Способ электромагнитного контроля электропроводящих изделий Советский патент 1983 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится: к неразрушаюшему контролю и может быть исполь- зовано при разбраковке различных ИЗделий по величине удельного .сопротивления.

Известен способ электромагнитного контроля.электропроводящих объектов, эаклк)чающийся в возбуждении в контролируемом изделии с помощью накладного преобразователя вихревых токов, перемещении преобразователя по нормали к изделию до момента достижения фазы выходного напряжения заданного значения и измерении другого выходного параметра преобразователяунапример iамплитуды,по которому определяют контролируемый параметр изделия 1.

Наиболее .близким по .технической: сущности к изобретению является способ электромагнитного контроля параметров электропроводящих изделий, заключающийся в поддержании постр янства фазы выходного напряжения накладного трансформаторного вихрётокового преобразователя с дифференциально включенными измерительными обмотками путем изменения частоты тока, задающего первичное магнитное поле при последовательной установке преобразователя на эталонное и

контролируемое изделие, и измерении величины измененной частоты возбуждающего тока, по которой определяют контролируемый параметр изделия 2 .

Недостаток способа заключается в низкой точности измерений..

Цель изобретения . - повышение .точности измерений.

Поставленная цель достигается тем,

10 что согласно способу электромагнитного контроля параметров.электропроводящих изделий сначала вихретоковый преобразователь перемещают по нормали к эталонному изделию в.диапа15зоне, равном удвоенному значению допустимых колебаний зазора между изделием и преобразователем, изменяют параметры компенсирующего напряжения , суммируют с выходным на20пряжением преобразователя, причем изменения проводят до тех пор, пока фаза выходного напряжения блока пре образователь-компенсатор не будет совпадать в крайних и средней точках диапазона перемещения преобразователя, затем вихретоковый преобразователь дважды устанавливают на контролируемое изделие, изменяя в каждом такте частоту задающего тока до мо30мента равенства фаз выходных напряжений блока преобразователь-компенсатор значению фазы напряжения, сфор мированного при установке преобразователя на эталонное изделие, а в последнем такте измерения перемещают преобразователь по нормали к контро лируемому изделию на расстояние, ра ное величине допустимого изменения зазора, измеряют полученные частоты вычисляют их среднее арифметическое значение и по нему определяют контролируемый параметр. На чертеже приведена блок-схема устройства для реализации данного способа. Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 синусоидального тока, накладной трасформа торный вихретоковый преобразователь 2 с возбуждающей обмоткой 3 и дифференциально включенными измеритель ными обмотками 4 и 5, компенсатор б начального напряжения преобразовате ля 2 и усилитель-ограничитель 7 основного канала, к выходу генератора 1 подключены также соединенные последовательно усилитель-ограничитель 8 дополнительного канала, фазовращатель 9, фазовый детектор 10-, к информационному входу которого подключен выход усилителя-ограничителя 7, сумматор 11, к второму вхогду которого подключен источник 12 опорного напряжения, усилитель 13 и частотный модулятор 14, управляющий работой генератора 1. К выходу генератора 1 подключены также соединенные последовательно цифровой частотомер 15, коммутатор и три регистра 17-19. Между выходами регистров 18 и 19 включен сумматор 20. Способ реализуют следующим образом. Вихретоковый преобразователь 2 п мещают на эталонное изделие (на чертеже не показано) с известным зн чением удельного электрического сопротивления р. Устанавливают частоту f генератора 1 в области, соответствующей максимальному отвощению чувствительностей фаз выходны напряжений преобразователя к удельн му электрическому сопротивлению изделий и зазору. Для преобразователей с дифференциально измерительными обмотками частота выбирается из условия . (52 r22;7f / /p «/,ff, гДе O-VH/« , г - средний радиус возбуждающей обмотки 3 преобразователя 2 . Последовательно перемещая преобразователь по нормали к эталонному зделию на расстояние, равное удвоенному диапазону возможных колебаний зазора, и изменяя при каждом перемещении параметры компенсирующего напряжения, например амплитуду и/или фазу, добиваются равенства показаний на выходе фазового детектора 10 в крайних и средней точках диапазона перемещения. При этом зависимость фазы выходного