Способ б.п.фридмана толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться для измерения толщины стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и оперативности измерений за счет того, что используют источник магнитодвижущей силы с двумя постоянными по направлению разделенными магнитными потоками, в контур одного из которых включают контролируемое изделие с размещенным внутри ферромагнитным агентом, а сопротивление второго измеряют с помощью вариатора воздушного зазора. Балансируют полученный магнитный мост в отсутствие изделия, затем помещают изделие с ферромагнитным агентом в зазор и определяют толщину стенки по степени перераспределения магнитного потока между контурами . 2 з.п.ф-лы, 2 с.п.ф-лы,3 ил. с S (Л tsD СЛ 4ia to 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4G01 В 7 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ1Ф (21) 3861345/25-28 (22) 04. 03. 85 (46) 30. 08, 86. Бюл. У 32 (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Б.П. Фридман (53} 620 ° 179 ° 142.5(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 - 1190185, кл. G О1 В 7/06, 1983.

Исследования в.области теоретического и прикладного магнетизма. АН

СССР, Свердловск, 1967, с. 134-148. (54) СПОСОБ Б.П. ФРИДМАНА ТОЛЩИНОИЕТРИИ СТЕНОК ПУСТОТЕЛЫХ ИЗДЕПИЙ С ЭАТРУДНЕННЬМ ДОСТУПОК В ПОЛОСТЬ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может использоваться для измерения

„.80„„1254288 A 1 толщины стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и оперативности измерений за счет того, что используют источник магнитодвижущей силы с двумя постоянными по направлению разделенными магнитными потоками, в контур одного из которых включают контролируемое изделие с размещенным внутри ферромагнитным агентом, а сопротивление второго измеряют с помощью вариатора воздушного зазора, Балансируют полученный магнитный мост в отсутствие изделия, затем помещают изделие с ферромагнитным агентом в зазор и определяют толщину стенки по степени перераспределения магнитного потока между контурами. 2 з.п,ф-лы, 2 с.п.ф-лы, 3 ил.

1254288

Изобретение относится к измерительной технике,а именно к методам и техническим средствам нераэрушающего профильного контроля геометрических параметров открытых и полых ,иэделий сложной конфигурации, и может быть применено для толщинометрии сплошных конструкций и пустотелых объектов.

Целью изобретения являются повышение разрешающей способности и оперативности измерений за счет исключения зависимости результатов контроля от дестабилизирующего влияния потока рассеяния внешнего магнитного поля, а также обеспечение непрерывности следящего контроля толщины вдоль задаваемого профиля иэделия, повышение точности и производительности измерений за счет исключения таких дестабилизирующих факторов, как изменение электропроводности и конфигурации изделий.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для непрерывной топщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость, на фиг. 2 — схема намотки цилиндрической двухполюсной рамки устройства, на фиг. 3 — направления элек-ЗО тродвижущих сил, наводимых в боковых ветвях рамки.

Устройство содержит магнитопровод !

1 Ф-образной формы с двумя зазорами у

2 и 3, один из которых (2) предназначен для размещения контролируемого изделия 4, цилиндрическую двухполюсную рамку 5 с приводом 6 и токосъемником 7, подключенные к послед- 40 нему последовательно соединенные усилитель 8 переменного тока, детектор

9 и индикатор 10, а также вариатор воздушного зазора, выполненный в виде клиновидной ферромагнитной рейки 11, установленной во втором зазоре 3 с возможностью поворота относительно магнитопровода 1. На среднем стержне магнитопровода 1 размещена обмотка

12 возбуждения, Устройство также. 5Q содержит источник, который выполнен в ниде управляемого стабилизатора 13 постоянного тока, первь.й выход которого соединен с обмоткой 12 возбуждения, второй выход — с приводом 6, а боковые ветви магнитопровода 1 вблизи центрального стержня выполнены с шунтами 14 и линейными воздушными зазорами, в которых рн ..эмещела цилиндрическая двухполю! ная рамка 5.

Кроме того, и поные наконечники

15 магнитопровода 1, образующие зазор для контролируемого изделия 4, выполнены в виде концентричных сферических поверхностей, а рамка составлена лз двух симметричных секций 16 обмоток полуцилиндрической формы, имею— щих зеркальную намотку и соединенных последовательно-согласно.

Способ толщинометрии стено;; пустотелых иэделий с затрудненным доступом в голость реализуется описываемым устройством следующим образом.

Перед измерениями производится тарировка устройства, при которой тумблером 17 подключается к переменной силовой сети стабилизатор 13, переменное напряжение с выхода которого преобразу тся в стабилизированное и лишенное пульсаций напряжение постоянного тока, подаваемое на обмотку 12 возбуждения, !

