Способ бесконтактного измерения параметров цилиндрических проводящих изделий

 

Изобретение относится к области - неразрушающего контроля металлов и изделий. Цель - расширение функциональных возможностей способа безконтактного измерения параметров цилиндрических проводящих изделий. В описании изобретения дана схема устройства , реализующего способ. Цель достигается тем, что пропуская ток от задающего генератора 7 фиксированной частоты по возбуждающему проводнику (ВП) 1, вольтметром 9 измеряют электродвижущую силу (ЭДС) первой пространственной гармоники (ПП) на измерительных проводниках 2,3, вольтметром 10- ЭДС на измерительных проводниках 4,5 второй ПГ без образца 6. Затем помещают образец 6, ток в ВП 1 поддерживают постоянным, измеряют вновь ЭДС йервой и второй ПГ, а фазометром 11измеряют фазовый угол первой ПГ по отнощению к опорной фазе сигнала с катушки взаимоиндуктивности 8, определяют значения нормированных амплитуд обоих ПГ, находят отношение нормированной амплитуды второй ПГ к квадрату первой, определяют относительную магнитную проницаемость образца 6 и по значению ЭДС первой ПГ находят радиус изделия с последующим определением удельной электрической проводимости. 6 ил. Ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19> (111 (5D4 01 R 33 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, .;

Н ABTGPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ, (21) 3902470/24-,21 . (22) 29. 05. 85 (46) .30.01.87. Бюл. ¹ 4 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) Б.М.Горкунов, С.С ° Романов и В.П.Себко (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 845122, кл. С 01 R 33/12, 1978. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ПРОВОДЯЩИХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлов и изделий. Цель — расширение функциональных возможностей способа безконтактного измерения параметров цилиндрических проводящих изделий. В описании изобретения дана схема устройства, реализующего способ. Цель достигается тем, что пропуская ток от задающего генератора 7 фиксированной частоты по возбуждающему проводнику (ВП) 1, вольтметром 9 измеряют электродвижущую силу (ЭДС) первой пространственной гармоники (ПП) на измерительных проводниках 2,3, вольтметром

l0 — ЭДС на измерительных проводниках

4,5 второй ПГ без образца 6. Затем помещают образец 6, ток в ВП 1 поддерживают постоянным, измеряют вновь

ЭДС rfepaoA и второй ПГ, а фазометром

11 измеряют фазовый угол первой ПГ по отношению к опорной фазе сигнала с катушки взаимоиндуктивности 8, on ределяют значения нормированных амплитуд обоих ПГ, находят отношение нормированной амплитуды второй ПГ к квадрату первой, определяют относительную магнитную проницаемость образца 6 и по значению ЭДС первой ПГ находят радиус изделия с последующим определением удельной электрической проводимости. 6 ил.

1287067

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлов и изделий, в частности к методам определения электрофизических и геометрических параметров проводящих образцов. 5

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет одновременного измерения трех параметров цилиндрического изделия.

На фиг,i приведено взаимное распо- 10 ложение возбуждающего и измерительных проводников по отношению к исследуемому образцу; на фиг.2 — распределение пространственных гармоник электромагнитного поля по окружности, or- 15 раничивающей одно из поперечных сечений образца (2 = const) а также местоположения возбуждающего (ВП) и измерительных (ИП) проводников; на фиг.3 — принципиальная схема устрой- 20 стна, реализующего данный способ; на фиг. 4 — графики функциональных зависимостей отношения нормированной амплитуды второй пространственной гармоники А к квадрату нормированной амплитуды первой пространственной гармоники А< от тангенса фазового угла первой пространственной гармоники

tg V, при различных значениях магнитной проницаемости ; на фиг.5 — гра- З0 фики зависимостей tg 9, от обобщенного параметра х при фиксированных значениях ш; на фиг.6 — графики зависимостей удельнойнормированной амплиту ды первой пространственной гармоники, 35 включающей в себя форм-фактор Я вЂ” a/d (где Й вЂ” расстояние ИП от оси изделия, а — радиус изделия) от обобщенного параметра х при различных значениях р . 40

Первичный преобразователь содержит (фиг.1) возбуждающий полюс (ВП) 1 (один или несколько проводников), измерительные проводники 2 и 3 для измерения суммарной ЭДС первой и второй 45 пространственных гармоник (ИП, и

ИП, ), расположенные на лучах с Y

О и Y =, и измерительные проводники 4 и з для измерения ЭДС второй пространственной гармонйки (ИП и 50

ИП ), расположенные на лучах с угла11 ми по азимуту Y = —,-- от ВП а так2

У же образец 6.

