Устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления изделий из немагнитных материалов

 

Изобретение может быть использовано в электромагнитной структуроскопии, дефектоскопии, а также в температурных измерениях свойств материалов. Целью изобретения является повышение точности и информативности измерений. Измерения проводятся методом вихревых токов с помощью электромагнитного преобразователя 5 с рабочей катушкой 6, компенсационной катушкой 7, коммутируемой переключателем 8 и катушкой 9 опорного напряжения. Измерения осуществляются в условиях балансировки нуль-индикатора 1 с помощью дифференциального повторителя 10 напряжений и делителя 11 напряжений. Остаточный сигнал выхода нуль-индикатора 1 после усиления усилителем 2 некомпенсации управляет преобразователем напряжение-частота, выходной сигнал которого является информативным параметром и контролируется измерителем 4 частоты. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОНЕТСКИХ 60UH

РЕСПУБЛИК (19) On

А1 (g1)g G 01 R 27/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Г, I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ,1 (21) 4133427/24-21 (22) 18, 07 ° 86 (46) 30.09.90. Бюл. Ф 36 (71) Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина (72) А,С.Пантелеев, М.С.Пантелеев и В.П,Себко (53) 621. 317, 79 (088. 8) (56) Патент Великобритании У 1572034, кл. G 01 R 27/00, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1093951, кл. G Ol R 27/90, 1984, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО

ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

СОПРОТИВЛЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ НЕМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение может быть использовано в электромагнитной структуроскопии, дефектоскопии, а также в температурных измерениях свойств ма2 териалов.Целью изобретения являетсн повьппение точности и информативности .измерений, Измерения проводятся методом вихревых токов с помощью электромагнитного преобразователя 5 с рабочей катушкой 6, компенсационной катушкой 7, коммутируемой переключателем 8 и катушкой 9 опорного напряжения. Измерения осуществляются в условиях балансировки нуль-индикатора 1 с помощью дифференциального повторителя 10 напряжений и делителя 11 напряжений. Остаточный сигнал выхода нуль-индикатора 1 после усиления усилителем 2 некомпенсации управляет преобразователем напряжение-частота, . выходной сигнал которого является информативным параметром и контроли руется измерителем 4 частоты. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1596279

Изобретение относится к бескон, тактным измерениям.

Цель изобретения повышение точности и информативности измерений, На чертеже изображено устройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления изделий из немагнитных материалов, реализующее способ, Устройство содержит нуль-индикатор, усилитель некомпвясацяи, пре. образователь напряжение- частота, измеритель частоты 4 и электромагнитный преобразователь 5 с рабочей катушкой 6, компенсационной катушкой 7 с переключателем 8 и катушкой опорного напряжения 9 дифференциальный повторитель напряжений 10 и перестраиваемый делитель напряжения 11, выход катушки опорного напряжения 9 подключен к суммирующему входу, а выход компенсационной катуШки 7 — к вычитающему входу дифференциального повторителя напряжений 10 вы- . 25 ход которого. через перестраиваемый делитель напряжения 11 подключен к одному из входов нуль-.индикатора 1, к другому входу которого подключен выход рабочей катушки б, а к выходу нуль-индикатора 1.последовательно подключены усилитель некомпенсации 2, преобразователь напряжение-частота 3 и яамагничиваницие обмотки электромагнитного преобразователя 5, выход пре35

° образователя напряжение-частота 3 подключен также к входу измерителя

4. При этом рабочая катушка 6 и катушка опорного напряжения 9 представ,ляет собой две идентичные катушки, 40

Р Е о Ae E Рк и Е он

ЭДС, обусловленные магнитными потоками в рабочей катушке 6 без контролируемого изделия в ней и в катушке опорного напряжения 7 соответственно. 45

Кроме того, переключатель 8 градуируется в величинах. радиусов контролируемых изделий и затем, перед измерениями устанавливается в положение, спот Вет ст вующее конкретному р щиу 50 су контролируемой детали, При этом витки компенсационной катушки 7 (ком" мутируемые переключателем 8) подобраны таким образом, чтобы в соответствуницем (радиусу контролируемого .изделия) положении переключателя 8

ЭДС на выходе компенсационной катуш .ки 7 (первичные обмотки которой вклю" чены согласно первичным, а вторичные - встречно вторичным обмоткам рабочей катушки 6) компенсировала

