Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины изделий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено в системах автоматического неразрушающего контроля толщины покрытий изделий. Цель - повышение точности за счет исключения зависимости показаний от изменения температуры окружающей среды. После нагрева изделия точечным источником тепловой энергии последний перемещают и измеряют избыточную предельную температуру нагреваемой поверхности изделия в точке, расположенной за точечным источником тепловой энергии по линии его движения, до совпадения избыточной температуры с заданной. Толщину контролируемого изделия определяют по расстоянию отставания точки контроля от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энергии. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„BU „„3 504491

А1 (5!) 4 С 01 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4231871/24-28 (22) 20.04.87 (46) 30.08.89. Бюл. !! 32 (71) Тамбовский институт химического машиностроения (72) В.Н Чернышов, А.П.Пудовкин и Т.И.Чернышова (53) 531 .7!7 ° 11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 348855, кл. G 01 В 7/06, 1969. (54) СПОСОБ БЕСКОНТАКТНОГО НЕРАЗРУШАНЩЕГО КОНТРОЛЯ ТОЛЩИНЫ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено в системах автоматического неразрушающего контроля толщины покрытий изделий, Цель—

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть применено в системах автоматического неразрушающего контроля

Ф толщины пленочных покрытий иэделии °

Цель изобретения — повышение точности за счет исключения зависимости показаний от изменения температуры окружающей среды.

Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины изделий заключается в том, что изделие нагревают точечным источником тепловой энергии, перемещают последний, измеряют избыточную предельную температуру нагреваемой поверхности изделия в точке, расположенной за точечным источником тепловой энергии по линии его движения, изменяют распсвьш ение точности за счет исключения зависимости показаний от изменения температуры окружающей среды. .После нагрева иэделия точечным источником тепловой энергии последний перемещают и измеряют избыточную предельную температуру нагреваемой поверхности. иэделия в точке, расположенной за точечным источником тепловой энергии по линии его движения, до совпадения избыточной температуры с заданной. Толщину контролируемого изделия определяют по расстоянию отставания точки контроля от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энергии. 1 ил. стояние отставания точки контроля температуры от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энер. гни до тех пор, пока избыточная предельная температура станет равной наперед заданному значению, измеряют расстояние отставания точки контроля от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энергии, по которому определяют толщину контролируемого изделия.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Устройство содержит точечный источник 1 тепловой энергии, датчик

2 температуры, перемещаемые с постоянной скоростью Н относительно измеряемого иэделия.

3 150449

Выход датчика температуры подключен к первому входу вычитающего узла

3, на второй вход которого подается с блока 4 задания температур на5 пряжение уставки, моделирующей величину наперед заданной температуры

Т,д . Раэностный сигнал с выхода вычитающего узла 3 через усилитель 5 мощности поступает на реверсивный двигатель 6, вал которого кинематически соединен с механизмом перемещения относительно источника 1 тепловой энергии. Датчик 2 соединен с регистрирующим узлом 7, осуществляющим запись и показание толщины покрытия исследуемых иэделий, а также с преобразователем 8 перемещения в электрический сигнал, выход которого подключен к микропроцессо- 20 ру 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Включают источник 1 и начинают его перемещение и датчика 2 темпе- 25 ратуры над исследуемым изделием с постоянной скоростью Н. Датчик 2 температуры, движущийся при этом по линии перемещения источника энергии с отставанием от него, эареги- 30 стрирует предельную избыточную температуру нагреваемой поверхности, соответствующую установившемуся квазистационарному режиму нагрева.

Затем изменяют расстояние отставания точки контроля температуры от центра пятна нагрева источника энергии в соответствии с зависимостью

Х = Х „ц + ЬХ, где Х яс,„— начальное расстояние между точкой регистрации 4р температуры и центром пятна нагрева; а Х = К(Т с д — Т(Х) „эв

= КДТ(Х)); T A — наперед заданное значение температуры поверхности исследуемого тела, величина которой 45 устанавливается таким образом, чтобы ее можпо было измерить с помощью используемой контрольно-измерительной аппаратуры с погрешностью не хуже 1Х, Т(Х)„,., — избыточная предельная температура в точке конт50 роля, К вЂ” коэффициент пропорциональности, величина которого задается от 0,1 до 2. Разностный сигнал бТ(Х) с выхода вычитающего узла 3 через усилитель 5 поступает на реверсивный двигатель 6, который в зависимости от знака и величины рассогласования перемещает в ту или

1 4 иную сторону датчик 2 относительно источника 1. Изменение расстояния между точкой контроля температуры и центром пятна нагрева, перемещение термоприемника осуществляют до тех пор, пока контролируемая избыточная температура поверхности исследуемого тела станет равной наперед заданному значению Тд т.е. Т., = TQ), ЬТ(Х) = О, разностный сигнал на выходе вычитающего устройства 3 отсутствует. При этом на регистрирующем узле 7 фиксируется местоположение датчика 2, соответствующев определенной толщине покрытия исследуемого изделия.

