Устройство для неразрушающего контроля свойств слоистых пластиков Советский патент 1993 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для контроля проводящих диэлектрических и технологических свойств слоистых пластиков, в частности углепластиков.

Известны устройства для бесконтактного измерения свойств материалов, содержащие магнитопровод с электрическими обмотками, регистрирующую аппаратуру.

Известно устройство, служащее для измерения электропроводности углепластиков, содержащее магнитопровод с электрическими обмотками. Магнитопровод выполнен в виде ферритового сердечника полутороидальной формы, включенного в цепь обратной связи LC-генератора. Электропроводность определяется методом вихре- вых токов. Изменение комплексного

сопротивления вихретокового преобразователя вызывает соответствующее изменение частоты автогенератора, которое фиксируется регистрирующей аппаратурой.

В известных устройствах не обеспечивается достаточная чувствительность и точность контроля.

Данная цель достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено токо- съемными резистором потенциометром, прямоугольный магнитопровод выполнен с п поперечными участками, параллельными его боковым сторонам и снабжен (6п+5) дополнительными спиральными участками, при этом поперечные участки и смежные с ними участки прямоугольного магнитопро- вода, а также одна из его боковых сторон, выполнены с зазором, концы участков магXI

JOO О

Ј

нитопровода, образующих зазор, выполнены раздвоенными и соединены с концами соответствующих спиральных участков, витки которых выполнены с зазором в плоскости прямоугольного магнитопровода, элементы компенсации выполнены в виде параллельно соединенных переменного резистора, переменного конденсатора и вариометра, а блок измерения выполнен в виде двух делителей, выходы которых соединены со входами умножителя, и двух фазометров, выходы которых подключены ко входам сумматора, причем токосъемный резистор соединен последовательно с обмоткой возбуждения, размещенной на вто- рой боковой стороне прямоугольного магнитопровода, секции компенсационной обмотки расположены на поперечных участках прямоугольного магнитопровода, первая и вторая секции измерительной обмотки размещены на концах одного из оснований прямоугольной магнитопровода и подключены к попарно объединенным входам первого делителя и первого фазометра, а попарно объединенные входы второго дели- теля и второго фазометра соединены соответственно с выводами токосъемного резистора и потенциометра, торцы которого расположены у концов первой боковой стороны прямоугольного магнитопровода.

На фиг.1 представлен магнитоэлектрический цепной преобразователь свойств композиционных материалов; на фиг,2 -то же, вид А.

Преобразователь содержит прямой 1 и обратный 2 магнитопроводы с перпендикулярными перемычками 3. Каждое плечо магнитопровода содержит узел 4 из двух параллельных участков, включенных согласно и выполненных из полуколец 5, располо- женных по винтовой линии с прорезью 6. Магнитопроводы закреплены на изоляционном каркасе 7 на котором размещается исследуемая деталь 8. На выходной части магнитной цепной схемы размещена пер- вая выходная измерительная обмотка 9, подключенная к делителю магнитных потоков 10 и к фазометру для магнитных потоков 11, на гибком изоляционном цилиндре 12 размещена вторая измерительная обмотка 13, подсоединенная к магнитному выходу цепной схемы и подключенная к делителю магнитных напряжений 14 и к фазометру для магнитных напряжений 15; на входной части магнитной цепной схемы размещена первая входная измерительная обмотка 16, подключенная к делителю магнитных потоков 10 к фазометру для магнитных потоков 11, с активного сопротивления 17, подключенного последовательно с обмоткой возбуждения 18, напряжение подается на вход делителя магнитных напряжений 14 и к фазометру магнитных напряжений 15. Компенсационная обмотка 19 подключена к параллельно соединенным регулируемым активному сопротивлению 20, индуктивности 21 и емкости 22, Сигналы с делителя магнитных потоков 10 и делителя магнитных напряжений 14 подаются на перемножитель 23, а сигналы с фазометра магнитных потоков 10 и фазометра магнитных напряжений 15 подаются на сумматор 24.

Магнитный преобразователь цепной представляет собой каскадное соединение магнитных четырехполюсников при наличии характеристического их согласования (на чертеже изображен частный случай Г-об- разных магнитных четырехполюсников), процессы в магнитных четырехполюсниках и в магнитной цепной схеме аналогичны, соответственно, процессам в электрическом четырехполюснике и электрической цепной схеме.

