Магнитный толщиномер Советский патент 1987 года по МПК G01B7/06 

I

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения толщины немагнитных покрытий, нанесенных на магнитную основу.

Цель изобретения - повьш1ение точности измерения за счет линеаризации шкалы толщиномера,

На фиг.1 представлер магнитньш толщиномер; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.2„

Магнитный толщиномер содержит основание 1 со шкалой 2, коромысло 3, один конец которого закреплен на оси 4, установленной в подшипниках 5 скольжения на основании 1, пробньм магнит 6, установленный на другом конце коромысла 3, поворотный лимб У снабженный стрелкой 8, установленньй шармирно.(например, в подшипниках 9) на основании 1, постоянный магнит 10 выполненный в виде сектора, установленного на оси 4, секционные магниты 11, установленные симметрично относительно магнита 10 на скобе 12 из немагнитного материала, прикрепленной к поворотному лимбу 7. Магнитный толщиномер установлен на поверхности немагнитного покрытия 13, нанесенного на ферромагнитную основу 14.

Радиус каждого сектора определяется из решения системы уравнений

(1)

МпроБ„,М()(2)

,M,,,,n,M(cf, R,,...,RJ, (3)

де (1) - уравнение шкалы прибора; qj - угол поворота лимба ; X - толщина измеряемого покрытия;

(2)- уравнение момента силы

отрыва пробного магнита в зависимости от тол11;ины покрытия X;

(3)- уравнение компенсирующего

момента в зависимости от угла поворота лимба и радиусов секций R,,.o., Rf, секционных магнитов;

п - число магнитных секций, Для обеспечения линейности шкалы прибора

,(4)

- yro:i отк:1онения стрелки 8, соответствующий углу поворота .ггимба 7 и секционных MarnHTOfi 1 1 5 обеспечивающий компенсацию момента силы притял ения пробного магнита 6 к ферромагнитной основе 14, имеющей немагнитное покрытие толщиной Х|; X ; - толщина немагнитного покрь тия 1 3

Необходимо подобрать такие радиусы RIJ..., R ceкций секционных магнитов 115 чтобы характеристика момента компенсируюш,ей силы ; для X; толщины немаг нитного покрытия удовлетворяла уравнению шкалы прибора (4) и уравнению момента силы притяжения пробного магнита к поверхности ферромагнетика МПРОБ,;(5)

MKOMn : J i К,,..., Я,,Т,ДС, 1),

г-де йЦ| - угловая ширина каждой маг- ниткой секции;

- намаг1 иченность магнитной

секции;

п - число магнитных секций; R; - радиус j i )агнитной сек iJ

В связи с тем, что параметры &ер, I неизменны для всех магнитных

секций, перепишем уравнение (5) TCinbKo относ -1тел1,нс переменных cf- , соответствующих толпщне X; измеряемого покрытия,, и R,,..., К - радиусов магнитных секций.

1ко.п, S

40 п

ЕМ (ц);, К,),

О --

К, - MCep.j R ) -М ;; - 4 л 1 J J

50

М-1 Р Т т 11., i J Г LI ь 111

праБ.1Mcf1

- L

ni,(R,l)

(7)

где ,,(R, , X ; ) - геометрический

фактор;

1 - длина пробного магнита 6:

радиус пробного магнита 6; намагниченность пробного магнита 6;

толщина немагнитного покрыти 13;

длина коромысла 3 от оси 4 до пробного магни

та 6.

Перепишем уравнение (7) в виде

:tf L;l BjiSill

М

(8)

проб.

Подставляя (8) и (4) в (6), получим ; .|:м(Х;, RJ)

М.

М„ (X,, R,)+...-b M.j

М;, (X;, R,)+...+ М;; (X;, R.)-t-...+

(X,, Rj)+.

М,,(Х„, R,)+...+ М

nj

(X

Решая систему уравнений (12) относительно радиусов R,...Rn магнитных секций, определяют размеры магнитных секций секционных магнитов 11, при которых шкала 2 линейна относительно толщины немагнитного покрытия 13.

