Электромагнитный способ измерения удельной электрической проводимости изделий

Электромагнитный способ измерения удельной электрической проводимости изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего к:онтрол я и может использоваться для измерения удельной электрической проводимости неферромагнитных проводящих изделий. Цель изобретения - повышение точности за счет подавления влияния изменений зазора. Способ;.измерения удельной электрической проводимости изделий заключается в том, что накладной вихретоковый преобразователь устанавливают над эталонным и контролируемым изделиями с тремя фиксированными значениями зазоров, измеряют для каждого значения зазора ортогональные составляющее выходных напряжений вихретокового преобразователя , определяют отношение приращений ортогональных составляющих для двух пар зазоров: максимальный средний и средний - минимальный, изменяют частоту возбуждающего тока. до равенства полученных отношений и используют полученное значение частоты для определения удельной электрической проводимости изделия.2ил. V g to to СП ND

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AВторСном СвидктельСтвм ти эа счет подавления влияния изменений зазора. Способ измерения удельной электрической проводимости иэделий заключается в том, что нак- . ладной вихретоковый преобразователь устанавливают над эталонным и контролируемым изделиями с тремя фиксированными значениями зазоров, измеряют для каждого значения зазора ортогональные составляющие выходных напряжений вихретокового преобразователя, определяют отношение приращений ортогональных составляющих для двух пар зазоров: максимачьный средний и средний — минимальный, изменяют частоту возбуждающего тока. до равенства полученных отношений и используют полученное значение частоты для определения удельной электрической проводимости иэделия. 2 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3818270/25-28 (22) 27.11 ° 84 (46) 30.03.86. Бюл. Р 12 (71) Куйбьппевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им. акад. С.П. Королева .(72) А.Б. Евстигнеев, В.Н. Буров и Ю.С. Дмитриев (53) 620.179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

R3 996929, кл. G 0) N 27/90, 1981. (54)ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ИЗГ)ЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИГ10СТИ ИЗДЕЛИЙ (57)Изобретение относится к области нераэрушающего контроля и может использоваться для измерения удельной электрической проводимости неферромагнитных проводящих изделий.

Цель изобретения — повышение точнос„„SU„„1221572 A ц1) g G 01 N 27/20

1 12215

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля и может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости неферромагнитных проводящих иэделий с IIQBbttlleHHoH точностью в условиях значительных изменений зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемьы изделием.

Цель изобретения — повышение точ- 10 ности измерения за счет подавления влияния изменений зазора.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — годографы относительного вносимого напряжения накладного трансформаторного вихретокового преобразователя в функции обобщенных параметров

2R — p =11 ыр,4,, где h — зазор между вихретоковым преобразователем и изделием; R — радиус наибольшей обмотки преобразователя;

Ю вЂ” круговая частота возбуждающего тока преобразователя; =4 1 .10 I í/è магнитная постоянная; б — удельная электрическая проводимость изделия.

Устройство содержит функциональный генератор 1 с регулируемой частотой выходного сигнала, подключенный через управляемый коммута тор 2 к возбуждающим обмоткам сис— темы идентичных (с равными радиусами обмоток) трансформаторных вихретоковых преобразователей 3, 4 и 5, расположенных соосно на растоянии (0,1-0,2)R друг от друга, измерительные обмотки которых через управляемьж коммутатор 6 подсоединены к входу усилителя 7 переменного напряжения, выход которого подключен к рабочим входам синхронных детекторов 8 и 9, опорные входы которых подключены к выходам формирователя

10 опорной системы координат, связанного своим входом с вторым выходом функционального генератора 1 с регулируемой частотой. Выходы синхронных детекторов 8 и 9 через аналого-цифровые преобразователи 11 и

12 подключены к блоку 13 оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), выходы которого присоединены к входам вычислительного устройства 14, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 15 подключен к уп72 2 равлнющему входу функционального генера "opa 1 с регулируемой частотой.

Генератор 16 тактовых импульсов через счетчик 17 подключен к управляющим входам коммутаторов 2 и 6, адресному входу блока 13 ОЗУ и к входу формирователя 18 импульсов записи, выход которого подключен к входу разрешения записи блока 13 ОЗУ.