При нагреве поверхности полубесконечного в тепловом отношении изделия подвижным точечным источником энергии избыточная предельная температура поверхности этого изделия в точке, перемещающейся вслед эа источником по линии era движения со скоростью, равной скорости перемещения источника, определяется формулой т(Х) - — г — (1) 2Ю Х где Т(Х) — избыточная предельная температура нагреваемой поверхности полубесконечного изделия в точке, перемещающейся вслед за источником по линии его движения (K);

q - -мощность источника, Вт;

4 — усредненный (средиеинтегральный по объему) коэффициент теплопроводности тепловой системы, состоящий из покрытия и основания, на которое оно нанесено, Вт/м К;

Х вЂ” расстояние между точкой измерения температуры и центром пятна нагрева поверхности исследуемого изделия сосредоточенным источником .энергии.

Поскольку расстояние между точкой контроля температуры и центром пятна нагрева адаптивно изменяется до момента наступления равенства Т(Х)

= Тзв*, то в соответствии с формулой (1) (2) 1504491

lr Or где К,* рп

l5

mn но n — — — °

m+m и т

30

40

45 где К вЂ” — — — постоянная величи2ТТ ъаа на.

Таким образом, измеренное расстояние между точкой контроля температуры и центром пятна нагрева

Х „ ц функционально связано с коэффициентом теплопроводности исследуемого изделия. Поскольку и покрытие, и изделие, на которое оно нанесено, представляют собой двухслойную тепловую систему, пронизываемую при тепловом воздействии тепловым потоком, перпендикулярным слоям, то на основании формулы Цедерберга можно записать, что h - п%„+ п,h„(3) где 11„, Aт — коэффициенты теплопроводности соответственно покрытия и изделия, на которое оно нанесеШт

n - — —, m„+ щт

m - масса покрытия;

mr — масса тела. как mn Ii p4= ь осетр 1п pä

a mr = Ч ° pr = Я ogrp . 1 р Где

V 1 и Ч соответственно объемы покрытия и тела, подверженные тепловому воздействию; Б «„rp — площадь участ» ка активного теплового поздействия;

1, и 1 — соответственно толщина покрытия и иэделия; Pä, p — плотности покрытия и тела, то

ln «Рn lт Рт

n — — - — — -;и= — — — — —.

1п о + 1т1т 1. 4+ 1т1"т (4)

Подставив (4) в (Э) и произведя ряд несложных математических преобразований, получим формулу для определения толщины покрытия

lr ° Ят (%т- Э ()

pÄ(%- h,)

Используя соотношение (2), формуру (5) можно записать в виде

X И М Arr

1 К вЂ” — -- — -- —-- (6) Эд Кизи — постоянная, зависящая от отношения плотности покрытия и изделия.

Таким образом, измерив расстояние между точной контроля температуры и центром пятна нагрева и зная плотность и теплопроводяость покрытия и изделия, а также мощность теплового воздействия и значение заданной температуры Т А, по формуле (6) можно определить искомую толщину покрытия.

Фо рмула и з о бр е тени я

Способ бесконтактного неразрушающего контроля толщины изделий, заключающийся в том, что изделие нагревают и измеряют температуру поверхности изделия в заданных точках, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности, изделие нагревают точечным источником тепловой энергии, перемещают последний, измеряют избыточную предельную температуру нагреваемой поверхности изделия в точке, расположенной за точечным источником тепловой энергии по лийии его движения, изменяют расстояние отставания точки контроля температуры от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энергии до тех пор, пока избыточная предельная температура станет равной наперед заданному значению, измеряют расстояние отставания точки контроля от центра пятна нагрева точечным источником тепловой энергии, по которому определяют толщину контролируемого изделия.

1504491

Составитель Л. Крюкова

Техред М,Моргентал Корректор М, Шароши

Редактор А, Долинич

Заказ 5240/41 Тирам б83 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101