Способ измерения параметров электропроводных объектов и устройство для его реализации Советский патент 1980 года по МПК G01N27/86 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И УСТРОЙСТВО .ЦЛЯ ЕГОРЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быт использовано для измерения параметров электропроводньох тел, а именно электропроводности, толщины и т.д. Известен способ измерения параметров электропроводных объектов, заключающийся в том, что в объекте контроля возбуждают вихревые токи различных частот, выделяют с помощь фильтров переменные сигналы на соответствующих частотах, преобразуют их в постоянные напряжения, получают с помощью решающего устройства суммарный сигнал и по еговеличине судят о контролируемых параметрах Недостаток известногоспособа со стоит в низкой точности измерений, обусловленной необходимостью преобр зований сигналов переменного напряж ния в постоянные и выполнения математических операций с сигналами пбс янных напряжений. Наиболее близок по технической сущности к изобретению способ измерения параметров электропроводных объектов, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразова теля в объекте возбуждают вихревые токи и по величине их магнитного поля в зоне контроля судят об измеряемых параметрах объекта 2J . Способ осуществляется устройством, содержащим последовательно включенные генератор, вихретоковый преобразователь и блок обработки и индикации сигналов З . Недостаток известного способа состсзйт в ТОЧНОСТИ измерений, так как изменение эквивалентного диаметра преобразователя; используемого в известном способе и устройстве для его осуществления, не позволяет изменять желаемым образом характеристики преобразов ателей. Целью настоящего изобретения является повышение точности измерений параметров электропроводных объектов. Цель в способе достигается тем, что в зоне контроля дополнительно возбуждают сигналами той же частоты вихревые токи, которые, циркулируют по своим контурам, не совпадающим частично или полностью с контуром первичных вихревых токов и между собой, фазы и амплитуды этих токов регулируют до получения оптимальных условий измерения, а о параметрах объекта судят повеличине результиру10п1е17О Сиг-нала измерительной обмотки вихревого преобразователя.

Отличие устройства, реализующего настоящий способ, состоит в том, что оно снабжено амплитудно-фазовыми регуляторами, а вихретоковый преобразователь выполнен в виде нескольких включеннЕлх параллельно возбуждакяцих обмоток разного диаметра, с каждой из-которых последовательно включен амплитудно-фазовый регулятбр.

На фигЛ представлен пример блоксхемы устройства, реализуницего спо,соб; на фиг. 2 и- фиг. 3 - зависимости сигнала вихретокового преобразователя, поясняющие сущность предлагаемого способа.

Устройство содержит генератор 1, амйлитудно-фазовые регуляторы 2, 3 и .4 тока возбуждения, вихретоковый преобразователь 5, выполненный в виде возбуждающих катушек 6,7 и 8 индуктивности и измерительной катушки 9, блока 10 обработки и индикации, выnojikeHHoro, например, в виде компенсатора 11, схемы 12 обработки сигнал и индикатора 13.

Выход генератора 1 через регуляторы 2, 3 и 4 соединен с катутиками б, 7 и 8 преобразователя 5. Катушка 9 соединена с блоком 10, на входе которого стоит компенсатор 11. Компенсатор 11, схема 12 и индикатор -13 соединены последовательно. Количество возбуждающих катушек может быть увеличено до необходимой величины. .Соответственно увеличивается и количество амплитудно-фазовых регуляторов.

Устройство работает следующим

образом.-- --J:.---. -

Генератор 1 питает возбуждающие катушки б, 7 и 8 преобразователя 5 токами, амплитуда и фаза которых регулируется спомощью амплитуднофазойах рёгулят6р6;в 2, 3 и 4. Каждая

3 возбуждающих катушек наводит Ж

. электропроводящем объекте 14 вихрё -. вые токи, циркулирующие по различным контурам, так как диаметры возбуждающих катушек различны. Амплитуда и фаэы этих -токов определяются амплитудами и фазам токов в сйответсТвуюЩИ5{ возбуждающих катушках б, 7 и 8. Результирующее магнитное поле вихревых токов наводит в измерительной кат5шке 9 напряжение, которое поступает М 1ходк6ммутатора 11 блока 10 вычитающего из напряжения измерительйЬй катушки 9 напряжение холостого хода. С выхода компенсатора 11 напря жение, 3 ависящее уже только ЪТНа рамётров объекта 14, поступает-на вход схемы 12 и с ее выхода - на индикатор 13.