Выход функционального генератора 1 с регулируемой частотой подключен также через преобразователь 19 частоты в код к входам вычислительного устройства 20 и ОЗУ 21, причем выходы OЗУ 21 и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 22 тоже подключены к входам вычислительного устройства 20, выход которого подключен к информационному входу блока 23 цифровой индикации, к управляющему входу которого подключен выход вычислительного устройства 14, подключенный также через формирователь 24 импульсов записи и переключатель 25 режимов работы устройства к входу разрешения записи ОЗУ 21.

Способ реализуют следующим образом.

Предварительно записывают в ПЗУ

22 численное значение удельной элек-. трической проводимости эталонного образца 6 . Устанавливают систему вихретоковых преобразователей 3. и 5 на эталонный образец с некоторыми установочными зазорами M (на фиг. 2 М = o!.з и представляет собой относительный зазор между нижним вихретоковым преобразователем и контролируемым иэделием). Переключатель 25 режимов работы устройства замыкают, что соответствует режиму работы "Калибровка".

1 енератор 16 тактовых импульсов запускает счетчик 17, формирующий коды управления коммутаторами 2 и

6, которые одновременно являются адресными кодами 13 ОЗУ и используются в формирователе 18 для генерирования импульсов записи. Управляемые коммутаторы 2 и 6 с частотой следования тактовых импульсов поочередно подключают к возбуждающим обмоткам вихретоковых преобразоватедей

3, 4 и 5 выходное синусоидальное напряжение функционального генератора 1 с рсгулируемой частотой, а к их измерительным обмоткам (синхронно с возбуждающими) — вход уси1221572

Р р,„линия отвода обладает кривизной противоположных знаков, что обусловливает следующие свойства функции e(P, a, )

5 О, еспи P = Ро т

P(pg, ) = >О, если /Эр,„ с0, если P P„„ лителя 7 переменного напряжения, что эквивалентно перемещению одного вихретокового преобразователя на фиксированные высоты. Выходные сигналы синхронных декторов 8 и 9, пропорциональные ортогональным составляющим вносимых (выходных) напряжений опрашиваемых вихретоковых преобразователей 3, 4 и 5 (на фиг.2 (Х „, ) Д, (Х „,,), (Х, ) соответственно), преобразуются аналого-цифровыми преобразователями ll и 12 в двоичный код .и записываются в ячейки памяти блока 13 ОЗУ. Опорные напряжения для синхронных детекторов 8 и

9 вырабатывает формирователь 10 опорной системы координат, который запускается импульсным прямоугольным напряжением функционального генератора 1 с регулируемой частотой и формирует пару прямоугольных напряжений, сдвинутых друг относиО тельно друга на 90 и жестко засинхронизированных с напряжением питания вихретоковых преобразователей.

Вычислительное устройство 14, используя информацию, накопленную за три такта работы в ячейках памяти блока 13 ОЗУ, вычисляет функцию вида к„ где . — величина, определяемая отношением коэффициентов преобразования выходных сигналов вихретоковых преобразователей в каналах синхронных детекторов 8 и 9. Функция Ф(P a0) представляет собой разность тангенсов углов наклона прямых, проведенных через точки на комплексной плоскости вносимых напряжений (фиг. 2), соответствующие некоторому значению обобщенного параметра и относительным зазорам и с(г, а и Ы, причем О = Мо о г = "5+ 4 и "

+ 2 и, где ь — относительное расстояние между вихретоковыми преобразователями 3 и 4, 4 и 5. Как следует из годографов вносимых напряжений вихретоковых накладных трансформаторных преобразователей (фиг.2), при некотором оптимальном значении обобщенного параметра P = /3,„ линия отвода становится прямой в диапазоне изменения относительного зазора (0„1... l,03, а при Р Р,„, и г(, .,<)- „„- „„ = Р(,.), "г "> "11

О l5

55 в диапазоне изменения установочйого зазора о =(0,1...(1-2Ы)) .

Функция F(P с,) отличается от P (P, g,) множителем, который в процессе измерений остается практически постоянным. Цифроаналоговый преобразователь 15 преобразует с учетом знака цифровую величину F(p,м,) в напряжение, которое подается на управляющий вход функционального генератора 1 с регулируемой частотой, причем если функция F(p, ж,) положительна, то происходит уменьшение частоты, а если отрицательна — увеличение и, таким образом, происходит приближедца а1шбщенного параметра, Q=g gf, р . Циклы опроса вихретоКовых преобразователей 3, 4 и 5, вычисления функции F(p,в,)и изменения рабочей частоты функциональ; ного генератора 1 продолжаются автоматически, и частота изменяется до тех пор, пока значение функции F(p,g,) на выходе вычислительного устройст ва 14 не обратится в нуль, т.е. о к

p, = и„, ° @ f, p,d„, где 1, — установившееся значение рабочей частоты.

