Устройство для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

нератору с изменяемой частотой. С целью обеспечения постоянства режима контроля и уменьшения влияния температурных полей контролируемых изделий и среды измерения с помощью этого устройства проводятся при усло вии равенства величины реактивного сопротивления конденсатора удвоенной величине реактивного сопротивления индуктивного преобразователя о

Недостатками данного устройства являются недостаточно высокая надежность и нестабильность измерений, вызванная влиянием на результаты измерений зазора между контролируемыми изделиями и индуктивным преобразователем.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор с изменяемой частотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор. Устройство содержит также компенсирующий конденсатор с переменной емкостью, подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу, блок измерения частоты, подключенный к генератору с изменяемой частотой, и блок измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору с переменной емкостью.

Недостатком известного устройства является невозможность использования его для контроля физико-механических параметров немагнитных электропроводщих материалов и изделий по физической основе и конструктивным особенностям индуктивного преобразователя.

Цель изобретения - расширение области использования за счет контроля также и немагнитных электропроводящи материалов и изделий.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий, со: держащее генератор с изменяемой частотой, соединенные последовательно, параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный- резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный де

я

х

739278

тектор,

5

10

15

20

25

подключенный к эталонному резистору, и индикатор, конденсатор с переменной емкостью подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу, блок измерения емкости, подключенный к конденсатору с переменной емкостью, и бдок измерения частоты, подключенный к генератору с изменяемой частотой, индуктивный преобразователь выполнен в виде корпуса, закрепленной в корпус у одного из его торцов катушки индуктивности, установленного в корпус с возможностью поступательного перемещения вдоль его оси штока и закрепленного на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатора из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля физико- механических параметров ферромагнитных материалов и изделий; на фиг.2 - конструкция индуктивного преобразователя , обеспечивающего работу устройства по алгоритму

Устройство для контроля физико- механических параметров ферромагнитных материалов и изделий (фиг. 1) содержит генератор 1 с изменяемой частотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь 2, ключ 3 и эталонный резистор 4, подключенные к выводу генератора 1 с изменяемой частотой,

35 соединенные последовательно амплитудный детектор 5, подключенный к резистору 4, и индикатор 6, компенсирующий конденсатор 7 с переменной емкостью, подключенный параллельно пре40 образователю 2 и ключу 3, блок 8 измерения частоты, подключенный к генератору 1, блок 9 измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору 7. Индуктивный преобразова4S тель 2 устройства содержит также компенсатор 10 из ферромагнитного материала.

Индуктивный преобразователь (фиг. 2) содержит корпус 1 из элект50 роизоляционного материала, закрепленную в корпус из одного из его торцов катушку 2 индуктивности, установленный в корпусе с возможностью с помощью пружины 3 поступательного переме55 щения вдоль его оси шток из электроизоляционного материала и закрепленный на обращенном к картушке ин- дуктивности конце штока компенсатор 5 из ферромагнитного материала.

30

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства (фиг. 1) на выходе генератора 1 с изменяемой частотой появляется напряжение, поступающее на параметрический индуктивный преобразователь 2. Амплитуду тока измеряют с помощью цепи, состоящей из эталонного резистора А, амплитудного детектора 5 и индикатора 6. При периодическом замыкании ключа 3 показания индикатора 6 изменяются с частотой переключения, Изменением частоты генератора 1 при неизменном на его выходе напряжении и изменением величины емкости компенсирующего конденсатора 7 добиваются такого состояния, когда при работающем ключе 3 прекратятся колебания стрелки индикатора одновременно при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора 10 из ферромагнитного материала - в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его, обеспечиваемое с помощью специальной конструкции индуктивного преобразователя (фиг. 2). В этот момент прекращают изменять частоту генератора 1 и величину емкости компенсирующего конденсатора 7, и с помощью блока 8 измерения частоты измеряют рабочую частоту генератора 1, а с помощью блока 9 измерения емкости измеряют величину емкости компенсирующего конденсатора 7. По величине емкости компенсирующего конденсатора 7 и частоте генератора 1 судят о физико-механических параметрах контролируемых изделий из немагнитных электропроводящих материалов.

В макетном образце устройства для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий выбран генератор 1 типа ГЗ-109. Ключ 3 устройства выполнен на базе по- : лупроводникового мультивибратора. В коллекторную цепь одного из транзисторов включено электромеханическое реле, нормально открытые контакты которого использованы для коммутации индуктивного преобразователя. Частота работы мультивибратора, а значит, и ключа 3 составляет 1-3 Гц. В качестве амплитудного детектора 5 и индикатора 6 выбран электронный вольтметр типа ВЗ-13. Индикатор 6 показывает величину падения напряжения на

0

5

0

5

эталонном резисторе Ц, пропорциональную току до разветвления цепей индуктивного преобразователя 2 и компенсирующего конденсатора 7 с переменной емкостью. При некоторых значениях частоты генератора 1 и величине емкости компенсирующего конденсатора 7 при работающем ключе 3 колебания стрелки индикатора 6 отсутствуют одновременно при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора из ферромагнитного материала - в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя и вне его.