На фиг. 2 представлена диаграмма, поясняющая. сущность формирований нала вихретокового преобразователя 5 Для упрощения рассмотрены только

748233

сигналы, обусловленные результирующим полем вихревых токов, задаваемых катушками б и 7.

Сигнал преобразователя 5, обусловленный возбуждающим полем катушки б, при изменении параметра (где R - радиус возбуждающей обмотки б. Ц; - частота тока возбуждения, 6 и JJ - соответственно электропроводность и магнитная проницаемость ма;териала изделия 14,}о (магнитная постоянная) изменяется по линии 15. В то же время сигнал, обусловленный возбуждающим полемкатушки 7, изменяется по линии 16, которая для наглядности повернута на 180°. Если контролируемый.объект имеет электропроводность &, тогда на измерительную обмотку 9 соответственно наведутся напряжения {J, и LJj,, которые в.сумме дадут результирующее напряжение Uj. Угол между напряжениями 0., и U может регулировагься с помощью изменения разности фаз между, соответствующими токами возбуждения с помощью амплитудно-фазовых регуляторов 2 и 3. Эти же рагуляторы 2, 3 задают, и соотношение амплитуд напряжений О., и 02. Регулируя токи возбуждения по ампли- , туде и фазе, можно добиться получения характеристик желаемого вида. Так, например, на фиг. 3 представлен, случай преобразования годографа вектора Оу в прямую линию (из фиг.2), что позволяет отстроиться амплитудно-фазовым способом от вариации электропроводности б при широких пределах ее изменения, для измерения других параметров объекта, например толщины.

Таким образом, предложенный способ ,й устройство для его реализации позволяют повысить точность изме Зений за счет получения зависимостей вихретокового преобразователя с требуемыми свойствами. При этом изменения зависимостей осуществляютсяне за счет изменения кoнcтpyктивныk параметров преобразователя, а путем регулировки электрических величин, а именно. амплитуд и фаз токов возбуждения в соответству-; ющих катушках преобразователя, что весьма просто.

Формула изобретения

1. Способ измерения параметров ., . электропроводных объектов, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобра:зователя в объекте возбуждают вихревые токи и по величине их магнитного доля в зоне контроля судят об измеряемых параметрах объекта,отличающий с я тем, что, с целью повышения.точности измерения, в зоне контроля дополнительно возбуждают с.игналами той же частоты вихревые токи,которые циркулируют по своим контурам, не совпадающим частично или полностью с контуром первичных вихревых токови между собой, фазы и амплитуды этих токов регулируют до получения оптимальных условий измерения, а о параметрах объекта судят по величине результирующего сигнала измерительной обмотки вихревого преобразователя.

2. Устройство, реализующее способ по п.1,содержащее последовательно соединенные генератор, .вихрётоковый преобразователь и блок обработки и индикации сигналов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено амплитудно-фазовыми регуляторами, а вихрётоковый преобразователь выполнен в виде нескольких включенных параллельно возбужданнцих обмоток разного диаметра, с каждой из которых последовательно включен амплитудно-фазовый регулятор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Методы неразрушающих испытаний, под ред. Р.Шарпа. М., Мир, 1972, с.371-379, фиг.10, 11.

2. Авторское свидетельство СССР 271087, кл. G 01 N 27/00, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР . 292057, кл. G 01 В 7/04, 1970 (прототип),

WW-. л- .«aiTi iVi

-ImUf

2m V,

I g

ReU,

Риг.г