Способ определения электрофизических параметров цилиндрических проводящих изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества электромагнитными методами и может быть использовано в электромагнитной дефектоскопии и структуроскопии.

Известен способ определения радиуса и удельной электрической проводимости цилиндрических немагнитных изделий, заключающийся в создании возбуждающего магнитного поля, изменении его частоты до равенства фазового угла вносимой ЭДС заданному фазовому углу, измерении амплитуды вносимой ЭДС и частоты поля с последующим вычислением радиуса и удельной электрической проводимости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ бесконтактного многопараметрового контроля, заключающийся в том, что, изменяя омплитуду и частоту возбуждающего поля, поддерживают амплитуду и фазу магнитного поля в изделии равными заданным амплитуде и фазе, в момент равенства измеряют амплитуду и частоту тока и определяют магнитную проницаемость и удельную электри-. ческую проводимость,

Недостатки известного способа - ограниченность измеряемых параметров, невозможность определения электрофизических параметров в случае, когда неизвестен радиус изделия или отсутствует доступ к контролируемому изделию, а также низкая точность измерений, обусловленная разбросом значений магнитной проницаемости на рабочем участке кривой намагничивания, соответствующем диапазону изменения намагничивающего поля.

-ч

4 Јь О

ы

Цель изобретения повышение точности и информативности зз сче определения также и радиуса цилиндрического изделия.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определений электрофизических параметров цилиндрических проводящих изделий, заключающемуся в создании с помощью вихретокового поеоб- рззователя возбуждающего переменного магнитного потока, индуцирующего вихревые токи з контролируемом изделии, установлении заданного значения амплитуды магнитного потока через сечение изделия, определяемого через нормированное значение ЭДС Е Е/Ео, где Е - ЭДС вихрето- ксвого преобразователя в рабочем режиме, ; ЕО - ЭДС а ря кл че холостого хода, изменении пмшн туп.-, vi частоты f возбуждающего магнитного потока при поддерживании э- -дао- значения амплитуды Е, измерении порченного при определенных условиях значения частоты f - f0 и использовании ее для определения удельной электрической проводимости и магнитной проии- цЈ гмости изделия, значение частоты fa определяют при условии максимума мнимой составляющей Е, создают дополнительную ЗДС Јд, противофазную ЭДС Ео, получают разностную ЭДС Ер Е - Ед, изменяя амплитуду Ед, устанавливают фазовый угол Ер Е0 равным 31,43°, измеряют значелн я Ед, Ер и Ео, после чего определяют относительную магнитную проницаемость иг, радиус; П и уд льчую электрическую проводимость а по формулам: 1,38147 Ер.

f - -, ™

FioJlJHfl

R Re v 1 - Ед/Ео 579428,

Го Re

;де RC™ радиус вторичной обмотки вихрето- хового преобразователя.

Изобретение позволяет с высог:ой точность ,и определять относительную магнитную проницаемость, удельную электрическую проводимость, а также и рз- диус цилиндрических проводящих изделий бесконтактным методом, что особенно важно в случав когда радиус изделия неиззе- стен и нет возможности измерить «го контактным методом.

Сущность и отличительные признаки изобретения состоят в том, что значение частоты f0 определяют яри условии максимума мнимой составляющей Е, создают дополнительную ЭДС Ед, противофазную ЭДС Ео, получают разностную ЭДС ED Е™ Ед, изменяя амплитуду Ед, устанавливаю фазовый угол между Ер и Е0 разным 31,43°,

измеряют значения Ед, Ер и Ео, после чего определяют относительную магнитную проницаемость, радиус и удельную электрическую проводимость контролируемого

изделия.

На чертеже приведена схема устройства для реализации способа.

Устройство, реализующее способ, содержит три проходных вихретоковых преоб0 разователя 1-3 с первичными (возбуждающими) 4-6 и вторичными (измерительными) 7-9 обмотками, перестраиваемый генератор 10 синусоидальных колебаний, амперметр 11, частотомер 12,

5 измеритель 13 разности фаз. два вольтметра 14, 15 переменного тока, переключатель 16, функциональный преобразователь 17 функции , делитель 18, перемножитель 19, вольтметр 20 постоянного тока, Преоб0 разователь 2 выполнен с переменным регулируемым числом витков вторичной обмотки 8 (в виде вариометра) и содержит регулятор 1 числа витков. Возбуждающие обмотки 4-6 соединены последовательно5 согласно и подключены к выходам генерато- рзЮ через амперметр 11. Частотомер 12 подключен к выходам генератора 10. Вторичные обмотки 7 и 8 соединены последова- чельио-встречно и подключены клеммам

1 а и б переключателя 16, Вторичная область 9 соединена с входом вольтметра 15 и с вторым входом измерителя 13. Выход переключателя 16 подключен к первому входу измерителя 13 и к входу вольтметра 14. Вы5 ходы аналогового сигнала вольтметров 14 и 15 соединены соответственно с первым и вторым входами делителя 18. Вход функционального преобразователя 17 соединен с выходом измерителя 13, а выход - с вторым

0 входом перемножителл 19, пе&вый вход которого подключен к выходу делителя 18. Выход перемножителя 19 соединен с входом вольтметра 20. Контролируемое изделие 22 размещено а полости преобразователя 1.

5 Способ осуществляется следующим об- .