ЭДС, обусловленную магнитным потоком, наведенным в воздушном зазоре между контролируемым изделием помещенным в рабочую катушку, и измерительными обмотками рабочей катушки 6 ° Вследствие такой компенсации ЭДС на выхо де рабочей катушки 6 при наличии контролируемого иэделия в электромагнитном преобразователе S определяется только электромагнитным потоком

1 в контролируемом изделии Е = КЕ

К(Й „- Й„ ), а при его отсутствии - электромагнитным потоком на разФ мере контролируемого изделия: Е „> =

Е „- Б,®, где 1. о, - ЭДС, обусловленнал потоком в контролируемом изделии; Е,„- ЭДС, наведенная магнитным потоком в рабочей катушке 6 на размере контролируемого изделия при отсутствии последнего в рабочей катушке 6: Е „ — ЭДС, обусловленная магнитным потоком: рабочей катушки 6 . при отсутствии в ней иэделия; Е „„ЭДС, обусловленная магнитным потоком компенсационной катушки 7 (равным потоку в зазоре); К - расчетный параметр, модуль которого tK f характеризует коэффициент уменьшения амплитуды магнитного потока в изделии за счет вихревых токов.

Для немагнитных изделий режим измерений вихретоковыми методами онределяется положением рабочей точки

l на зависимостях модуля IK (или

l фазы (безразмерного параметра К (характеризующего влияние вихревых токов) от обобщенного параметра х, где x = R (21,Я)/р; R — виевиий радиус детали; у — ее удельное электрическое сопротивление; f - частота возбуждающего поля, В способе используются функциональная зависимость 1К1 = f(z) (т.е, амплитудные измерения), а также взаимосвязь эквивалентной .глубины проникновения магнитного поля в изделие от параметра 1К1, определяемая выражением:

Р

Сущность способа бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления изделий из немагиитных материалов заключается в следующем, 5 1596279 6

Предварительно для эаданнык режимов измерений определяют (расчетным путем ) коэффициенты уменьшения магнитного потока в контролируемом изделии (Крр (принимая их в качестве опорных)

5 и соответствующие им эквивалентные глубины проникновения магнитного поля в изделии g и для каждой величины

I Kрд устанавливают значение опорной

ЭДС, величина которой определяется соотношением

2Т Ие Кг

p --— -- - — — f

X erl

Повторяя описанную последовательность действий для каждого заданного значения Ер„(определяем и соответст0 вУющими 1Крп I H g) нзмеРЯют У на различных глубинах проникновения магнитного поля в изделие и таким .образом находят распределение удельного электрического сопротивления по сечению контролируемого изделия.

Таким образом, во-первых, задавая значения спорных ЭДС по предварительно заданным режимам измерений, определяемым эквивалентными глубинами про20 никновения электромагнитного поля в изделие и коэффициентами уменьшения магнитного потока, обеспечивают тем самым измерения в оптимальных режимах электромагнитного преобразователя с

25 точки зрения максимальной чувствительности при минимальных погрешностях измерений, во-вторых, измерение частоты электромагнитного поля, являющейся информативным сигналом об

30 удельном электрическом сопротивлении иэделия, осуществляется с высокой точностью в момент равенства нулю средних или действующих значений ЭДС рабочей катушки электромагнитного преОбраэОвателя и ОпОрной ЭДС ЭтО повышает точность измерений, Кроме того, проводя измерения удельного электрического сопротивления изделия на разных фиксированных глубинах про40 никновения электромагнитного поля в изделие, определяют тем самым распределение удельного электрического сопротивления по сечению иэделия и, „следовательно, расширяют функцио45 нальные возможности способа.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом.

Предварительно установкой переключателя 8 компенсационной катушки

7 в положение, соответствукицее радиу -. су контролируемого изделия, компенсируют ЭДС, обусловленную магнитным потоком в зазоре между контролируемым иэделием и измерительными обмотками рабочей катушки 6. Тогда при отсутствии обраэца в рабочей ка- тушке 6 ЭДС на выходе последней определяется соотношением Е = Е „ — Е „„. мр

