Способ измерения коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов и устройство для его реализации

Способ измерения коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов и устройство для его реализации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов электромагнитным методом при измерении анизотропии электрической проводимости немагнитнь1х проводящих материалов. Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности измерений за счет измерения разности фаз радиальной составляющей вектора напряженности магнитного поля. Вихретоковый преобразователь , размещенный на поверхности контролируемого изделия, регистрирует напряженность магнитного поля, причем измерительные катушки, включенные встречно с компенсационными , регистрируют разностную составляющую магнитного поля. Опорный сигнал о величине магнитного поля снимается со вспомогательных катушек 13 и 14, а падение напряжения на резисторе 15 обратной связи позволяет стабилизировать сигнал возбуждения от генератора 1 гармонического напряжения. Так как четверки као (Л со ел 00 00 00 Фиг

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО).1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 С 01 м 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3944997/25-28 (22) 19.08.85 (46) 07.06.87. Бюл. 9 21 (71) Физико-механический институт им Г.В.Карпенко (72) В.И.Гордиенко, Б.И.Колодий, В.Г:Рыбачук и А.Я,Тетерко (53) 620.179.!4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 711493, кл. Я 01 M 27/90, 1979.

Гораздовский Г.Я., Татарников В.М.

Индукционное измерение реологических

/ напряжений в магнитных материалах.—

"Дефектоскопия", 1973, Р 5, с. 30-38. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА

АНИЗОТРОПИИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦ151 (57) Изобретение относится к области нераэрушающего контроля материалов электромагнитным методом при из"

„„SU„, 1315888 А1 мер ении анизотропии электрической проводимости немагнитных проводящих материалов. Целью изобретения является повышение точности и разрешающей способности измерений за счет измерения разности фаз радиальной составляющей вектора напряженности магнитного поля. Вихретоковый преобразователь, размещенный на поверхности контролируемого изделия, регистрирует напряженность магнитного поля, причем измерительные катушки, включенные встречно с компенсационными, регистрируют раэностную составляющую магнитного поля. Опорный сигнал о величине магнитного поля снимается со вспомогательных катушек 13 и 14, а падение напряжения на резисторе 15 обратной связи позволяет стабилизировать сигнап возбуждения от генератора 1 гармонического напряжения ° Так как четверки ка1315888 тушек разнесены на угол К/2, то изме- сигналы вычитаются в блоке 21 вычирение фазового сдвига ооуществляется тания, и результирующая величина одновременно в двух точках. После отображается индикатором 23, 2 с.z;. е усиления и измерения фазового сдвига ф-лы, 2 ил.

5 !

0 !

45!

Изобретение относится к электроизмерениям, в частности к неразрушающему контролю параметров материалов электромагнитным методом, и может быть использовано для измерения коэф. фициента анизотропин электрической проводимости немагнитных проводящих материалов.

Цель изобретения — повышение точности и разрешающей способности изме6ений за счет измерения разности фаз радиальной составляющей вектора ! ! напряженности магнитного поля.

На фиг. 1 приведена схема устройства для измерения коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов; на фиг. 2 — конструкция вихретокового преобразователя.

Устройство содержит соединенные последовательно генератор I гармонического напряжения, усилитель 2 мощности и вихретоковый преобразователь 3 с обмоткой 4 возбуждения, измерительными катушкаьаю 5 — 8; компенсационными катушками 9 — 12, идентичными измерительными катушками 5 - 8 и вспомогательными катушками 13 и 14.

Устройство содержит также резистор 15 обратной связи, подключенный к обмотке 4 возбуждения и входу усилителя 2 мощности, второй вывод которого соединен с общим проводом, . усилители 16 — 18, фазоизмерители 19 и 20, первые входы которых подключе, ны соответственно к выходам усилителей 16 и 17, вторые входы объединены и подключены к выходу усилителя 18, блок 2! вычитания сигналов, подключенный к выходам фазоизмерителей 19 и 20, блок 22 управления частотой, включенный между выходом фазоизмерителя 19 и входом управления генерато1 ра 1 гармонического сигнала, и индикатор 23, подключенный к выходу блока 21 вычитания сигналов.

Измерительные и компенсационные .катушки 5, 6,„9 и 10 включены последовательно попарно согласно, а каждая пара встречно, и подключены к усилителю 16. Аналогично включены измерительные и компенсационные катушки 7, 8, 11 и 12 и подключены к усилителю 17, Вспомогательные катушки 13 и 14 включены последовательно согласно и подключены к усилителю 18.

