Способ неразрушающегося контроля параметров слоистых сред Советский патент 1982 года по МПК G01R27/26 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к технике неразрушаквдего контроля параметров условно плоских границ раздела слоистых сред(расстояние от поверхности контроля до условно плоской границы раздела или среднее значение градиента электрофизического параилетра в переходном слое).

Известны способы контроля параметров границ раздела, которые основаны на измерении реакций взсшмодействия поля с контролируемой неоднородной средой при различных распределениях напряженности в последней, по.- лучаемых, например, изменением глубины проникновения поля в исследуемый материал 1. Недостаток способов - невысокая точность контроля.

Известен также емкостный способ определения параметров материала, основанный на измерении характеристик заполненного исследуемым материалом измерительного, конденсатора при двух глубинах проникновения электрического поля в материал. Осуществляя пер 1одическое изменение глубины проникновения поля в исследуемый материал между двумя крайними значениями, снимают. аМплитудно-врёменную осциллотрамму параметров конденсатора в . эталонной однородной и в исследуемой среде и по характеристикам обеих осциллограмм определяют искомые диэлектрические и геометрические параметры fZ) .

Однако щхи осуществлении контроля возникают затруднения в разделении эффектов относительной деформации

10 поля в неоднородной среде и модуляции доля по глубине, возникают аддитивные и мультипликативные составля;ницие методической погрешности измере ния,.что-обуславливает снижение точ-15ности .

Кроме того, так как регистрируется величина пропорциональная интегральному значению полного потока поля, а не плотности вго распределения,

20 возможны значительная степень неоднозначности интерпретации результатов и уменьшение точности контроля.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

25

Цель достигается тем, что согласно способу неразрушакяцего контроля параметров слоистых сред, включающе- , му определение изменения глубины проникновения электрического поля в ис30следуемый материал и регистрацию сигнаша на выходе измерительного прибора, дополнительно формируют три последовательных дискретных значения глубины проникновения поля в исследу емый материал, при этом величину потока поля поддерживают постоянной, затем регистрируют составляющие потока поля. На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ; На фиг 2 - электри ческая схема применяемого емкостного первичного преобразователя. Устройство для неразрушающего кон роля состоит из емкостного первичног преобразователя 1 с дискретно задава емой от блока 2 управления глубиной проникновения поля в объект контроля Блок управления воздействует также на источник 3 импульсного напряжё.ния, осуществляя путем изменения уровня подводимого напряжения стабилизацию общей величины потока поля в исследуемой среде. Сигнал-отклик, получаемый от емкостного первичного преобразователя 1 при импульсном воздействии, представляет сббой длительность выходного импульса, который поступает на вход преобразователя 4 временного интервала в код, последний соединен с блоком 5 операргивной памяти и индикации. Емкостной первичный преобразователь состоит из диэлектрического основания б с напыленными на него концентрическими электродами: центральным высокопотенциальным электродом 7 соединенным с источником 3 импульсно го напряжения, модулирукядим электродом 8, соединенным с цепью модуляции „глубины проникновения поля в объект контроля и низкопотенциальными элект родами 9, соединенными резистивными элементами 10 посредством переключателей 11 с емкостным накопителем 12 на инвертируклцем входе операционного усилителя 13. Выход операционного усилителя 13 соединен с формирователем 14 выходного сигнала. Переключателями 11 резистивные элементы 1C по сигналам от блока 2 управления могут подключаться к эквиваленту входного оспротивления усилителя 15. Ком мутация переключателей 16 в цепи модулируоцего электрода 8 также выпол няется по сигналам от блока 2 управления, Способ осуществляют следунидим образом. На поверхность объекта контроля устанавливают емкостный первичный преобразователь 1, обеспечивая на время контроля постоянство контактных условий измерительных электродов с исследуемой средой. Исходное положение переключателей соответствует указанному на-фиг. 2. При этом глуби на проникновения поля в исследуамлй материал максимальна, амплитуду импульсного напряжения устанавливают минимальной, а длительность прямоугольного импульса напряжения выбирают больше времени установления электрического поля в контролируемой среде. Импульсное воздействие может быть сформировано в виде одиночного импульса или пачки импульсов по сигналу от блока 2 управления. По окончании действия импульсного напряжения переключают цепь рёзистивного элемента с входа емкостного накопителя 12 на эквивалент входного сопротивления усилителя 15, а реверсивный- счетчик преобразователя временного интервала в код - в режим вычитания и вновь формируют импульсное воздействие. Результат измерения лервой составляющей потока поступает в регистр памяти блока 5 оперативной памяти и индикации. Таким образом, с помощью преобразователя 4 временного интервала в код и блока 5 оперативной памяти и индикации регистрируют все m составляющих полного потока поля, после чего уменьшают глубину проникнове,ния поля в исследуемый материал на дискретную величину, увеличивают амплитуду импульсного напряжения, обеспечивая постоянство полного потока поля, после чего вновь определяют все m составляющих потока. Указанную последовательность операций повторяют для минимальной глубины проникновения поля в исследуемый материал . Расчет искомых, параметров по составляющим потока проводят следующим образом. В случае однопараметрового контроля искомый параметр определяется по показателю относительной деформации поля Я, который рассчитывают По формуле гп . у- |Ц1 «ы } ) ) m 1%)%+1) где - i-я составляющая потока при п-см дискретном значении глубины проникновения поля (п 1,2,3), m - число составляющих полного потока поля. При осуществлении, например, двух параметрового контроля при изменении расстояния h от границы раздела сред до поверхности контроля и коэффициента отражения для выбранного класса объектов контроля предварительно строится модель поля в системе первичный преобразователь - объект контроля. Задача решается на ЭВМ и определяются значения f (Ь, } для ряда дискретных значений h при постоянн значении , затем расчет повторяют для ряда дискретных значений Д при постоянном значении h. Вычисленные значения р (h, А ) используют для определения весовых ко эффициентов а 11 И 41 Tf Ti. t - .i - ранном диапазоне изменения h,А . При оперативном двухпараметровом неразрушаюсцем контроле последовател но отгоелеляют но определяют m ) Ч(п-) Чп) т Srnnr i()l Т Vi/ i fc; i(n) Л (п41) h (() a искомые параметры b, А - из уравненияа% h + 1 - , а.} h + 1 - Яц. Поскольку информативный параметр f инвариантен к изменениям коэф фициента передачи измерительного кан ла и обеспечивает практически полное исключение аддитивно-мультипликатив ных погрешностей неразрушающего конт роля, возможна реализация автомати-зи t)OBaHHoro неразрушающего контроля с высокой точностью несложным микропроцессорным устройством, в микропрограмму которого введены весовые в вы коэффициенты, предварительно расс-.итанные на ЭВМ. Предлагаемый способ применим, при условии соответствующей модификации первичных преобразователей, для неразрушаквдего контроля с использованием других проникающих физических полей. Способ может быть применен также в технических средствах дистанционной идентификации объектов в оптически непрозрачных средах. Формула изобретения Способ неразрушающего контроля параметров слоистых сред, вклк1чакадий определение изменения глубины проникновения электрического поля в исследуеьий материал и регистрацию сигнала на выходе измерительного прибора, от л и ч аю щ ии -с. я тем, что, с целью повышения точности контроля, дополнительно формируют три последовательных дискретных значения гйубины проникновения поля в исследуеюлй материал, при этом величину потока j поля поддерживают постоянной, затем регистрируют составляющие Потока поля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 440614, кл. G 01 R 27/26,25.05.72. 2.Авторское свидетельство СССР № 425132, кл. G 01 R-27/26,23.03.71.

г

-2

/Л /