Для однородной цепной схемы мера передачи g в п раз больше меры передачи для одного четырехполюсника

ф-j UMKI

g ngi nln j,uMK- + ) +

+ nj( -Vojz)

где п - число каскадно соединенных четырехполюсников;

UMKI, UMK2 и Фь Фг входные и выходные напряжения и потоки k-ro магнитного четырехполюсника;

. и V- oa начальные фазы этих напряжений и потоков. Каскадное соединение четырехполюсников обеспечивает увеличение чувствительности системы в п раз, поэтому увеличивается и точность ее измерений. При размещении измеряемой детали, как показано на рисунке, изменяются как вещественная, так и мнимая составляющие меры передачи, то есть изменяются как 1)Вых 1 и Ф1, так и ивых2 Выходные сигналы в результате их объединения превращаются в общий выходной сигнал, функционально связанный с первичными электропроводящими или технологическими параметрами.

В реальных производственных условиях измерения свойства детали под каждым магнитным узлом и интенсивность круговых вихревых токов под ними могут быть различными, что приводит к различию отдельных параметров четырехполюсника. Для согласования магнитной цепной схемы предусмотрено варьирование параллельно

включенных активного сопротивления, индуктивности и емкости компенсационных обмоток для получения максимальной чувствительности. Использование магнитоэлектрического цепного преобразователя позволяет повысить чувствительность и точность контроля, существенно уменьшить время контроля, позволяет оперативное вмешательство в коррекцию технологического процесса. Кроме того, предлагаемое устройство неразрушающего контроля имеет, в отличие от существующего, малые стоимости, энергоемкость и материалоем- кость.

Формула изобретения Устройство для неразрушающего контроля свойств слоистых пластиков, содержащее прямоугольный магнитопровод со спиральным участком и с обмоткой возбуждения и секционированными измерительной и компенсационной обмотками, элементы компенсации, включенные параллельно соответствующим секциям компенсационной обмотки, и блок измерения, о т- личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено токо- съемным резистором, потенциалметром, прямоугольный магнитопровод выполнен с п поперечными участками, параллельными его боковым сторонам и снабжен (6п+5) дополнительными спиральными участками, при этом поперечные участки и смежные с ними участки прямоугольного магнитопро0

5

0

5

0

вода, а также одна из его боковых сторон выполнены с зазором, концы участков маг- нитопровода, образующих зазор, выполнены раздвоенными и соединены с концами соответствующих спиральных участков прямоугольного магнитопровода, витки, которых выполнены с зазором в плоскости прямоугольного магнитопровода, элементы компенсации выполнены в виде параллельно соединенных переменного резистора, переменного конденсатора и вариометра, а блок измерения выполнен в виде двух делителей, выходы которых соединены с входами умножителя, и двух фазометров, выходы которых подключены к входам сумматора, причем токосъемный резистор соединен последовательно с обмоткой возбуждения, размещенной на второй боковой стороне прямоугольного магнитопровода, секции компенсационной обмотки расположены на поперечных участках прямоугольного магнитопровода, первая и вторая секции измерительной обмотки размещены на концах одного из оснований прямоугольного магнитопровода и подключены попарно к объединенным входам первого делителя и первого фазометра, а попарно объединенные входы второго делителя и второго фазометра соединены соответственно с выводами токосъемного резистора и потен- циалметра, торцы которого расположены у концов первой боковой стороны прямоугольного магнитопровода.

20 21 22

Ј L С

Использование: неразрушающий контроль диэлектрических и технологических свойств слоистых пластиков, в частности уг- лепластиков. Сущность изобретения; измеритель содержит разветвленную магнитную цепь, состоящую из прямого и обратного магнитопроводов с перпендикулярными перемычками. На элементах магнитной цепи расположены спиральные участки. Измерительные обмотки подключены к измерителям отношения входных и выходных электрических и магнитных напряжений и измерителям разности фаз. При введении контролируемой детали изменяются как вещественная, так и мнимая составляющие меры передачи цепной схемы. 2 ил. со