Способ бесконтактного измерения температуры электропроводящих цилиндрических изделий

 

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯВДХ , iQHimHZlPHHECKHX ИЗДЕЛИЙ, заключанп ся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуду к фазы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности а последукщем вычислении величины измеряемой температуры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дискретно изменяют частоту возбуждающего электромагнитного поля вихретокового преобразователя , поддерживая постоянной его амплитуду, определяют глубину npoi никновения магнитного поля и электропроводность изделия на каждой фиксированной частоте к по полученном значениям находят распределение температуры в сечении контролируемого W изделия. .. В

gag $ 01 К 7!38, ГОСТ ЮВЕНННЙ КОМИТЕТ CCCP

ЛВИЮ ВЮВ В 4Ю Ь ВПЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ 3, k ЙВЗОФСНОВВГ СИНАЕТЮЪСТВУ (21) 3409б46/24-10 (22) 19.03.82 (46) 23.11.84. Бюл. Ф 43 (72) S,П. Себко, И.С. Пантелеев и M.Ã. Рохман (71) Карьковский ордена Ленина политехнический институт им. Б.И. Ленина (53) 536 ° 53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 188067, кл. С 01 К 7!38, 1964.

2. Патент Японии У 54-794, an . С 01 K 13/08, опублик. 16.01.79. (54) {57) СПОСОБ БЕСКОНТАКТБОГО ИЗИЕРЕИИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ, заключающий"

:ся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуды и фазы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности и последующем вычислении величины измеряемой температуры, о т л и ч а ю- шийся гем, что, с целью повышения точности измерения, дискретно изменякРг частоту возбуждающего электромагнитного поля вихретокового преобразователя, поддерживая постоянной его амплитуду, определяют глубину прО» никновения магнитного поля и электропроводность иэделия на каждой фикси рованной частоте и по полученным значениям находят распределение тем пературы в сечении контролируемого иэделия.

11254 сов» о (2) ф„=»., »i(a,-a l Н, f где a — радиус изделия, 30

a — радиус катушек преобразователя, лр- магнитная постоянная;

Н вЂ” напряженность Магнитного поля .о катушки 2.

35 Далее определяют тангенс угла сдвига фаз между магнитными потоками в .изделии и вне его, используя соотно шение

Е 5» оЧ, (3)

Е cos 9 — 1- — E о о о фоsin 0

Фо сов Ч» -1»„ о

Изобретение относится к термометрии и может быть использовано для бесконтактного контроля температуры металлических изделий в процессе их технологической обработки (индукционная закалка, отжиг и т.д.).

Известен способ бесконтактного измерения температуры иэделий из ферромагнитных материалов, заключаю-щийся в размещении изделия в элек- 10 тромагнитном поле соленоида, подключенного к генератору -переменной частоты, и определении температуры различных слоев изделия по гармоникам тока в цепи соленоида $1).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ бесконтактного измерения температуры электропроводящих цилиндрических изделий, заключающийся в разме- 20 щении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуды и фа" зы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности и последующем вычислении величины изме ряемой температуры (2 3.

Недостатком известного способа является невысокая точность измерения.

Это связано с тем, что величина опре — -." деляемой температуры является усредненной по сечению изделия и может значительно отключаться от действительной температуры при ее неравномерном распределении в различных слоях изделия.

Целью изобретения является повышение точности измерения температуры.

Поставленная цель достигается тем, . что согласно способу бесконтактного

40 измерения тем:.ературы электропроводящих цилиндрических, изделий, заключающемуся в размещении изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении

4S амплитуды и фазы магнитного потока в изделии, определении его электропроводности и последующем вычислении величины измеряемой температуры, дискретно изменяют частоту возбуждаю50 щего электромагнитного поля вихретокового преобразователя, поддерживая постоянной его амплитуду, определяют глубину проникновения магнитного паля и электроправодность изделия на каждой фиксированной частоте, и по полученным значениям находят распределение температуры в сечении контролируемого изделия.

79 . 2

На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предложенный споеоб.

Контролируемое изделие 1 размещают в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, состоящего из намагничивающей 2 и измерительной 3 катушек, и фиксируют частоту перестраиваемого генератора 4. Затем фаэометром 5, опорный сигнал для которого снимается с вторичной обмотки трансформатора 6, первичная обмотка которого включена последовательно с амперметром 7 и намаг" ничивающей катушкой 2, измеряют угол сдвига фаз » между суммарным магнитным потоком Фд и магнитным потоком ф, в воздушном зазоре между изделием 1 и катушками преобразователя. Затем определяют магнитный поток »1 в са2 мом изделии из соотношения

Величину магнитного потока Ф„в зазоре можно определить из соотношения где E — измеряемая вольтметром 8 о суммарная ЭДС, связанная с магнитным потокомФ, E„- значение ЭДС, полученное в отсутствии изделия 1.

Кроме того, комплексную величину магнитного потока в .изделии можно выразить зависимостью

»1Г (Г) Н

ЕЬ Т (s)i) где,7о; -модифицированные функции Бесселя первого рода нулевого н первого поряд

1125479

Составитель В. Голубев

Техред Л.Коцюбняк Корректор М.Леонтюк

Редактор В. Данко

Заказ 8529/30

Тираж 822

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ков от комплексного аргумента (vVi ), у — обобщенный параметр, связанный с глубиной проникновения магнитного поля в изделир. д соотношением

2а — частота возбуждающего электромагнитного поля, Й вЂ” удельная электрическая проводимость материала изделия;

2 — безразмерный параметр, фаза которого совпадает с фазой магнитного пото 15 ка в изделии.

С помощью справочных данных по функции Бесселя можно рассчитать зависимость tgV и модуля параметра Z от обобщенного пара. етра у, по которым, используя полученное значение

tqY можно определить глубину проникновения магнитного поля d" и усредненную по этой глубине величину электропроводности для данной фиксированной 2 частоты генератора 4

Д ™; 6= Izl . ($)

2 42

По полученному значению величины электропроводности E используя градуировочный график или известную зависимость, определяют среднюю температуру контролируемого слоя иэделия, соответствующего данной глубине про- никновения магнитного поля.

Дискретно изменяя частоту генератора 4 и поддерживая постоянной амплитуду магнитного поля фо, измеряют Ф2 и

VgVva каждой фиксированной частоте и получают новые значения d" и соответствующие этим частотам. Определяя среднюю температуру в двух соседних слоях изделия, соответствующих двум глубинам проникновения магнитного поля .d" и упри двух достаточно близких частотах 1„и генератора 4, можно с требуемой точностью определить действительную температуру узко" го слоя изделия толщиной 6 = 8 82, а для множества дискретных частот генератора — профиль распределения температуры по сечению изделия.

Для уменьшения погрешности измерения, возникающей в результате неполного промагничивания изделия (8 (а ) амплитуду магнитного поля необходимо стабилизировать на значении, соответствующем начальному линейному участку кривой намагничивания.

Изобретение позволяет с высокой точностью измерять распределение тем1 пературы по сечению как ферромагнитных, так и немагнитных электропроводя õ изделий.