напряжения от зазора на частоте f имеет форму, близкую к синусоидальной. С помощью фазовращателя 9 поворачивают вектор опорного напряжения на угол, при котором выходное напряжение фазового детектора 10 и выбранные напряжения источника 12 опорного напряжения равны. При этом на выходе сумматора 11 формируется сигнал, равный нулю. Частота генератора 1 f измеряется частотомером 15 и поступает через коммутатор 16 в регистр 17. Вихретоковый преобразователь устанавливают на контролируемое изделие (на чертеже не показано) с удельным электрическим сопротивлением При этом изменяется фаза выходного напряжения компенсатора б, а на выходе сумматора 1 формируется сигнал, отличный от нуля, который через усилитель 13 и частотный модулятор 14 управляет частотой генератора 1 до тех пор, пока выходные напряжения фазового детектора 10 и источники 12 опорного напряжения не сравняются. Однако, если преобразователь 2 был установлен на контролируемое изделие с зазором, то изменение частоты f происходит на величину л. + af-i, где uf - изменение частоты, связанное с различием pg и Л - ощибка в изменении частоты, определяемая величиной кривизны годографа выход. ного напряжения преобразователя ,2 от зазора. Таким образом, частоты выходного напряжения будут равны f 2 f + . Чтобы исключить ошибку, измерения на контролируемом изделии проводятся дважды, причем в последнем такте преобразователь устанавливают над изделием на расстоянии, равном величине диапазона допустимых колебаний зазора и в каждом такте изменяют частоту возбуждающего тока до момента получения нулевых сигналов на выходе сумматора 11. Частота выходного сигнала генератора 1 в последнем такте измерения равна f3 f1+лf-4f2, где Л± - ошибка в изменении часто ты, определяема я величино зазора. Так как измерения проводят на зазорах, отличающихся на величину за данного диапазона.колебаний переме щений преобразователь 2, то в силу симметричности сформированной за.висимости фазы выходного напряжени компенсатора 6 от зазора величины «, 12.оказываются весьма близкими по вел (ЧИне. Частоты f и f измеряются частотомером 15 и через коммутатор записываются в регистры 18 и 19 в виде f2/2 и f3/2, Таким образом, в сумматоре 20 получается частота 4 f2/2- f3/2 ifi+df, не зависящая от колебаний преобразователя 2 в заданном диапазоне из менений зазора. При зтом величина р определяется в виде P2-P-T /V Выбрав величину р такой, что f-r/fl -o где п О,1,2 ,. . ., получаем Рг - 4Предлагаемый способ позволяет в диапазонах ft 10-20 и ci 0,05-0.,4 повысить точность измерений f почти в три раза (h - расстояние между первичным преобразов телем и контролируемым изделием), Формула изобретения Способ электромагнитного контро ля параметров электропроводяпщх из делий, заключающийся в поддержании постоянства фазы выходного напряжения накладного трансформаторного вихретокового преобразователя с дифференциально включенными измеригтельными обмотками путем изменения частоты тока, задающего первичное магнитное поле при последовательной установке преобразователя на эталонное и контролируемое изделие, и измерении величины измененной частоты возбуждающего тока, по которой определяют контролируемые параметры изделия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, сна,чала вихретоковый преобразователь перемещают по нормали к эталонному изделию в диапазоне, равном удвоенному значению допустимых колебаний зазора между изделием и преобразователем, изменяют параметры компенсирующего напряжения, суммируют с выходным напряжением преобразователя, причем изменения проводят до тех пор, пока фаза выходного напряжения блока преобразователь-компенсатор не будет совпадать в крайних и средней точках диапазона перемещения преобразователя, затем вихретоковый преобразователь дважды устанавливают на контролируемое изделие, изменяя в каждом такте частоту задающего тока до момента равенства фаз выходных напряжений блока преобразователькомпенсатор значению фазы напряжения, сформированного при установке преобразователя на эталонное изделие, а в последнем такте измерения перемещают преобразователь по нормали к контролируемому изделию на расстояние, равное величине допустимого иэиенения зазора, измеряют полученные частоты, вычисляют их среднее арифметическое значение и по нему опре деляют контролируемый параметр. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 669232, кл. G 01 N 27/86, 1978. 2.Журавель Ф.А., Соболев B.C. Бесконтактные измерения удельного сопротивления материалов с получением результатов в цифровом виде,РЖ Автометрия, 1969, № 6, с.ЮЗ107 (прототип).