Преобразователь 19 частоты в код производит непрерывное преобразование рабочей частоты функционального генератора 1 в параллельный двоичный код, который поступает на входы вычислительного устройства 20 и ОЗУ 21. Вычислительное устройство

20 осуществляет операцию деления числа, записанного в ОЗУ..21, на числа, коды которых поступают с преобразователя 19 частоты в код, и умножает результат на численНое значение 6,, хранящееся в ПЗУ 22.

В момент равенства нулю функции (P,,) на выходе выччслительного устройства 14 срабатывает формирователь 24 импульсов записи, который через замкнутый переключатель 25 режимов работы устройства посылает импульс на вход разрешения записи

ОЗУ 21, в результате чего в него

1221577 записывается численное значение час- тоты 1, . Одновременно происходит высвечивание показаний блока 23 цифровой индикации, на информационный вход которого поступает вьтходной код вычислительного устройства

20. Так как в режиме калибровки с преобразователя 19 часть в код и

ОЗУ 21 на входы вычислительного устройства 20 поступает код значений частоты 1, то блох 23 цифровой индикации покажет численное значение б . На этом процесс калибровки устройства заканчивается, сущность его заключается в записи в ПЗУ 22 численного значения,г, а в ОЗУ

21 †соответствующе ему значения частоты Переключатель 25 режимов работы устройства размыкают, что соответствует режиму работы "Измерение".

Устанавливают систему вихретоковых преобразователей 3, 4 и 5 на контролируемое изделие с неизвестным значением удельной электрической проводимости G . Работа устройстве осуществлется аналогично процессу калибровки, но в отличие ст него в ОЗУ 21 уже записано значение частоты 1, . В момент равенства нулю выходного цифрового сигнала вычислительного устройства 14 рабочая частота функционального генератора 1 принимает некоторое значение 1 и согласно условию (2) имеем х г ) " 2""4 J

t ã

2 опт

Приравнивая выражения для P) и выразим искомую величину:

1, .з ч эт .1

I - Е

Данную функцию реалирует вычислительное устройство 20, а результат измерения показывает блок 23 цифровой индикации. Изобретение позволяет устранить погрешность, обусловленную колебаниями установочного зазора в некотором диапазоне, определяемом радиусом внешних обмоток преобразователей и ра<:стоянием С между преобразователями,. Например, так как возможный диапазон колебаний отиссительногс установовчнсгс зазора, составляет 0,1... (1-2 ью.), тс при R

6 мм и ьк = 0 3 получим С

1 у А

2 и:. . 1) = 0,9 MM и диапазон возможных колебаний установочного зазора bh =

1 — ((1-2ь )-0, l) Ii = 0,9 мм, при ц — = 10 мм и ьс. = 0,3, C=l 5 мм иЛh = 1,5.

Формула изобретения

Злектрамагнитный способ измерения удельной электрической проводимости изделий, заключающийся в том, что накладной вихретсксвый преобразователь перемещают пс нормали к эталонкому и контролируемому изделиям из меняют частоту возбуждающего тока вихретоксвсгс преобразователя, измеряют значения частот, соответствующие заданному постоянному соотношению параметров вьгхсдных сигналов вихретоковсго преобразователя для эталонного и кантрслируемсгс изделий соответственно, и используют укаэанные значения частот. для определения удель)ной электркческ0й пpGBîäèìoсти контролируемых изделий, о т л и ч а ю— шийся тем. что, с целью.повышения точности измерения за счет подавления влияния изменений зазора, вихретоксвый преобразователь устанавливают над эталснньп и контролируемым изделиями с тремя фиксированными значения)ж зазоров, измеряют для каждого значения зазора ортогональные составляющие выходных напряже-. ний вихретсковогс преобразователя, определяют отношение приращений ортогснальных составляющих для двух пар

""=àçîpîí: максимальный — средний и средний-минимальный, а изменением частоты возбуждающего тока вихретоО кового преобразователя добивают. ся равенства полученных отношений.

1? 2)572

1221572

02

У1

Др

ОР

Opg

ОВн

° 100

Оу

ВНИИПИ Захаз 1605/50

Tap 7?8 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, ч