Способ контроля параметра электропроводящего немагнитного слоя Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле качества изделий вихретоко- вьм, ультразвуковым, радиоволновым и другими методами.

Целью изобретения является повы шение точности контроля и расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа контролируемых параметров слоя.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для осуществления способа; на фиг. 2 - зависимости соответственно амплитуд А и А от фазы ( сигнала как функции частоты для случая размещения преобразователя на заданном расстоянии от контролируемого слоя (кривая I) и для случая- размещения преобразователя на том же расстоянии от немагнитного электропроводящего слоя толщиной, много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля (кривая II) .

Устройство,, реализующее способ, содержит последовательно соединенные генератор 1 регулируемой частоты; вихретоковый преобразователь 2, на заданном расстоянии от которого размещен контролируемый слой 3, измерительный блок 4, второй вход которого подключен к выходу генератора .1,. второй измерительный блок 5, второй вход которого подключен к фазовому выходу первого измерительного бло- ка 4, а третий вход - к выходу запоминающего блока 6, соединенного по входу с фазовым выходом первого измерительного блока 4, блок 7 обработки сигнала, два других входа которого подключены соответственно к частотному и фазовому выходаи измерительного блока 5, и второй блок 8 обработки сигнала, второй вход которого подключен к частотному выходу второго измерительного блока 5. Выходы блоков 7 и 8 обработки сигнала являются выходами устройства в целом

Способ основан на существовании счетного множества точек совпадения (пересечения) амплитудно-фазовой зависимости преобразователя для случая размещения на заданном рас-, стоянии от него немагнитного электропроводящего слоя конечной толщины (кривая I) с аналогичной зависимостью для случая размещения на

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

том же расстоянии от преобразователя немагнитного электропроводящего слоя толщиной t- (кривая II).

Способ реализуется следующим образом,

Вихретоковый преобразователь 2 размещают на заданном расстоянии от контролируемого слоя 3 (фиг. 1). С помощью генератора 1 регулируют частоту тока возбуждения преобразователя 2 в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщине слоя. После этого выходной сигнал преобразователя 2 подают на вход измерительного блока 4, второй, опорный сигнал на который поступает с выхода генератора 1, С помощью блока 4 измеряют амплитуду А и фазу i вносимого в преобразователь 2 сигна- ла. .

Экспериментальным или расчетным путем определяют зависимость амплитуды А от Фазы ifj вносимого в преобразователь 2 сигнала как функции , частоты ии (кривая II на фиг. 2) для случая размещения на том же расстоянии от преобразователя 2 электропроводящего немагнитного слоя толщиной, много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля. Полученную зависимость вводят в запоминающий блок 6, включенный по входу с фазовым выходом измерительного блока 4. Затем напряжения, пропорцио - нальные А и , с выхода измерительного блока 4 и напряжение, про- ;порциональное А на полученной зависимости, с выхода блока 6 подают 1на соответствующие входы второго измерительного блока 5. В блоке 5 при измеренной фазе , сигнала сравнивают (фиг, 2) Измеренную аг-тлитуду А сигнала (кривая I) с амплитудой AJ на полученной зависимости (кривая II) и при их совпадении фиксируют параметры (А, i/ , w) сигнала. После этого напряжения, пропорциональные А, tf, (м с выхода второго измерительного блока 5 подают на соответствующие входы блока 7, где их обрабатывают по известному алгоритму.

V (/i) ln(A +-C;)J/( ifo+ C7),..

где /i R эквивалентный радиус ВТП; рд- магнитная постоян

АО

А -- ,100 А о А iUU, Л

максимальная

вносимая в ВТП амплитуда сигнала, соответствующая минимально возмрж- ному при контроле значению зазора h и , «5, Cj 1,6 при Н h/ReCO,l, 3,OJ и еГО,625; 40, так что на выходе блока 7 обработки действует напряжение U(6), пропорцио- нальное только удельной электрической проводимости i контролируемого слоя. Затем выходное напряжение U(6) блока 7 и напряжение, пропорциональное частоте w сигнала, подают для дальнейшей обработки на соответствующие входы блока 8. В блоке 8 их обрабатывают по известному алгоритму

t Сз ()

.

