Способ измерения удельной электрической проводимости Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОВОДИМОСТИ

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может найти применение в разных отраслях машиностроения для дефекто- и структуроскопии металлических изделий. Известны способы измерения удельной электрической проводимости, использующие двойной мост, потенциомет постоянного тока и вихретоковый преобразователь l . Измерения двойным мостом или потенциометром постоянного тока проводятся на специально изготовленных об разцах, обладают низкой производительностью, и применяются, в основно в лабораторных условиях. Наиболее близким к изобретению яв ляется способ измерения удельной-элект рической проводимости,который основан на методе вихревых токов, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя ВТП создают в измеряемом металлическом ; изделии первичное электромагнитное поле, которое „возбуждает в металле вихревые токи, зависящие от удельной электрической проводимости, стру стуры материала изделия и зазора между поверхностью металла и преобразователем. Вихревые токи наводят вторичное поле взаимодействующее с первичным, в результате чего изменяются индуктивность и активное сопротивление ВТП, по которым определяют величину измеряемого параметра. При этом вихретоковый преобразователь включают в резонансный контур, периодически изменяют Один из реактивных элементов контура по синусоидальному закону с частотой, меньшей частоты питающего напряжения, и по полученному амплитудно-модулированному сигналу определяют величину измеряемого параметра 2. Недостатком известного способа является невысокая точность измерений, удельной электрической проводимости немагнитных металлов с низким значением электропроводности. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается за счет того, что в способе измерения удельной электрической проводимости немагнитных металлов, заключамцемся в том, что вихретоковый преобразователь включают в резонансный контур генератора и модулируют сигнал одного из реактивных элементов контура по синусоидальному закону, сигнал одного из реактивных элементов модулируют с частотой, в два раза большей частоты питающего напряжения, а величину индуктивн ти или емкости контура изменяют до момента возникновения в контуре ген рации и по величине индуктивности или емкости в этот момент определяют удельную электрическую проводимость . На фиг. 1 представлены годографы вносимых относительных сопротивлений 0;ШЬдн/№Ьс,резонансного контура (где R .) UBH вносимые акт ное и индуктивное сопротивления кон тура от взаимодействия поля ВТП с контролируемым изделием; ( индуктивное сопротивление контура при удалении изделия; UJ-круговая частота напряжения, питающего контур зависимости от величины обобщенного параметра Ji-С)-/и)б оВихретоковых прео разователей ( где 01 - радиус дреоб разователя, W - частота питающего напряжения, G - удельная электрическая проводимость, р- магнитная постоянная ) при периодическом изме нении величины реактивного элемента контура - емкости С - VO(I с посто янной глубиной -1) 0,3 для одного значения обобщенного параметра зазо ра о(.-0,08 ВТП (гдеа-2 1i/a, Vi - величина зазора между поверхностью контролируемого изделия и преобразователем) и разных начальных (в отсутствии периодического изменения) величинах С,, С, Со регулируемой емкости; на фиг,2 - то же, при разных начальных величинах Ь,) L2., Ь 9, регулируемой индуктив ности j на .фиг, 3 - то же, при периодическом-изменении величины реакти ного элемента контура - индуктивности lj-Vci)c постоянной глубиной л -0,3 для одного значения обобще ного параметра зазора о(.-0,08 и раз ных начальных величинах С , С, С-з, регулируемой емкости; на фиг.4 то же, при разных начальных величинах Ь , . , Ь о, регулируемой индуктивности, на фиг. 5, б - зависимости начальных значении емкости С и индуктивности Ь контура от удельной электрической проводимости СГ при периодическом изменении величины емкости контура и разных значениях обобщенного параметра зазора cL ВТП/ на фиг.7,8 - то же, при периодическом изменении величины индуктивности контура; на фиг .Э блок-схема устройства, oc m ecтвляющего предлагаемый способ. Устройство содержит генераторы 1 и 2 синусоидального напряжения вихретоковый преобразователь 3, включенный в резонансный контур 4, усилитель 5, амплитудный детектор 6 стрелочный индикатор 7. Способ осуществляется следующим образом. Вихретоковый преобразователь 3 устанавливают на поверхность контролируемого материала (,не показанj).., резонансный контур 4 питают напряжением генератора 1,переменным напряжением генератора 2, изменяют сигнал на емкости или на индуктивности резонансного контура 4j. частоту напряжения генератора 2 выбирают в два раза большей частоты напряжения генератора 1. Начинают регулировать начальную величину индуктивности или емкости контура. При возникновении генерации в контуре резко нарастает амплитуда выходного напряжения контура, что отмечается по отклонению стрелки индикатора 7. Определяют величину индуктивности или емкости, при которой возникает генерация в контуре, и по ней судят об измеряемом значении удельной электрической проводимости металлического изделия. Приведенные годографы (фиг.1-4) резонансного контура с вихретоковым преобразователем иллюстрируют зависимость полного сопротивления контура от значения начальной величины его емкости или индуктивности при периодическом изменении одного из реактивных элементов контура с часто-, той, в два раза большей частоты питающего напряжения. Из указанных годографов следует, что при регулировании начальной величины емкости или индуктивности уменьшается активное сопротивление контура, вследствие этого возрастает амплитудная чувствительность контура по удельной электрической проводимости (У . При некотором значении емкости или индук-. тивности активное сопротивление контура становится равным 0. Это свидетельствует о возбуждении колебаний в контуре. В этот момент амплитудная чувствительность контура с ВТП по СТ максимальна. На фиг. 5-8 представлены зависимости начальных значений емкости и индуктивности контура, при которых возникает генерация в контуре, от величины (Т при разных значениях обобщенного параметра зазора oi. ВТП. CorjjacHO данным зависимостям между С 1Л (S , а также Ь и (Т существуют однозначные связи, которые могут быть использованы для измерения низких значений СГ немагнитных металлов, так как. в этом случае чувствительность по О максимальна. Благодаря проведению измерений в момент параметрического возбуждения колебаний в контуре/ когда имеет место наибольшая амплитудная чувствительность резонансного контура с вихретоковым преобразователем по удельной электрической проводимости, повы шается точность измерений для немагнитных металлов с низким значением электропроводности. Формула изобретения Способ измерения удельной электрической проводимости немагнитных металлов., заключающийся в том, что виз ретоковый преобразователь .включают в резонансный контур генератора и модулируют сигнал одного из реактивных элементов контура по синусоидальному закону, О..Т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыше ния точности измерения, сигнал одно го из реактивных элементов модулиру 7о ют с частотой, в два раза большей частоты питающего напряжения, а величину индуктивности или емкости контура изменяют до момента возникновения в контуре генерации и по величине индуктивности или емкости в этот моменг определяют удельную электричест кую проводимость. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Наумов Н.М. и др. Резистометрический неразрушающий контроль деформируемых алюминиевых сплавов. М., Металлургия, 1974, с. 119-120. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2622359/25-28, кл. G 01 N 27/90, 1978 (прототип.

,„2

j--, /Л

. llf o I

фиъ.З