Создаваемый при этом в центральном стержне магнитопровода 1 магнитный поток расходится по верхнему и нижнему контурам магнитной цепи, включающим в себя соответственно контуры

18 и 19 магнитопровода 1, После включения тумблером 20 привода 6, приводящего во вращение цилиндрическую рамку 5, на вершине выпуклого полюсного наконечника 15 магнитопровода 1 (до введения в рабочий зазор 2 магнитопровода 1 контролируемого изделия 4) устанавливают ферромагнитный шарик 21, который под действием постоянного магнитного поля, проходящего в рабочем зазоре 2 между наконечниками 15 магнитопровода 1, самофиксируется в указанном центральном положении — на вершине выпуклого наконечника 15 магнитопровода i, Клиновидную рейку 11 в нижнем контуре 19 магнитопровода перемещают и фиксируют в таком положении, при котором стрелочный индикатор 10 показывает нуль, что свидетельствует о равенстве магнитных потоков, проходящих через линейные воздушные зазоры, пересекаемые боковыми сторонами цилиндрической рамки 5.

Иэ фиг. 2, где показаны направления намотки последовательно-согласно включенных секций 16 рамки 5, и из

Фиг. 3, где показаны направления на1254288 водимых в рамке 5 напряжений, видно, что электродвижущие силы, возникающие в диаметрально противоположных боковых сторонах (ветвях) рамки 5 при их синхронном прохождении через линейные воздушные зазоры симметричных шунтов 14 магнитопровода 1, имеют встречные направления, Это обусловливает на токосъемнике 7, связанном с входом усилителя 8, появление двухполярного импульсного сигнала, период повторения которого определяется частотой вращения рамки 5 (3000 об,/мин), а уровень — разностью электродвижущих сил, одновременно 15 наводимых в диаметрально противоположных боковых ветвях цилиндрической рамки 5.

В рассмотренном случае предварительной тарировки устройства, когда с20 помощью клиновидной рейки 11 устанавливается равенство магнитных потоков в верхнем и нижнем контурах 18, 19 магнитопровода 1 и соответственно в линейных зазорах магнитных шунтов 14, - импульсные ЭДС, синхронно наводимые в диаметрально противоположных боковых сторонах вращающейся рамки 5, взаимно уравновешивают и компенсируют друг друга, обуславливая нуле- ЗО вой сигнал на входе усилителя 8 и нулевое положение стрелки индикатора 10.

После указанной предварительной тарировки устройства в одлежащее контролю пустотелое изделие 4 помещают вспомогательный ферромагнитный шарик 21, а само изделие, 4 вводят в рабочий зазор 2 магнитопровода 1, устанавливая подлежащий толщиномет- 40 рии участок стенки изделия 4 непосред. ственно у вершины. выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1.

Под влиянием исходно близкого к конусно-радиальной конфиГурации маг- 45 нитчого поля, формируемого между наконечниками 15 магнитопровода 1, ферромагнитный шарик 21 прижимается транзитно проходящим сквозь иэделие

4 постоянным магнитным .потоком к so элементу внутренней поверхности стенки изделия 4 — против вершины выпуклого окончания. наконечника 15 магнитопровода 1.

Поскольку в силу особенностей у структуры магнитопровода 1 его эквивалентное сопротивление для постоянного магнитного потока, протекающего в рабочем зазоре 2 между наконечниками 15, строго определяется пространственной ориентацией ферромагнитного агента вдоль продольной оси ра бочего зазора 2, то при фиксировании ферромагнитного шарика 21 на различных расстояниях от выпуклого наконечника 15 (расстояниях, определяемых толщиной стенки изделия на контролируемых его участках) разность величин постоянных магнитных потоков, протекающих через контуры

18 и 19, магнитопровода 1 и соответственно разность магнитных потоков, пересекающих диаметрально противоположные боковые стороны рамки

5 в линейных зазорах магнитопровода

1, четко и однозначно отражает толщину стенки исследуемого изделия 4 на его контролируемом участке в соответствии со степенью перераспределения постоянных магнитных потоков, протекающих через зазоры магнитных 1 шунтов 14.

Двуполярный периодический импульсный сигнал, создаваемый разностью наводимых в диаметрально противоположных боковых сторонах вращающей я рамки 5 электродвижущих сил при введении контролируемого изделия 4 с шариком 21 в рабочий зазор 2 магнитопровода 1 поступает с выхода цилиндрической рамки 5 через токосъемник 7 на вход усилителя 8, после чего усиленный двуполярный импульсный сигнал детектируется детек.тором 9 и подается на стрелочный индикатор 10, показания которого отвечают толщине стенки иэделия 4 на контролируемом участке, Устанавливая исследуемое изделие

4 подлежащими контролю участками у вершины выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1, по шкале индикатора 10 последовательно определяют значения толщины стенок изделия для произвольной совокупности точек на поверхности этого иэделия.