Изменение совместного положения контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора из ферромагнитного материала относительно индуктивного преобразователя обеспечивается его конструкцией (фиг. 2). С помощью штока 4 с возвратной пружиной 3 компенсатор 5 из ферромагнитного материала прижимается к индуктивной катушке 2 в момент, когда в ее поле вносится контролируемое изделие. В исходном состоянии шток с компенсатором с помощью пружины удален от индуктивной катушки.

В качестве компенсатора использована пластина из электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм в форме круга по площади индуктивного преобразователя. Компенсатор из ферромагнитного материала наклеивается на шток из электроизоляционного материала и с помощью пружины прижимается к индуктивному датчику в момент, когда в его поле вносится изделие из немагнитного электропроводящего материала. Компенсатор может быть выполнен в виде стержня, кольца, горшка и т.д.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного позволяет контролировать физико-механические параметры изделий из немагнитных элек- 0 тропроводящих материалов. Физическое обоснование этого заключается в следующем .

Обобщенным параметром при электромагнитном контроле ферромагнитных материалов является величина

0

5

0

S

S

. (Uo

П. -M..

где Вэ - диаметр эквивалентного контура вихревых токов, м; - круговая частота возбуждения вихревых токов, 1/с;

(U,

4 к-10 Г/м - магнитная проницаемость вакуума;

относительная магнитная проницаемость материала; Г/ - удельная электрическая проводимость материала, См-м; 30- обобщенный параметр при контроле немагнитных электропроводящих материалов Взаимодействие электромагнитного поля индуктивного преобразователя с контролируемым изделием из немагнитного электропроводящего материала прводит, при любом значении обобщенног параметра {Ъ0, к уменьшению величины реактивной составляющей полного сопротивления индуктивного преобразователя, так как материал изделий не обладает магнитной проницаемостью, и внесенная реактивная составляющая сопротивления остается всегда отрицательной величиной. Это не позволяет выполнить условия измерений при использовании известного устройства при контроле изделий из Нема1- нитных электропроводящих материалов. Выполнение одновременно условий 2х хс и путем изменения частоты возбуждающих токов индуктивного преобразователя и емкости компенсирующего конденсатора при двух положениях контролируемого изделия - в электромагнитном поле преобразователя и вне его возможно, если в процессе измерений известным устройством до392788

полнительно вводить величину магнитной проницаемости компенсатора из ферромагнитного материала и который в процессе контроля изделий из немагнитных электропроводящих материалов будет оставаться неменяющимся„ Предлагаемое устройство используется при сортировке материалов по маркам. В частности в лабораторных условиях проведены исследования по сортировке некоторых алюминиевых сплавов, а также немагнитных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов. Рабочая частота тока индуктивного преобразователя при сортировке алюминиевых сплавов - в пределах 60- 70 кГц, а при сортировке нержавеющих и жаропрочных сталей - 350-500 кГц.

10

15

Формула изобретения

Ус-Тройство для контроля физико- механических параметров ферромагнитных материалов и изделий по авт.св. № 1486906,отличающееся тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля также и немагнитных электропроводящих материалов и изделий, индуктивный преобразователь выполнен в виде корпуса, закрепленной в корпус у одного из его торцов катушки индуктивности, установленного в корпусе с возможностью поступательного перемещения вдоль его оси штока и закрепленного на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатора из ферромагнитного материала.

If

5

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электропроводности изделий-из немагнитных электропроводящих материалов. Цель изобретения - расширение области использования за счет контроля изделий из немагнитных электропроводящих материалов. Устройство по авт.св. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для контроля электропроводности немагнитных электропроводящих материалов и изделий и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1 86906. Известно устройство для контроля физико-механических параметров мате- риалов и изделий, содержащее генератор с изменяемой частотой, соеди- № 1 86906 снабжено индуктивным преобразователем, содержащим корпус 1 из электроизоляционного материала, прикрепленной к корпусу у одного из его торцов катушкой 2 индуктивности, установленным в корпусе с возможностью, с помощью пружины 3, поступательного перемещения вдоль оси из электроизоляционного материала штоком k и закрепленным на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатором 5 из ферромагнитного ма- териала. Измерения проводят при выполнении равенства удвоенной величины реактивного сопротивления индуктивного преобразователя величине реактивного сопротивления конденсатора и условия равенства нулю внесенной реактивной составляющей полного сопротивления индуктивного преобразователя при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора из ферромагнитного материала - в переменном магнитном поле преобразователя и вне его. 2 ил ненные последовательно параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор. Устройство содержит также конденсатор, подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу и блок измерения частоты, подключенный к ге(Л vj со со ю 00 Ю

10

71

Щиг1