Принципиальная схема устройства (фиг.3) соцержит задающий генератор

55 (3I) 7, катушку взаимоиндуктивности (КВ) 8, первичная вбмотка которой включена последовательно-согласно с (1) (2) E

E В2оз где Е„,Е, — ЭДС преобразователя без образца; Е,,E — ЭДС преобразователя с образцом. Далее находят отношение нормированной амплитуды второй гармоники к квадрату первой. Затем по графикам (фиг.4) для .вычисленного значения A /А, и измеренного значения tg @, определяют относительную магнитную проницаемость образца ш, после чего, пользуясь кривой графика фиг.5, соответствующей найденному значению », определяют обобщенный параметр х для значения tg @, . Для найВП преобразователя, первый вольтметр

9 В1 для измерения ЭДС первой пространственной гармоники измерительных проводников ИП, и ИП,, включенных

% последовательно-встречно, второй вольтметр 10 для измерения ЭДС второй пространственной гармоники измерительных проводников ИП и ИП

2 включенных последовательно-согласно, фазометр 11 для измерения фазового угла первой пространственной гармоники между измерительными обмотками

ИП, и ИП, и вторичной обмоткой КВ 8.

Определение электромагнитных и геометрических параметров исследуемого изделия производится следующим образом.

Пропуская переменный ток от задающего генератора 7 фиксированной частоты по возбуждающему проводнику ВП

1, первым вольтметром 9 измеряют ЭДС первой пространственной гармоники на измерительных проводниках 2 и 3, а вторым вольтметром 10 — ЭДС на измерительных проводниках 4 и 5 второй пространственной гармоники преобразователя без образца 6. Затем вдоль оси

Z в преобразователь помещают исследуемый образец 6, при этом ток в ВП

1 поддерживают постоянной величины.

Измеряют первым вольтметром 9 ЭДС первой пространственной гармоники и вторым вольтметром 10 — ЭДС второй пространственной гармоники преобразователя с образцом 6, а также фазометром 11 фазовый угол первой пространственной гармоники по отношению к опорной фазе сигнала с КВ 8. По измеренным ЭДС преобразователя определяют значения нормированных амплитуд первой и второй пространственных гармоник, т.е.

1287067

4 мости можнос том . ме теи за счет ет одновременного из. мерения трех па а раметров изделия (З

5 положенному на пов ающий то по проводник ку, раси изме я над поверхностью иэдели р ют беэ испытуемого изделия я, значения ЭДС первой и второй прост-. ранственных га ков возб рмоник магнитных пото10 уждающего тока и п и нал тех же гармоник пространственных магнитных пот потоков возбужего и вих евы р х токов в изделии, а также измеряют фаз ЭДС моники на проводниках а зу первой га—

P р расположенных вдоль о раэующей цилиндра на верхностью ад его поранственных тью в местах макси мумов простка т.е венных гармоник возбужд ающего то.е. на лучах

Аi d а = — —-К а где = — — форм-фактор.

Подставляя найденные значения х и а в выражение

" 1 х

2 р а2Я (4) определяют удельную электрическ проводимость г е — осгде 1, — магнитная пос-15 тоянная, равная 4Т- 10 — циклическая частота возб

Функ ион воз уждающего тока.

6 пост о ункциональные эависимос ости фиг.4остроены с использованием а та функций Б есселя. анием аппара- 20

Ф о ормула из об ретения

Способ бесконта ктного измерения 25 парамет ов р цилиндрических прова я изделий основа анный на возб е пров одящих образце вих евь уждении в вихревых токов переменным магнитным полем фйкси о ты ксированной частои измерении амплит вторич оричной обмотки итуды и фазы ЭДС преобразователя

lo тличающ

Э

r и и елью расширения ф н с я тем, что с

Э Э я функциональных воз. з денных значений Ч иг.6 и х по зависи ф . находят величи К ну, при э радиус изделия

Y = h!

1 где У вЂ” г у ловая координат а в цилиндрической сист стеме, отсчитываемая от п ов р одника с возбуждающим током

У п. — номер гармоники причем е

Ф ричем по величине ЭДС пе нике и ее ф е первой гармои ее фазы, а также ЭДС вто о пространстве второй ют м ннои га мон магнитн ю р ики определяу проницаемость, по значению ЭДС первой о пространственной гармоники нахо я после ю дят радиус иэдели я я с элект и ду щим определением удельной трической проводимости.

1287067

I 2870б7 фааЯ

Составитель M.Áóõàðoâ

Редактор И.Сегляник Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 7712/48 Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r,Óæãoðoä, ул.Проектная,.4