В отличие от известных методов и средств рассматриваемого назначения, использующих для толщинометрии изделий постоянный магнитный поток, описываемый способ и реализующее его устройство обеспечивают возможность как дискретной, так и следящей непрерывной толщинометрии стенок полых и открытых изделий вдоль любого задаваемого их профиля.

1254288

Плавно перемещая исследуемое изделие 4 относительно дифференциального магнитопровода 1 так, чтобы вершина выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1 проходила вдоль линии на поверхности иэделия, соответствующей подлежащему контролю профилю стенки изделия 4, по шкале стрелочного индикатора 10 получают плавна изменяющиеся показания, отвечающие текущим значениям магнитного сопротивления рабочего зазора 2 магнитопровода 1 при различных пространственных положениях в нем вспомогательного агента (шарика), т.е. положениях, определяемых текущими значениями толщины стенки изделия на ее последовательно проходимых участках.

В случае подключения к выходу детектора 9 самописца 22 с помощью рассматриваемого устройства может быть получена непрерывная кривая— профилограмма, характеризующая закон.изменения толщины стенки контролируемого иэделия 4 вдоль задаваемой иа его поверхности кривой.

Оперативность и непрерывность измерений при этом достигаются пред— варительной градуировкой шкалы стрелочного индикатора 10 непосредственно в единицах контролируемого параметра — толщины, что обеспечивается с помощью набора калиброванных по толщине эталонных образцов — пластин; последовательно вводимых при предварительной градуировке устройства между вершиной выпуклого наконечника

15 магнитопровода 1 и ферромагнитным шариком 21.

Градуировка шкалы стрелочного индикатора 10, произведенная с помощью .набора эталонных образцов-пластин, изготовленных из какого-либо одного диамагкитного материала, остается при этом справедливой для толщииометрии изделий, выполненных из любых других диамагиитных материалов, что наряду с единством и универсальностью шкалы прибора определяет непосредственную выдачу устройством результатов измерений в единицах контролируемого параметра независимо от электрофизических характеристик материала исследуемых иэделий.

Формула изобретения ненным доступом в полость, содержащее магнитопровод Ф-образной формы с двумя зазорами, один из которых предназначен для размещения контролируемого изделия, и с обмоткой возбуждения на среднем стержне и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывного измерения, повышения его точности и производительности, оно снабжено цилиндрической двухполюсной рамкой с приводом и токосъемником, подключенным к токосъемнику последовательно соединенными усилителем переменного тока, детектором и индикатором, а также вариатором воздушного зазора, выполненным в виде клиновидной ферромагнитной рейки, установленной во втором зазоре с возможностью поворота относительно магннтопровода, 50

1. Способ толщинометрии стенок пустотелых иэделий с затрудненным доступом в полость, заключающийся в том, что с внешней стороны контролируемого изделия устанавливают источник мкгнитодвижущей силы, внутрь иэ10 делия вводят вспомогательный ферромагнитный агент, который магнитным полем источника магнитодвижущей силы прижимают к внутренней поверхности контролируемой стенки иэделия, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и оперативности измерений, магнитное поле источника магнитодвижущей силы разделяют на два постоянных по направлению магнитных потока, предварительно в контуре первого магнитного потока устанавливают в фиксированном положении вспомогательный ферромагнитный агент, измеряют сопротив25 ление контура второго магнитного потока до равенства величин обоих магнитных потоков, изделие с помещенным в него магнитным агентом вводят в контур первого магнитного потока таЗ0 ким образом, что магнитный поток проходит последовательно через контролируемую стенку, ферромагнитный элемент и противоположную стенку иэделия, а о толщине контролируемой стен35 ки судят по степени перераспределения магнитного потока между контурами.

2. Устройство для толщинометрии стенок пустотелых изделий с эатруд12 но.

Составитель И. Кесоян

Техред Л.Кравчук

Корректор М. Самборская

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 4709/43 Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 источник постоянного тока выполнен в виде управляемого стабилизатора постоянного тока, первый выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а второй выход — с приводом двухполюсной рамки, а боковые ветви магнитопровода вблизи центрального стержня выполнены с шунтами и линейными воздушными зазорами,в которых размещена цилиндрическая двухполюсная рамка.

3. Устройство. по п. 2, о т л и— ч а ю щ е е, " я тем, что полюсные

5 i Z < 18 8 наконечники магнитопровода, образукщие зазор для контролируемого изделия, выполнены в виде концентричных сферических поверхностей.

4, Устройство по п. 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рамка составлена из двух симМетричных секций обмоток полуцилиндрической формы, имеющих зеркальную намотку и соединенных последовательно — соглас