Способ контроля зазора и параметров немагнитного электропроводящего слоя Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

10

11392348

j Изобретение относится к коитроль- JHo-измерительной технике и может быть использовано при неразру111ающем контроле качества изделий вихретоко- BbiM, индукционным, радиоволновым и др. методами, а также в акустике, экранировании РЭА, индукционной электроразведке полезных ископаемых и г.п.

Цель изобретения - повышение точ ности и надежности контроля за счет однозначного определения параметров сигнала в характерной точке, На фиг. 1 изображена структурная схема одного-из вариантов устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - зависимость от фазы Ц) напряжения U , пропорционального условному расстоянию h от преобразователя до поверхности электропро™ водяш,его немагнитного слоя t-v 00, много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля, и зависимость от фазы ( напряжения и,, пропорционального расстоянию hj от преобразователя до поверхности контролируемого слоя конечной толщины t.

15

20

25

в н

н п Н в п п п о к

Устройство для осуществления пред лагаемого способа содержит последовательно соединенные генератор 1 переменной частоты, вихретоковый преобразователь 2j измерительный блок 3, второй вход которого соединен с выхо- дом генератора 1, блок 4 обработки параметров сигнала, два других входа которого подключены соответственно к фазовому и частотному выходам измерительного блока 3, второй измеритель- ньш блок 5, второй вход которого подключен к второму выходу блока 4 обработки, а третий, четвертый и пятый - соответственно к амплитудному, фазо-

виде полупространства (t- ) одинакова в счетном множестве точек.

Способ осуществляют следующим образом,,

Вихретоковый преобразователь 2 размещают в зоне контроля С помогдью генератора 1 в преобразователе 2 воз- бузкдают ток переменной частоты, изменяющийся в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля На глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщине слоя. С помощью блока 3, включенного по входу с выходом преобразователя 2 и генератора 1, измеряют параметры U, qi и ш сигнал а, вносимого в преобразователь 2. Затем напряжения, пропорциональные измеренным параметрам и, V и со сигнала, подают на соответствующие входы блока А обработки.

25

3540В блоке 4 по параметрам сигнала, измеренным на максимальной частоте и обработанньш, например, по известному алгорит1-1у, определяется напряжение и, пропорциональное расстоянию h от преобразователя 2 до поверхности контролируемого слоя конечной толщины t (кривая II на фиг.2), Кроме того, в блоке 4 для каждого

набора (и, If иш) измеренных параметров сигнала определяется по тому же алгоритму напряжение U, , пропорциональное условному расстоянию h от преобразователя до поверхности электропроводящего немагнитного слоя толщиной , много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля (кривая I на фиг. 2). Напряжения и действуют соответственно на первом и втором выходах блока 4 обработки. Причем второй выход блока 4 является выходом устройства

Изобретение относится к конт- Фольно-измерительной техиике и может .найти применение в неразрушающем контроле качества изделий вихретоковым, индукционным, радиоволновым и др. методами, а также в акустике, экранировании РЭА, индукционной электроразведке полезных ископаемых и т.п. Целью изобретения является повышение точности и надежности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем размещение преобразователя в зоне контроля, изменение частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля в глубину от нескольких допей до величины, равной или большей толщине слоя, измерение амплитуды вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вариаций частоты, определение параметров слоя по результатам обработки сигналов, измеренных в характерной точке, измеряют также частоту и фазу вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне их вариаций, по параметрам сигнала, измеренным на максимальной частоте, определяют расстояние от преобразователя до поверхности слоя. Для каждого набора измеренных параметров сигнала определяют условное расстояние от преобразователя до электропроводящего немагнитного слоя толщиной,много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля, затем сравнивают условное расстояние с расстоянием от преобразователя до поверхности контролируемого слоя и фиксируют параметры сигнала при их совпадении на минимальной частоте сигнала. 2 ил. W СО СО N5 СО 4 00

50

вому и частотному выходам измеритель-45 в целом. После этого напряжения U

подают на соответствующие входы второго измерительного блока 5, на три других входа которого напряжения поступают соответственно с амплитуд- ного, фазового и частотного выходов измерительного блока 3. С помощью блока 5 напряжения U и U. сравнивают и при их совпадении на минимальной частоте измеряют параметры 11(5, LPo и Wо сигнала преобразователя 2. В окрестности точки О (фиг, 2) разница (U,-l)) сравниваемых напря жений и, и и больше нежели, например, в точке С,

ного блока 3, а также второй блок 6 .обработки, два других входа которого соединены соответственно с фазовым и частотным выходами второго измерительного блока 5. Второй выход блока 4 обработки и оба выхода блока 6 обработки являются выходами устройства в целом.

Предлагаемый способ основан на том, что при одном и том же расстоянии от преобразователя до поверхности слоя реакция преобразователя на электропроводящий слой конечной тол- щинн t и на электропроводящий слой в

55

50

55

в блоке 6 напряжения, пропорциональные параметрам (Uos i/o i -f o сигнала обрабатываются по алгоритмам:

(Г1).1п(,)/(),

где ,ио6 )

R - эквивалентный радиус ВТП; магнитная постоянная;

At f -lOO;

Af - максимальная вносимая в ВТП амплитуда сигнала, соответствующая минимально возможному при контроле значенрте) зазора h и 6 - ;

и ,6 (при е 0,1 3,OJ и реСО,6Й; 40,

(co,f/)- где Сз(2-2,5)-п;

,2,3,

Cj устанавливают при градуировке на заданные диапазоны вариаций и , t и 6 по минимальной погрешности с целью определения удельной электрической проводимости 6 и толщины t контролируемого слоя. При этом на выходе блока 6 обработки действуют напряжения, пропорциональные 6 и t слоя. Оба выхода блока 6 являются входами устройства в целом.

Контроль параметров электропроводящего слоя осуществляют без использования эталонного изделия тол- щины, много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля. При этом из процесса контроля исключаются следующие операции: установка ВТП на эталонное изделие, измере- кие амплитуды и фазы вносимого этим изделием в ВТП сигнала, построение амплитудно-фазовой характеристики системы ВТП - эталонное изделие, сохранение ее в памяти и т.д., что уп-

3923/.81

ропает контроль и снижает погреиность

0

5

5

0

5 5

измерении.

Формула изобретения

Способ контроля зазора и параметров нема гнитного электропроводящего слоя, заключающийся в том, что вих- ретоковый преобразователь размещают в зоне контроля, изменяют частоту тока возбуждения вихретокового преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей толщины слоя до величины, равно или большей толщины слоя, измеряют амплитуду вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вариаций ча- стоты, измеряют амплитуду, фазу и частоту вносимого в преобразователь сигнала в характерной точке, по результатам обработки измеренных фазы и нормированной по частоте амплитуды определяют удельную электрическую проводимость слоя, а по результатам обработки измеренной частоты и найденного значения удельной электрической проводимости определяют толщину слоя, отличающийся тем, что,-с целью повышения точности и надежности контроля, предварительно на максимальной частоте измеряют амплитуду, фазу и частоту вносимого в преобразователь сигнала, определяют по результатам их обработки еазор, измеряют также фазу и частоту вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вариаций частоты,для каждого набора фазы и нормированной по частоте амплитуды сигнала определяют условный зазор,затем сравнивают условньй зазор с зазором, измеренным Н4 максимальной частоте, и определяют характерную точку по совпадению зазоров на ьшнимальной частоте.

Pue. i

Заказ 1803/42

Тираж 680

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Подписное