Способ бесконтактного измеренияэлЕКТРОпРОВОдНОСТи и МАгНиТНОй пРО-НицАЕМОСТи пРОВОдящиХ ОбРАзцОВ Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов и изделий, конкретнее к методам определения электрических и магнитных параметров проводящих образцов. Известен способ бесконтактного измерения электропроводности, заключающийся в измерении фазового угла между сигналом возбуждающей катуш ки и сигналом измерительных катушек по величине которого судят об удель ной электрической проводимости объекта. При этом, зазор между измерительной головкой и поверхностью объ екта регулируется до тех пор, пока фаз.овый угол между сигналами не буде минимальным l . Основными недостатками этого способа являются необходимость градуировки измерительной головки по эталону, необходимость регулировки зазора, ограниченность измеряемых характеристик. Известен другой способ бесконтакт ного измерения электропроводности и магнитной проницаемости проводящих образцов, включающий возбуждение в образце вихревых токов переменным м нитным полем, создаваемым проходной катушкой возбуждения и измерение па раметров электрической цепи . Такими параметрами являются активное и реактивное сопротивления катушки. Зная собственное активное и реактивное сопротивление катушки, находят значения их приращений, так называемых вносимых активного и реактивного сопротивлений. Затем на основании множества экспериментальных данных и аналитических зависимостей строят годографы, т. е. кривые геометрических мест точек конца вектора полного сопротивления катушки с исследуемым образцом на комплексной плоскости сопротивлений в функции различных параметров образца. Относительная сложность этого способа связана с необходимостью построения множества годографов. Кроме того, диапазон измеряег ых параметров ограничен областью возможного разделения сигнала катушки возбуждения. Цель изобретения - расширение диапазона измерений. Достигается это тем, что в способе измерения электропроводности и магнитной .проницаемости проводящих образцов, включакщем возбуждение в образце вихревых токов переменным магнитным полем, создаваемым катушкой возбуждения, и определение параметров ее электрической цепи, определяют отнсядение напряжения на катушке возбуждения к току, протекающему через нее а также угол сдвига фаз между ними, затем определяют индуктивность и ак гивное сопротивление катушки возбуждения без образца, определяют нормированный магнитный поток в образце и тангенс угла сдвига фаз между магнитными noTOKciMH в образце и вне его, с Последукяцим определением электропрово ности и магнитной проницаемости, при этом нормированный магнитный поток в образце определяют по формуле V.)J(-V«), ц- нормированный магнитный по ток в образце, в комплексн форме} (S} - циклическая частота; L - индуктивность катушки возбуждения без образца; R - активное сопротивление катушки возбуждения без обра ца; - коэффициент заполнения; Q - угол сдвига фаз между напряжением на катушке возбуждения и протекающим через нее током. На фиг. 1 изображена схема устрой ства для реализации способа; на фиг приведены графики, зависимости между тангенсом угла сдвига фаз между маг нитными потоками в объекте и вне его VtgM) и обобщенным параметром у и зависимости между параметром К и обобщенным параметром у. Устройство (.см. фиг. 1) содержит проходную катушку возбуждения 1, в которую помещают, проводящий образец 2. В цепь катушки возбуждения включены амперметр 3, вольтметр 4 и фа;3ометр 5. График 6 (cMv .фиг. 2) выражает зависимость между у rtT/y (-V 6-iw

где а - радиус образца;

- глубина проникновения переменного магнитного поля; Jbi - относительная магнитная

проницаемость образца; д - магнитная постоянная; 0 - электропроводность образца; Ci) - циклическая частота переменного магнитного поля. График 7 (см. фиг. 2) выражает зависимость между К и у.

..Qg.H fijlfi.

.г - .

Формула изобретения

Способ бесконтактного измерения электропроводности и магнитной проницаемости проводящих образцов, вклю

чающий возбуждение в образце вихревых токов переменным магнитным полем, создаваемым катушкой возбуждения и определение параметров ее электрической цепи, отличающийс я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, определяют отношение напряжения на катушке возбуждения к току, протекающему через нее,

а также угол сдвига фаз между ними. где а - радиус катушки возбуждения 1 Определение электрических и магнитных параметров проводящих образцов производится следующим образом. В проходную катушку возбуждения 1 помещают проводящий образец 2. Пропуская по катушке 1 переменный ток, с помощью амперметра 3 и вольтметра 4 измеряют отношение напряжения и тока, а с помощью фазометра 4, определяют угол сдвига фаз между ними. Затем определяют индуктивность и активное сопротивление катушки возбуждения 1 без образца 2. Представляют полученные значения в следукщие выражения« (,,N,-Vnr, ) где 4 б н нормированный магнитный поток в образце 2. .o 5in%-(l-t) - Sin%-№L(l-t) где -P-, - угол сдвига фаз между магнитными потоками в образце 2 и вне его. Определяют и tg ML, После этого из зависимости 6 (см. фиг. 2) находят величину обобщенного параметра у, определив которую, по зависимости 7 см, фиг. 2) находят величину параметра К. Имея величину параметра К, определяют относительную магнитную проницаемость образца 2 Фо6-.1 Затем, подставляя ее значение в формулу 11) для обобщенного параметра у, определяют удельную электрическую проводимость (электропроводность) образца 2 Г .аз(6) затем определяют инуктивность и активное сопротивление катушки возбуждения без образца, определяют нормированный магнитный поток в образце и тангенс угла сдвига фаз между магнитными потоками в образце и вне его с последующим определением электропроводности и магнитной проницаемости, при этом нормированный магнитный поток в образце определяют по формул %5. V« Ul-tH(- 0.sCf,-R), где фд - нормированный магнитный поток в образце, в компле сной форме} tA - циклическая частота; L - индуктивность катушки возбуждения без образца; R - активное сопротивление катушки возбуждения без образца;( - коэффициент заполнения; Vg- угол сдвига фаз между на пряжением .на катушке возбуждения и протекакщим через нее током. Источники информации, ятые во внимание при экспертизе .Патент США 3936.734, G 01 R 33/12, 1976. . Неразрушанвдий контроль метали изделий, под ред. Г. С. Самойч. - М.: Машиностроение, 1976, 24-228.

Фиг. 1