где Сз(2-2,5)п; п 1,2,3,.., Сз устанавливается при градуи11овке - ца заданньй диапазон вариаций Wo и 6 по минимальной погрешности, так что на выходе блока 8 действует .напряжение U(t), пропорциональное только толщине t контролируемого слоя.

Дополнительное повышение точности контроля параметров слоя достигается тем, что из множества фиксируемых во втором измерительном блоке 5 параметров сигналов преобразователя 2, соответствующих совпадающим значениям амплитуд (см. точки О,С,... на фиг. 2) для следующей обработки их в блоках 7 и 8 выбирают параметры сигнала на минимальной частоте, т.е. в точке О (АО, i/o o) в ок- рестности которой различие (А,-А) сравниваемых ампл11туд на смежных фазах (частотах) существенно больйе, чем, например, в точке С. В зтом случае козффициент Сз 2-2,5; .

0 5

0

5

о д

5

Форму.ла изобретения

Спос об контроля параметра электропроводящего немагнитного слоя, заключающийся в том, что изменяют частоту тока возбуждения вихретоково- го преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей минимальной толщины слоя до величины, равной или большей максимальной толщины слоя, измеряют амплитуду вносимого в преобразователи сигнала, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния точности контроля и расширения функциональных возможностей за счет увеличения числа контролируемых параметров, предварительно размещают преобразователь на заданном расстоянии от электропроводящего слоя толщиной, много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля, изменяют-частоту тока возбуждений в выбранном диапазоне, определяют зависимость амплитуды от фазы вносимого в преобразователь сигнала, размещают преобразовате41ь на том же расстоянии от поверхности контролируемого слоя, измеряют также фазу вносимого в преобразователь сигнала, сравнивают амплитуды для обоих случаев размещения преобразователя при одном и том же значении фазы сигнала, фиксируют нормируемую амплитуду, частоту и фазу в момент совпадения сравниваемых амплитуд, по результатам обработки измеряемых частоты амплитуды фазы сигнала определяют значение удельной электрической проводимости контролируемого слоя, а по результатам обработки измеренной частоты и найденного значения удельной электрической проводимости - толщину слоя.

Ф(Л.1

м

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле качества изделий вихре- токовым, ультразвуковым, радиоволновым и другими методами, а также в йкустике, экранировании РЭА, индукционной воздушной и наземной электроразведке полезных ископаемых. Целью изобретения является повышение точности контроля и расширение функциональных возможностей за счет увеличения числа контролируемых пара- метров. Поставленная цель ется тем, что в способе, включакщем размещение вихретокового преобразователя на заданном расстоянии от контролируемого слоя, регулирование частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивакяцем , проникновение электромагнитного по- .ля на глубину от,нескольких долей до величины, равной или большей толщины слоя, и измерение амплитуды вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вариаций частоты и частоты сигнала в характерной точке, измеряют также фазу вносимого в преобразователь сигнала во всем . дигшазоне вариаций частоты. Определяют зависимость амплитуды от фазы вносимого в преобразователь сигнала как функции частоты сигнала для слу- Ч4Я разме щенйя преобразователя на том же расстоянии от электропроводящего немагнитного слоя толщиной, много большей глубины прон икновения . В него электромагнитного поля. Затем сравнивают амплитуды сигналов для обоих случаев размещения преобразователя при одном и том дсе значении фазы сигнала и при совпадении сравниваемых амплитуд фиксируют параметры сигнала, по результатам обработки которых определяют параметры слоя. При этом наиболее оптимальным является, решение, при котором из множества фиксируемых параметров сигнала, соответствующих совпадающим значениям амплитуд, для последующей обработки выбирают параметры сигнала на минимальной частоте. 2 ил. I (Л со 00 ел о СП СП

AL

Уо/Шо)

Фаг.2

Vf-wj