Измерительные и компенсационные катушки 5 — 12 расположены на одинаковом расстоянии от обмотки 4 возбуждения (фиг. 2) соответственно у ее нижнего и верхнего конца так, что их продольные оси перпендикулярны. продольной оси обмотки возбужцения, направления продольных осей измерительных катушек 5 и 6 совпадают и перпендикулярны продольным осям измерительных катушек 7 и 8„ компенсационные катушки 9-14 ориентированы аналогично, а вспомогательные катушки 13 и 14 расположены между плоскостями измерительных и компенсационных катушек так же соосно и перпендикулярно оси обмотки возбуждения.

Сущность способа измерения коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов заключается в следующем.

С помощью цилиндрической возбуждающей индукционной катушки возбуждают в материале анизотропной по

1электропроводности немагнитной плас-! тины вихревые токи. При этом продольная ось катушки перпендикулярна поверхности пластины, Собственное (первичное) электромагнитное поле цилиццрической катушки является осесимметричным. Осесимметрична также и вторичное поле вихревых токов, ес-, ли материал пластины изотропный. Наличие анизотропии электропровоцности приводит к нарушению осесимметричности вторичного поля. Составляющие вторичного поля вихревых токов при этом зависят от угловой координаты.

3 131

Измеряют значения фазы радиальной составляющей Н„ вектора напряженнос.ти магнитного поля вихревых токов и точках, находящихся на одинаковом расстоянии от возбуждающей катушки и разнесенных по угловой координате на угол 7 /2 относительно друг друга, Определяют разность фаз составляющей H â первой и второй из указанных точек d9 =, —,.„ где. уг, и — значения фазы радиальной составР2 ляющей Й соответственно в первой и

t второй точках, разнесенных относительно друг друга по угловой коордиТ нате на угол

Регулируют частоту возбуждающего электромагнитного поля таким образом, чтобы значение фазы составляю щей Н„ в первой из указанных точек измерения все время было постоянным, т.е. в процессе измерений непрерывно выполняется условие

5888

= const.

Так как до проведения измерений направления главных осей анизотропии электропроводности обычно неизвестны, то определить сразу положения точек измерения, соответствующие значениям угловой координаты равным 0 и

1) не представляется возможным.

Поэтому, синхронно перемещая обе точки измерения по направлению угловой координаты, определяют такие их положения1 при которых измеряемая разность фаз радиальной составляющей

Н принимает максимальное положи1 тельное значение.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Генератор 1 гармонического напряжения генерирует напряжение, частота которого определяется управляющим сигналом, поступающим на вход генератора от блока 22 управления частотой. Генератор 1 выполнен по типу преобразователя постоянного напряжения в частоту гармонического напряжения. Его выходное напряжение усиливается усилителем 2 мощности, выход которого соединен с началом обмотки 4 возбуждения.

Ток возбуждения от усилителя 2 мощности протекает по последовательно соединенным обмотке 4 возбуждения и печи тору 15 обратной связи. Прм

f5

55 этом напряжение, снимаемое с резистора 15 обратной связи, поступает на второй управляющий вход усилителя 2 мощности и регулирует его коэффициент . передачи таким образом, чтобы само. это напряжение все время было по». стоянным. В результате усилитель 2 мощности оказывается охваченным отрицательной обратной связью по току возбуждения. Это позволяет стабилизировать ток возбуждения вихретокового преобразователя 3 независимо от изменений параметров усилителя 2 мощности, обмотки 4 возбуждения, а также изменений амплитуды напряжения генератора 1 при изменении его частоты.

Так как измерительные и компенсационные катушки 5-12 вихретокового преобразователя 3 идентичны и их обмотки включены встречно, а конструкция вихретокового преобразователя 3 симметрична, то при его нахождении в воздухе напряжения на входах усилителей 16 и 17 отсутствуют. При установке вихретокового преобразователя З.на поверхность материала (не показан) в измерительных катушках 58 появляется ЭДС, наведенная составляющей Н вектора напряженности магнитного поля вихревых токов. Соответственно на входах усилителей 16 и 17 напряжения появляются вносите напряжения. Усиленные усилителями 16 и 17 эти напряжения поступают на первые входы соответственно фазоизмерителей 19 и 20. На вторые входы фазоизмерителей поступает опорное напряжение с выхода усилителя 18. Опорное напряжение формируется с помощью вспомогательных катушек 13 и 14 и усилителя. !8, образующих канал опорного напряжения.