Перед началом измерений регулятор 21 уг,г/-мовлен в начальное положение (при зтом отключены асе витки обмотка 8), а пе0 реключатель 16 - в положение а. Регулировкой выхода генератора 10 устанавливают начальное значение частоты (контроль по частотомеру 12) и заданное значение амплитуды магнитного потока

5 через еечеиче изделия,определяемое через нормированное значение ЭДС Е - Е/Е0, где Ё - ЭДС преобразователя 1 с t , цел нем 2 в рабочем режиме, а Е0 - ЭДС преобразователе Ч ( по велш:-,о ro.v с f

Г Гя Ю /jW v С - : ;;г 11), П; ЗТОМ ,-;..,,; ,

обмотки 7 через переключатель 16 подается на вход вольтметра 14 и на первый вход измерителя 13, а ЭДС Е0обмотки9-на вход вольтметра 15 и второй вход измерителя 13. С выходов аналогового сигнала вольтмет- ров 14 и 15 сигналы в виде постоянного во времени напряжения поступают соответственно на первый и второй входы делителя 18, где происходит деление Е/Е0. Сигнал, пропорциональный фазовому углу (меж- ду Е и Ео), с выхода измерителя 13 подается на функциональный преобразователь 17. На входы перемножителя 19 поступают сигналы с преобразователя 17 (пропорциональный ) и с делителя 18. С выхода перемножителя 19 сигнал, равный по величине мнимой составляющей Е( (ImE (E/Eo).sin (fb ), подается на вольтметр 20.

Далее изменяют амплитуду и частоту с. постоянным шагом ДГ возбуждающего магнитного потока при помощи перестраиваемого генератора 10 (контроль по амперметру 11 и частотомеру 12), поддерживая заданное значение амплитуды Е. При этом каждый раз измеряют величину мнимой составляющей Е вольтметром 20. Значение частоты f0 опоеделяют пои условие максимума мнимой сог звлятщей Е, затем фиксируют частоту 0. После этого из- меняют число витков измерительной обмотки 8 регулятором до момента, когда показания измерителя 13 разности фаз стану равными 31,43°. При этом фиксируют поло кение регулятора 21, измеряют ампли- туду разностной ЭДС Ер вольтметром 14 и амплитуду ЭДС Ео вольтметром 15. Затем переводят переключатель 16 в положение б и вольтметром 14 измеряют амплитуду дополнительной ЭДС Ед. Далее определя- юг относительную магкитную проницаемость уМг. радиус П и удельную электрическую проводимость а по формулам;

1,38147 Ег

:Р.

Изобретение позволяет повысить точность и информативность определения электрофизических параметров цилиндрических проводящих изделий за счет определения также одновреме-нно и радиуса изделия бесконтактным методом, что особенно важно в случаях, когда радиус изделия неизвестен, неодинаков по длине изделия или нет возможности определить его контактным методом.

Формула изобретения Способ определения электрофизических параметров цилиндрических проводящих изделий, заключающийся в том, что создают с помощью вихретокового преобразователя возбуждающий переменный магнитный поток, индуцирующий вихревые токи в контролируемом изделии, устанавливают заданное значение амплитуды магнитного потока через сечение изделия, определяемое через нормированное значение ЭДС Ј Е/Ео, где Е - ЭДС вихретокового преобразователя в рабочем режиме, Е0 - ЭДС в режиме холостого хода, изменяют амплитуду и частоту f возбуждающего магнитного потока, поддерживая заданное значение амплитуды Е, измеряют полученное при определенных условиях значение частоты t f0 используют ее для определения удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности за счэт олре деления также и радиуса R цилиндрического изделия, значение частоты f0 определяют при условии максимума мнимой соси ьляю- щей Е, создают дополнительную ЭДС Ед, противофазную ЭДС Е0, получают разностную ЗДС Ер Е - Ед, изменяя амплитуду Ед, устанавливают фазовый угол между Ер и Е0, равный 31,43°, измеряют значения Ед, Ер и Ео, после чего определяют относительную магнитную проницаемость цт, радиус R и удельную электрическую проводимость а по формулам

1,38147 Ер.

ftr Eo-Ej

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения электрофизических параметров цилиндрических электропроводящих обьектов. Повышение точности и информативности за счет определения также и радиуса R цилиндрического изделия достигается путем измерения при выполнении заданных соотношений между измеряемыми величинами. Значение частоты f, при которой проводятся измерения, определяют при условии максимума мнимой составляющей Е, создают дополнительную ЭДС Ед, противофазную ЭДС Ео в режиме холостого хода, получают разностную ЭДС Ер Е - Ед, изменяя амплитуду Ед устанавливают фазовый угол между Ер и Е0 равным 31, 43°, измеряют значения Ед, Ер и Е0, после чего рассчитывают магнитную проницаемость /if, радиус R и удельную электрическую проводимость. 1 ил. 1Л

К Re Vi - Ед/Ео „ 579428,4 Ео

о

ЕР где RC, - радиус вторичной обмя токового преибрасювателя 1.

R . Rc f-| Ед/Ео ;

а 579428.4 Б

Ер TO RC

где Re - радиус вторичной обмотки вихретокового преобразокателя.

Л

Г лАЯ-тта -KZЈP1

ft rimTjir n iii ВfJ - j.

sni

Л

J

22

41

j.

sni

Л

J