СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН В ТОКОПРОВОДЯЩИХ ОБРАЗЦАХ Советский патент 1996 года по МПК G01B7/16 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к измерительной технике, в частности к способам измерения распространения трещин в токопроводящих материалах.

Целью изобретения является повышение точности измерения распространения трещин в токопроводящих образцах.

Изменение термо-ЭДС на электродах пропорционально падению напряжения на участке образца с трещиной, обусловленного изменением минимального поперечного сечения образца в процессе развития трещины. Таким образом, образец с присоединенными к нему разнородными измерительными электродами, выполняет одновременно как функцию источника напряжения для измерения распространения трещины, так и функцию измерителя и является для заявляемого способа измерительным преобразователем. Устранение границы раздела между источником напряжения и измерителем позволяет повысить точность измерения, упростить устройство для реализации способа, исключив из него источник питания. Путем подбора материала электродов заявляемый способ может быть реализован в широком интервале температур, где используются термоэлектрические преобразователи.

Сравнительный анализ с прототипом показал, что предлагаемый способ отличается тем, что падение напряжения на участке образца с трещиной создают и измеряют с помощью двух измерительных электродов из разнородных материалов, генерирующих термо-ЭДС. Для этого между их присоединенными к образцу и свободными концами создают постоянную разность температур.

В известных технических решениях измерительные электроды из разнородных материалов применяются в термопарах, используемых для замера температур, а также в неразрушающих методах контроля для контроля структуры, дефектоскопии, измерения толщин покрытий и определения трещин в сварных соединениях. В термоэлектрических методах роль одного из электродов выполняет исследуемый объект. Принципиальное отличие предлагаемого способа от известных термоэлектрических методов неразрушающего контроля заключается в том, что величина термо-ЭДС генерируемой металлом и разнородными электродами постоянна при Т= const, a изменяется электросопротивление участка цепи (каковым является испытуемый образец), в то время как в известных термоэлектрических методах изменяется величина термо-ЭДС в зависимости от фазового состава, наличия дефектов, структурной неоднородности и т.д. Разнородные измерительные электроды, подсоединенные к образцу, авторы впервые используют в качестве источника постоянного тока для создания падения напряжения на образце.

На чертеже изображена схема устройства для реализации способа. К образцу 1 подсоединяют два разнородных измерительных электрода 2 и 3. Электроды вместе с образцом образуют измерительный спай термопары. Свободные концы электродов (холодный спай) помещают в термостат 4 и соединяют с усилителем 5, который в свою очередь соединяют с регистратором 6.

При реализации способа использовали компактный образец с острым надрезом для испытаний на растяжение типа 3 по ГОСТ 25506-85 толщиной 4 мм из сплава Zr 2,5% Nb. К образцу конденсаторной сваркой подсоединяли измерительные электроды из хромелевой и копелевой проволоки ⊘ 0,5 мм, расположенные по обе стороны трещины. Свободные концы электродов помещались в термостат. Образец устанавливался в захваты испытательной машины 1247П-3/1000, в рабочую зону печи. К образцу прикладывали статическое напряжение, соответствующее коэффициенту интенсивности напряжений К_i=15 МПа м^1/2. Температура на образце поддерживалась постоянной в течение всего периода испытаний и составляла 300 ± 1^оС. Свободные концы электродов помещенные в термостат подсоединялись к усилительному блоку аналогового регулятора температуры Р-133, с выхода которого снимался нормированный выходной сигнал 0-5 mA, который в свою очередь подавался на автоматический самопишущий миллиамперметр типа КСУ-4. Продолжительность испытаний составила 100 часов. За это время распространение трещины по телу образца, замеренное металлографическим методом после окончания испытаний, составило Δ i=0,210 мм. При этом суммарное изменение выходного сигнала, зафиксированное на КСУ-4 составило 1,14 mA при коэффициенте усиления К2 ·10⁴. Порог чувствительности прибора КСУ составляет 0,025 mA, что соответствует пределу чувствительности измерения распространения трещины по описанной схеме ≈5· 10^-3 мм.

Заявляемый объект по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества: чувствительность измерения по заявляемому способу на порядок выше, чем в способе электросопротивления, описанный способ применим в широком интервале температур, определяемом областью использования термоэлектрических преобразователей; устраняется необходимостью принятия специальных мер для компенсации термо-ЭДС, возникающей в местах контакта измерительных электродов с образцом (явление Пелтье), т.к. в качестве источника напряжения используется электродвижущая сила, генерируемая разнородными электродами; значительно упрощена схема устройства для реализации способа, из которой исключен источник стабилизированного напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель - повышение точности достигается тем, что в способе измерения распространения трещин в токопроводящих образцах, заключающемся в том, что измеряют падение напряжения на участке образца с трещиной с помощью двух измерительных электродов, присоединенных к образцу по обе стороны трещины и используют его величину в качестве информативной, используют измерительные электроды из разнородных материалов и между их присоединенными к образцу и свободными концами создают постоянную разность температур. 1 ил.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ТРЕЩИН В ТОКОПРОВОДЯЩИХ ОБРАЗЦАХ, заключающийся в том, что измеряют падение напряжения на участке образца с трещиной с помощью двух измерительных электродов, присоединенных к образцу по обе стороны трещины, и используют его величину в качестве информативной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, используют измерительные электроды из разнородных материалов и между их присоединенными к образцу и свободными концами создают постоянную разность температур.