Кроме того, поскольку E«„= Е,, а где E р, — ЭДС, обусловленная магнит-. ным потоком на размере контролируемой детапи. Значение этой опорной ЭДС устанавливают с использованием катушки опорного напряжения 9, причем ее намагничивакщие обмотки включены в одну цепь с намагничивающими обмотками рабочей катушки 6 ° Затем контролируемое иэделие помещают в рабочую катушку 6 электромагнитного преобразователя 5 и возбуждают в нем вихревые токи переменным магнитным полек .. любой частоты. ЭДС на выходе рабочей катушки 6, обусловленная (после компенсации с помощью компенсационной катушки части ЭДС, наведенной магнитным потоком в разрезе) только магнитным потоком в контролируемом изделии, определяется соотношением E = (К I »

«Ес,, причем величина параметра IK I определяется как характеристиками детали, так и частотой возбуждающего поля, Далее два имеющихся значения ЭДСЕц и Е рд — вычитают и если их разность не равна нулю, изменяют частоту электромагнитного поля до такого зна чения частоты, при котором Е„-К р, = О, т.е. устанавливают равной нулю разность между ЭДС, наведенной магнитным пФтоком в изделии и заданной опорной ЭДС изменением частоты электромагнитного поля с последующим измерением частоты, соответствующей этой нулевой разности и определением удельного электрического сопротивления, соответствующего заданной эквивалентной глубине проникновейия магнитного поля в изделие.

При выполнении условия Е„- Е,„ 0 выполняется равенство 1К Края, а, так как каждому значению !F« Iсоот1 ветствует однозначная величина хрп, то у можно определить по соотношению

1596279 дукв1им определением р по указанному выражению. Это значение 9 соответствует эквивалентной глубине д, Коэффициенты деления перестраиваемого делителя напряжения 11 устанавливают равными значениям определяемых для заданных режимов измерений коэф фициентов уменьшения магнитного потока, Формула изобретения

Составитель В. Степанкин редактор Н. Горват Техред N.Дидык, Корректор М,Пожо

Заказ 2908

Подписное

Тираж 556

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 результирукщим сигналом на выходе дифференциального .повторителя напряжений 10 является разность ЗДС, поданных на его вход, то сигнал на выходе дифференциального повторителя напряжения также равен Е - E кая кк

Ец<, Отсюда, установив коэффициент деления. перестраиваемого делителя напряжения 11 равным одному из значе- 1

1О ний коэффициента уменьшения магнитно го потока (1К о р (), на выходе делителя напряжения 11 получают значение опорной ЭДС: Е o = К р1Е„ „

В контролируемом изделии возбужда- 15 ют вихревые токи при помощи перемеиного магнитного поля, обусловленного током, протекакщим в намагничивакщих цепях электромагнитного преобразователя 5, . питаемых напряжением выход20 ного сигнала преобразователя напряжение.-частота 3. При этом на выходе рабочей катушки 6 наводится ЭДС, определяемая соотношением Е.",„ =

1К I E®, которая подается на один 25 из входов нуль-индикатора 1, На вто рой вход нуль-индикатора 1 подается опорная ЭДС Е р с выхода делителя напряжений 11, В случае неравенства нулю разности Е и Е,„на выхо- 30 де нуль-индикатора 1. возникает сигнал разбаланса, который, усиленный с помощью

1 усилителя некомпенсации 2, изменяет частоту на выходе преобразователя напряжение .— частота 3 до установления нуля раз- 3

35 ности ЭДС: Е с, и E „ . Равенство нулю этих ЭДС онначает, что электромагнит-. ный преобразователь 5 находится в требуемом режиме, который определяется заданным значением К р, à, 40 следовательно х р. При установлении

-Е„- Е „= 0 измеряют частоту поля при помощи измерителя частоты 4 с послеУстройство для бесконтактного измерения удельного электрического сопротивления изделий из немагнитных материалов, содержащее электромагнитный преобразователь с рабочей катушкой, компенсационной катушкой с переключателем и катушкой опорного напряжения, нуль-индикатор, выход которого через усилитель некомпенсации соединен с входом преобразователя напряжение-частота, к выходу которого подключен измеритель частоты, о т-,. л и чающее с я тем, что, с целью повышения точности и информативности измерений, в устройство введены дифференциальный повторитель напряжений, делитель напряжения, выход катушки опорного напряжения. соединен с первым входом, а выход компенсационной катушки соединен с вторым входом дифференциального пов« торителя напряжения, выход рабочей катушки соединен с первым входом нульиндикатора, второй вход которого соединен через делитель напряжения с выходом дифференциального повторителя напряжения, выход преобразователя напряжение - частота соединен с входом электромагнитного преобразователя. ю