Способ бесконтактного измерения электропроводности цилиндрических проводящих,немагнитных образцов

 

СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРОВОДЯЩИХ НЕМАГНИТНЬЕХ ОБРАЗЦОВ , включающий помещение образца в однород|,ное переменное элект)омагнитное поле, создаваемое катушкой возбуждения , и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токов с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности при определении продольной составляющей электропроводности, образец помещают в поле, магнитные силовые линии которого перпендикутлярны оси образца, измеряют разность ЭДС первой измерительной катушки , расположенной вблизи образца, и второй измерительной катушки, nor мещенной в такое же поле без образца , а также ЭДС второй катушки, оп (Л ределяют отношение этих ЭДС и по этому отношению судят об определяемой величине.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСПИЬЛИН (19) (И) А

4(5 t) С 01 К 27/26

ГОС ДАРСТВЕННЫй КОМИТЕТ CCCP

ПЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2942581/18-21 (22) 20.06.80 (46) 30.01.85. Бюл. У 4 (72) А.А, Авраменко, В;П. Себко и В.И. Тюпа (71) Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И. Ле. нина (53) 621.317.4(088.8) (56) 1. Патент СНА Ф 3936734, кл. G 01 В. 33/12, опублик. 1976.

2. Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий. Под ред. В.В. Клюева. М., "Машиностроение", т. 2, 1976, с. 91-112. (54)(57) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ЦИИ1НДРИЧЕСКИХ ПРОВОДЯЩИХ НЕМАГНИТНЫХ ОБРАЗЦОВ, включающий помещение образца в однородное переменное электромагнитВ ное поле, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токов с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности при определении продольной составляющей электропроводности, образец помещают в поле, магнитные силовые линии которого перпендикулярны оси образца, измеряют разность ЭДС первой измерительчой катушки, расположенной вблизи образца, и второй измерительной катушки, по-. мещенной в такое же поле без образца, а также ЭДС второй катушки, определяют отношение этих ЭДС и по этому отношению судят об определяемой величине. 1137410

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле.

Известен способ бесконтактного измерения электропроводности, заключающийся в измерении фазового угла между сигналом возбуждающей катушки и сигналом измерительных катушек, по величине которого судят об удельной электрической проводимости объ- 10 екта. При этом зазор между измерительной головкой и поверхностью объекта регулируется до тех пор, пока фазовый угол между сигналами не будет минимальньпа (1) .

Недостатками этого способа являются необходимость градуировки изме рительной головки по эталону, регулировки зазора, ограниченныи диапа- 20 зон измерений.

Наиболее близким к предлагаемому является способ бесконтактного измерения электропроводности проводящих образцов, включающий помещение образца в однородное переменное электро магнитное полС, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токов с использованием двух измерительных

30 катушек, включенных по дифференциальной схеме, измеряются активная и реактивная составляющие ЭДС измерительной катушки с образцом. Зная ЭДС холостого хода, определяют активную и реактивную составлямфие ЭДС, вносимые в измерительную катушку. Затем на основании экспериментальных дан- ных и аналитических зависимостей строят годографы„ т.е. кривые геометрических мест точек конца вектора. .40 полной ЭДС измерительной катушки с исследуемым образцом на комплексной плоскости ЭДС в функции различных параметров образцов. По этим кривым определяют электропроводность.

Недостатками этого способа являются относительная сложность, связанная с необходимостью построения мно" жества годографов-, учет формы образ- 50 ца, ограниченность диапазона измеряемого параметра. Кроме того, ввиду того, что намагничивающая и измерительная катушки выполнены в виде двух концентрических обмоток, то в зоне 55 измерения нельзя получить однородное магнитное поле, перпендикулярное поверхности образца.

Цель изобретения — повышение точности при определении продольной составляющей электропроводности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу бееконтакт ного измерения электропроводности цилиндрических проводящих.немагнитных образцов, включающему помещение образца в однородное переменное электромагнитное поле, создаваемое катушкой возбуждения, и регистрацию изменений электромагнитного поля вихревых токов с использованием двух измерительных катушек, включенных по дифференциальной схеме, образец помещают в поле, магнитные силовые линии которого перпендикулярны оси образца, измеряют разность ЭДС первой измерительной катушки, располо-, женной вблизи образца, и второй измерительной катушки, помещенной в такое же поле без образца, а также

ЭДС второй катушки, определяют отношение этих ЭДС, по которому судят об определяемой величине.

Для вычисления величины электропроводности определяют произведе1 ние отношения ЭДС и геометрической функции 9, которая определяется по формуле

g,, г

t где - геометрическая функция; — радиус образца;

0 - средний радиус первой измерительной катушки

1о — расстояние от оси образца до середины измерительной катушки.

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на фиг, 2 — расположение образца, возбуждающей и измерительной катушек; на фиг. 3 - график зависимости между (где 5 Е - разность ЭДС первой дЕ и второй измерительных катушек;

Š— ЭДС второй измерительной катушки) и обобщенным параметром Ц аБ"

- акр,,, (2) где о — радиус оораэца;

3 — глубина проникновения однородного магнитного поля

3 1

Pg — относительная магнитная про ницаемость образца; ц — магнитная постоянная;

6 — электропроводность образца;

4) — циклическая частота переменного однородного магнитного поля °

Устройство, реализующее способ, содержит катушки 1 Гельмгольца, примененные в качестве источника переменного однородного возбуждающего магнитного поля, в которые помещают немагнитный проводящий образец 3 таким образом, чтобы магнитное поле было направлено перпендикулярно к оси образца 3, и первую измерительную катушку 2, причем последнюю ус- танавливают так, чтобы ее ось совпадала с направлением поля и была перпендикулярна оси образца 3 (фиг. 2); вторую измерительную катушку 4, выполненную вторичной обмоткой взаимоиндуктивности с однородным магнитным полем. При одной и той же величине возбуждающего тока в первичной обмотке взаимоиндуктивности и катушках 1 Гельмгольца ЭДС вторичной обмоТки взаимоиндуктивности и ЭДС измерительной катушки 2 без образца 3 должны быть одинаковыми. Вторичную обмотку взаимоиндуктивности и измерительную катушку 2 включают последовательно-встречно. Устройство содержит также амперметр 5, величину тока которого регулируют сопротивлением 6. Частоту возбуждающего тока устанавливают генератором 7.

13741О 4

Вольтметры 8 и 9 служат для измерения разности ЭДС Е и ЭДС вторичной обмотки вэаимоиндуктивности соответственно.

Способ осуществляют следующим о6разом.

Генератором 7 устанавливают частоту возбуждающего тока. Величину этого тока регулируют сопротивлением tp 6 и регистрируют амперметром 5. Вольтметром 8 измеряют разность ЭДС b, Е, а вольтметром 9 измеряют ЭДС Е .вторичной обмотки взаимоиндуктивности.

Определяют отношение hE к Е, геомет15 рическую фУнкцию 9 по формуле (1). Е

Затем определяют произведение

После этого по графику (фиг. 3) находят величину обобщенного парамет2О ра . Подставляя величину ц в формулу (2), определяют удельную электрическую проводимость (электропроводность) образца 3

Предлагаемый способ наряду с более высокой точностью обладает более широким диапазоном измерений по сравнению с известным, так как результа» ты измерений несут информацию о цилиндрических образцах различных типо35 размеров и электропроводностей материалов.

1137410 of

Составитель В. Качанов

Редактор И. Касарда Техред А.Кикемезей Корректор 11. Демчик

Заказ 10516/33 Тираж 748 Подписное

BHHHI1H Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьтКй

113035, 11осква Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал П!П! Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,