Выходные сигналы фазоизмерителей 19 и 20 пропорциональны фазам выходных напряжений усилителей 16 и 17 соответственно. Поскольку фазы последних однозначно определяются значениями фазы составляющей Нг в точках расположения измерительных катушек, то сигналы на выходах фазоизмерителей пропорциональны значениям фазы указанной составляющей вектора напряженности магнитного поля вихо ревых токов.

Далее выходные сигналы фазоизмерителей 19 и 20 поступают на входы блока 21 вычитания, выходной сигнал которого пропорционален разности has

131 5888 составляющей в точках расположения первой (второй) и третьей (четвертой) измерительных катушек преобразователя и поступает на индикатор 23.

Одновременно сигнап с выхода фазоизмерителя 19 поступает на вход блока 22 управления частотой. Блок 22 управления частотой, выход которого соединен с входом генератора 1 гармонического напряжения, регулирует частоту последнего таким образом, чтобы выходной сигнал фазоизмерителя 19 в процессе измерений был постоянным.

Формула изобретения

1. Способ измерения коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов, заключающийся в том, что возбуждают в материале вихревые токи и измеряют напряженность их магнитного поля, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности измерений, возбуждение вихревых токов осуществляют электромагнитным полем цилиндрической индукционной катушки возбуждения, одновременно измеряют значения фазы радиальной составляющей Н„ вектора напряженности магнитного поля вихревых токов в двух точках вблизи поверхности материала, находящихся на одинаковом расстоянии от катушки т1 и разнесенных на угол — — по угловой

2 координате относительно друг друга, определяют разность фаз радиальной составляющей Н„ в этих точках, регулируют частоту возбуждающего электромагнитного поля таким образом, чтобы значение фазы составляющей Н

s первой точке измерения в процессе измерений было постоянным, синхронно перемещая обе точки измерения по направлению угловой координаты, определяют такие их положения, при которых разность фаз радиальной составляющей Б поля вихревых токов приг

ыимает максимальное положительное значение, по которому и определяют коэффициент анизотропии,электропроводности.

2 ° Устройство для измерения коэф фициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов, содержащее генератор гармонического напряжения, накладной вихретоковый

55 преобразователь с обмоткой возбуждения, резистор обратной связи, подключенный к обмотке возбуждения и общему проводу, н индикатор, о т л и — . ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности измерений, оно снабжено усили гелем мощности, вкпюченным между выходом генератора гармонического напряжения и обмоткой возбуждения, второй вход которого подключен к резистору обратной связи, тремя усилителями, двумя фазоизмерителями, первые входы которых подключены соответственно к первому и второму усилителям, а вторые входы объединены и соединены с выходом третьего усилителя, блоком вычитания сигналов, включенным между выходами фазоизмерителей и входом индикатора, и блоком управления частотой, включенным между выходом первого фазоизмерителя H входом управления генератора гармо" нического напряжения, вихретоковый преобразователь состоит из двух вспомогательных .катушек, включенных последовательно и соединенных с входами третьего усилителя, и четырех измерительных н четырех компенсационных катушек, идентичных между собой, включенных последовательно попарно согласно, а каждая пара измерительных катушек — встречно с парой компенсационных катушек, и соединенных с входами соответственно первого и второго усилителей, измерительные и компенсационные катушки расположены на

4 одинаковом расстоянии от обмотки возбуждения, соответственно у ее нижнего и верхнего торцов так, что их продольные оси перпендикулярны продольной оси обмотки возбуждения, направления продольных осей первой и второй измерительной катушек совпадают и перпендикулярны продольным осям третьей и четвертой измерительных катушек, направления которых также совпадают, компенсационные катушки ориентированы между собой аналогично измерительным катушкам, а вспомогательные катушки расположены на одинаковом расстоянии от обмотки возбуждения в плоскости, перпендикулярной ее продольной оси и находящейся между плоскостями измерительных и возбуждающих катушек, так, что их продольные оси совпадают между собой и перпендикулярны продольной оси обмотки возбуждения.

1315888

Составитель 10.Глазков

Техред М.Ходаиич Корректор В.Бутяга

Редактор П.Гереши

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11303, MocKBa, H-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 2354/46

Производственно=полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4