Электромагнитный способ измерения диаметра ферромагнитных изделий

 

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЯР СТИЧЕСНИХ

РЕ ЗПУБЛИК

„„SU„„1043481 с

3(51) G 01 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

r.ç f

1 I!

Ф

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР.

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3443534/25-28 (22) 26.05.82 (46) 23.09.83. Бюл. У 35 (72) Н.Н. Зацепин, В.А. Жигалов и Б.Д. Шапоров (71) Институт прикладной физики

АН Белорусской ССР (53) 620,.179.14(088.8) .(56) l. Авторское свидетельство СССР

R 1.75244, кл. G 01 8 7/06, 1965.

2. Авторское свидетельство СССР

N 580438., кл. G Ol 8 7/06, 1977 (прототип). (54)(57) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ

ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА ФЕРРОМАГНИТНЫХ

ИЗДЕЛИЙ,заключающийся в том, что на изделие воздействуют гармоническим и постоянным магнитными полями, измеряют с помощью проходного электромагнитного преобразователя вносимое изделием напряжение, выделяют из последнего первую и вторую гармоники, измеряют амплитуду первой гармоники и используют ее для измерения диаметра иэделия, о т л и ч а ioшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, измеряют фазу второй гармоники и по совокупности обеих измеренных величин -определяют диаметр контролируемого изделия.

1 1043

Изобретение относится к неразруша . ! ющему контролю и может быть использо- . вано для измерения диаметра ферромагнитных изделий.

Известен электромагнитный способ

5 измерения диаметра ферромагнитных объектов, заключающийся в том, что контролир емое изделие помещают в переменное магнитное поле электромагнитного преобразователя, устанавливают опорное значение фазы вносимой саставляющей ЭДС измерительной катуш. ки, контролируемый участок изделия после помещения в переменное магнитное поле дополнительно подмагничива- 15 ют постоянным магнитным полем, величину которого изменяют соответственно изменениям фазы вносимой составля. ющей ЭДС, и по электромагнитным характеристикам измерительной катушки

20 преобразователя определяют диаметр контролируемого изделия 11.

Недостаток этого способа состоит в низкой .точности измерения диаметра, что связано с влиянием вариации маг"

° 25 нитных характеристик материала на результаты контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электромагнитный способ измерения диаметра ферромагнитных изделий, заключаю.Зо щийся в том, что на контролируемое,изделие воздействуют гармоническим и постоянным линейно изменяющимся и вращающимся магнитными полями, измеряют с помощью проходного электромагнитного преобразователя -вносимое изделием напряжение, выделяют из последнего,nepsye, вторую и третью гармоники и определяют диаметр контролируемого изделия по амплитуде первой гармоники, а твердость и толщину труб чатых изделий - по параметрам второй и третьей гармоник (2 ).

Недостаток известного способа состоит в низкой точности измерения 45 диаметра, так как амплитуда первой. гармоники существенно зависит от магнитных свойств материала изделия.

Цель изобретения - повышение точности измерений. . 50

Поставленная цель достигается тем, что согласно электромагнитному способу измерения диаметра ферромагнитных изделий, заключающемуся в том, что на изделие воздействуют гармоническим и постоянным магнитными полями, измеряют с помощью проходного электромагнитного преобразователя .вносимое из481 1 делием напряжение, выделяют из последнего первую .и вгорую гармоники, измеряют амплитуду первой гармоники и используют ее для измерения диаметра изделия, измеряют фазу второй. гармоники и по совокупности обеих измеренных величин определяют диаметр контрогчруемого изделия.

На чертеже показана структурная схема устройства, реализующего электромагнитный способ измерения диаметра ферромагнитных, изделий.

Устройство состоит из проходного электромагнитного преобразователя, включающего возбуждающую обмотку 1, обмотку 2 подмагничивания и измери тельную обмотку 3, источник 4 постоянного тока, подключенный к обмотке 2 подмагничивания и источник 5 гармо-. нического тока, подключенный к возбуждающей обмотке 1, последовательно соединенные двухполупериодный выпрями. тель 6, подключенный входом к источнику 5 гармонического тока, фильтр 7 второй гармоники, фазометр 8 и блок 9 регистрации, а также блок 10 избира" тельных усилителей, подключенный между измерительной обмоткой 3 и блоком 9 регистрации и соединенный вторым выходом с опорным входом фазометра 8.

Способ осуществляется следующим образом.

Контролируемое изделие 11 устанавливают в проходной электромагнитный .У преобразователь, состоящий из обмо" ток 1-3, намагничивают изделие переменным магнитным полем, обусловленным током возбуждения, протекающим через возбуждающую обмотку 1, а также подмагничивают постоянным магнитным полем посредством обмотки 2 подмагни-, чивания. В результате воздействия на изделие переменным и постоянным маг" нитными полями в измерительной обмотке 3 наводится сигнал сложной формы, содержащий и четные и нечетные гармоники поля возбуждения. Блоком 10 избирательных усилителей выделяют из этого сигнала первую и вторую гармоники, при этом в блоке 9 регистрации измеряют амплитуду первой гармоники, а на фазометре 8 определяют фазу второй гармоники и измеряют ее в.блоке 9 регистрации. Опорный сигнал для определения фазы второй гармоники получают путем двухполупериодного выпрямления тока возбуждения и формирований-иэ полученного сигнала второй 4-армоники фильтром 7.

3 1043

4мплитуда. первой гармоники сложным образом связана с геометрическими и электромагнитными характеристиками контролируемого изделия 11. При одновременном воздействии на контролиру5 емое изделие постоянным подмагничивающим Н,1 и переменным синусоидальным

Н = Н „ sin ut полями, направленными . параллельно граничным поверхностям контролируемого изделия, магнитная индукция. материала с коэрцитивной си". лой Н может быть представлена в виде

В = harctp oL(kp+k +H s inait), где h u о - параметрй, подлежащие экспериментальному опре-. делению.

В области слабых подмагничивающих полей (Н 4< Н;„) для первой гармоники

481

2ВР

1 и Н2 2 М/2

1= О7О )7Н

tn 1+о(„

25 где Ри - диаметр контролируемого изделия;

5„ - площадь сечения измерительной обмотки.

Таким образом, при постоянных по величине Но и Н, амплитуда лервой гармоники пропорциональна квадрату диаметра контролируемого изделия. Фа" .за второй гармоники позволяет в этом, 35 случае отстроиться от влияния коэрцитивной силы Н и механических свойств которые влияют на Н-. Благодаря этому предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения диаметра.

Для второй гармоники

Составитель П. Шкатов

Редактор 4. Нишкина Техреду Т.фанта Корректор Г.Решетник

Заказ 7323/43 . Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 0 5д Иосква Х-Я Раушская наб. д. 4/$

- Филиал ППП Ч!атент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 д щ + „(0I сОБМФ+ф,В1люЦ), рсо5Ч, 2

1 К Р 1 1

f =Е (в сов2и +Ь sin2uk);

2 012 . 2

8р о6 Н Н 4р2Н

Фаза второй гармоники "1 С

Ъ . =

При С 1 Н „„ >) 1 имеем

ss„pf(, ." ) з 1 = 7 лй„

"Ae IIg Фаза второй гармоники;

Нс - коэрцитивная сила;

Н1„ - переменное поле обмотки возбуждения;

Р величина, зависящая от по- . стоянного Н, переменного

М,„ полей; коэффициент заполнения преобразователя; . Ео - амплитудное значение ЭДС преобразователя без образца.

Подставляя значение фазы второй гармоники в выражение для амплитуды первой гармоники получим