Магнитный толщиномер работает следующим образом.

Магнитный толщиномер устанавливается на поверхности ферромагнитного изделия, немагнитное покрытие 13 которого необходимо измерить, при

этом постоянные магниты устанавливают-до ДРУГ Другу, позволяет добиться темся в крайнее левое положение так, что их магнитные поля не оказывают силового воздействия на магнит 10, имеющий форму сектора. Установленный на коромысле 3 пробньм магнит 6 притягивается за счет сил магнитного притяжения к ферромагнитной основе 14. При повороте лимба 7, установленного в подшипниках 9, закрепленных на основании 1, вокруг оси 4, установленной в подшипниках 5 скольжения, закрепленных в основании 1, осуществляется поворот магнитов 11, установленных на скобе 12, и возрастает ком- пенсируюш й момент, воздействующий на постоянный магнит 10. При компенсации силы магнитного взаимодействия пробного магнита 6 с ферромагнитной основой 14 происходит отрыв пробного

f:MU- -.iM), кЛ (9)

L проб,,J

Для определения радиусов магнитных секций К- запишем выражение для момента силы притяжения пробного магнита 6 в зависимости от толщины X немагнитного покрытия

М

(;)- (10

Вьфажение (10) должно решаться совместно с уравнением (9), так как при измерении толщины покрытия X момент притяжения пробного магнита уравновешивается компенсирующим моментом Hvnur, :

KOMn.i npoB.i

(11)

Запишем систему уравнений (6) с учетом (9) для немагнитных покрытий толщиной от X, до Xf,:

R.)-t-...+

Rj)+.

M;.(x;.

R,) М, RJ М

Ip06.1

ПС1ОБ.1

Rj)+...+ М,„(Хп, 1) М„р„,,,

(12)

магнита 6 от поверхности немагнитного покрытия 13. По показанию стрелки

8 на шкале 2 производится отсчет значения толщины немагнитного покрытия 13.

Таким образом, введение компенсатора силы притяжения, выполненного

в виде трех магнитов, один из которых установлен на оси и имеет форму сектора, обращенного полюсами к одноименным полюсам двух секционньк магнитов, установленных симметрично

45 I

пературной независимости и линейности шкалы прибора, вследствие чего повьшается точность измерений.

Формула изобретения

0

5

Магнитный толщиномер, содержащий основание со шкалой, установленную на основании ось, коромысло, один конец которого закреплен на оси, пробный магнит, установленный на другом конце коромысла, компенсатор силы притяжения магнита, связанный с осью, и поворотный лимб со стрелкой, шарнирно закрепленный на основании, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности измерения, он снабжен прикрепленной к поворотному лимбу скобой из немагнитного материала, компенсатор силы притяжения выполнен в виде трех постоянных магнитов, один из которых закреплен на оси в ее средней части и имеет форму сектора, два других установлены на боковых ветвях скобы симметрично относительно первого магнита, полюса которого обращены к одноимен1{ым полюсам двух других и выполнены каждый в виде набора расположенных в одной плоскости и скрепленных между собой секторов с одинаковым углом при вершине, радиусы которых уменьшаются по направлениям от центрального сектора к боковым.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины немагнитных покрытий, нанесенных на магнитную основу. Целью изобретения является повьшение точности измерения путем линеаризации шкалы прибора. Для этой цели магнитный толщиномер содержит пробньй магнит 6, установленный на коромысле 3, и компенсатор силы притяжения, выполненный в виде трех магнитов, один из которых 10 установлен на оси и имеет форму сектора, два других магнита 11 выполнены в виде скрепленных друг с другом магнитных секторов, установленных симметрично отоносительно первого магнита 10, полюса которого обращены к одноименным полюсам двух других. При этом сектора имеют одинаковый угол при вершине, их радиусы уменьшаются по направлению от центрального сектора к боковым. 4 ил. (Л 00 00 СП 00

-л

2

9игМ

Редактор Л.Тупица

Составитель А.Бодров

Техред М.Дидык Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4039/34Тираж 676Подписное

ВНИИ1Ш 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