуды К, и, исполь - зуя указанные значения, опреде - ,ляют радиус Р и удельную трическую проводимость с изделия. 3 ил. СЛ ьэ

ФмгЛ

18 3S S4 72 эа

Фив. 2