Способ определения параметров проводящих цилиндрических изделий

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушаемом контроле материалов изделий . Целью изобретения является повышение точности путем снижения влияния высших пространственных гармоник на результаты измерения Устройство, реализующее способ, содержит катушки 1 Гельгольца, используемые в качестве источника однородного поперечного магнитного поля, в которое помещают проводящий образец 2, измерительную катушку 3, катушку 4 взаимоиндуктивности, вольтметры 5 и 6 переменного тока, фазометр 7, генератор 8 синусоидальных сигналов, амперметр 9, реостат 10, микровеберметр 11, источник 12 постоянного тока, ключи 13, 14 и 15, блок 16 коммутации для изменения направления постоянного тока. Способ позволяет повысить точность измерения магнитной проницаемости по сравнению с известным способом на 3,5%, удельную проводимость на 6,2% и радиус на 5,4%. 5 ил. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s>>s G 01 N 27/72

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4

Q1 V (Л (21) 4454475/21 (22) 04.07,88 (46) 07.09.91. Бюл. МЗЗ (71) Харьковский политехнический институт им. В. И. Ленина (72) А. А. Авраменко, С. Б. Голоцван, Б. М.

Горкунов и В. П. Себко (53) 621.317.44(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1287067; кл. G 01 R 33/12, 29.05.85, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТР0В ПРОВОДЯЩИХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ

ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при неразрушаемом контроле материалов изделий. Целью изобретения является повышение точности путем снижения влияния

„, 5U, 1675751 А1 высших пространственных гармоник на результаты измерения. Устройство, реализующее способ, . содержит катушки 1

Гельгольца, используемые в качестве источника однородного поперечного магнитного поля, в которое помещают проводящий образец 2, измерительную катушку 3, катушку

4 взаимоиндуктивности, вольтметры 5 и 6 переменного тока. фазометр 7, генератор 8 синусоидальных сигналов, амперметр 9, реостат 10, микровеберметр 11, источник 12 постоянного тока, ключи 13, 14 и 15, блок 16 коммутации для изменения направления постоянного тока. Способ позволяет повысить точность измерения магнитной проницаемости по сравнению с известным способом на 3,5%, удельную проводимость на 6,2% и радиус нэ 5,4%. 5 ил, 1675751

l +áe Х) 4х(а g(Ger )r6eiX-áåñÀ6erk)+ 2(g (5er Я+6 X) (1) (бег А+бе Х)-4i((p„-У(бе)" М feil - бес Х бепX)<2(p„ l) (Rer it5 i )) 2Х и,. (5er» Õ беях+ ба X 6etX) Р 1 12 Р (2) (Бе х бс A) 2x (i ei x бег м -6er õ Ье Ni- (р .I)(ger К+ hei х) Г,"

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

Целью изобретения является повышение точности за счет снижения влияния высших пространственных гармоник на результаты измерения, Нэ фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 — функциональные зависимости отношения àMïnèтуд магнитных потоков разностного переменного и разностного постоянного

ЛФ магнитных полей - -,,— от фазового угла p для различных значений поперечной от носительной магнитной проницаемости; на фиг. 3 — зависимость амплитуды разностного нормированного потока постоянного магЛ Ф(--, нитного поля А-@-- от величины поперечной относительной магнитной проницаемости образца; на фиг. 4 — зависимость амплит уды разностного нормированного погока переменного маггде А — форм-фактор, ber, bei — функции Кельвина первого рода; "штрих" обозначает производную по аргументу;

R — радиус изделия 2; ,иг — поперечная относительная магнит1 ная проницаемость;

oil — продольная удельная электрическая проводимость; ,и, — магнитная постоянная; го — циклическая частота переменного магнитного поля.

График (фиг. 2) выражает зависимость амплитуды разностного нормированного магнитного потока переменного магнитного

ЛФг, поля А —,-—, отнесенную к амплитуде раз 4 О ностного нормированного гloToKB постоян

ЛФь ного магнитного поги (— =, от величины ч Ь фазового угла при одних и тех же значениях ни .ного поля от величины обобщенного параметра X для различных значений поперечной относительной магнитной проницаемости образца pry на фиг. 5- ори5 ентация поля относительно контролируемоГО ИЗДЕЛИЯ.

Устройство (фиг. 1) содержит катушки 1

Гельмгольца, используемые в качестве источника однородного поперечного магнит10 ного поля, в которое помещают проводящий образец 2 (изделие), измерительную катушку 3, катушку 4 взаимоиндуктивности. вольтметры 5 и 6 переменного тока, фазометр 7, генератор 8 синусоидальных сигналов, ам15 перметр 9, реостат 10, микровеберметр 11, источник 12 постоянного тока, ключи 13-15, блок 16 коммутации для изменения направления постоянного тока.

График (фиг. 2) получен с использовани20 ем зависимостей амплитуды разностного нормированного потока переменного магЛФБ нитного поля А — @ — и фазы гг) этого потока о от величины обобщенного параметра X:

40 обобщенного параметра Х. Причем амплитуда разностного нормированного потока постоянного магнитного поля определяется

ЛФ по зависимости k r — = f (x) при в+О, т.е.

45 X=O, Выражение для форм-фактора в случае круглой измерительной катушки 3 имеет вид

Л—

2 lR a) (1—

1 + (а х,) где а — средний радиус измеритег)ьной катушки 3;

Xо — расстояние от центра изделия 2 до

55 середины измерительной катушки.

Определение параметров цилиндрических проводящих образцов проводят следующим образом.

Ключи 13 — 15 устанавливают в положение, при котором в схему включены вольтметры 5 и б и генератор 8. Последним

1675751 у станавливают частоту возбуждающего пеНапример, проводят измерения параременного тока, величину которого регули- метров изделия из нержавеющей стали с руют реостатом 10 и регистрируют по радиусом 20 мм, амперметру 9, вольтметром 5 измеряют Измерения проводят, используя устройЭДС Ео, обусловленную потоком фо, а воль- 5 ство со следующими параметрами: число тметром 6 — ЛЕ,обусловленную потокомЛФ. W<>M витков измерительной обмотки 1000, . Угол сдвига фаз рмежду потоками Лфи Фо число витков намагничивающей обмотки измеряют фазометром 7. Ключи 14 и 15 ус- 2145, радиус измерительной обмотки 6, 7 танавливают в положение, при котором в мм, радиус катушек Гельмгольца 0,124 м. схему включены микровеберметр 11 и ис- 10 Испытуемое изделие помещают в работочник 12 постоянного тока, а ключ 13 уста- чую полость устройства, его намагничиваюнавливают в разомкнутое положение, щую цепь записывают током амплитудой 1

Величинупостоянноготокавцепи регулиру- А и частотой 1800 Гц. Вольтметром эффекют реостатом 10 и регистрируют по ампер- тивных значений ВЗ-33 измеряют величины метру 9. Коммутационным способом 15 ЭДС Еои разностной ЭДС ЛЕ. Эти величиопределяют величину разностного потока ны составляют ЕО=0,121 В. Л Е=15.4 мВ. Попостоянного магнитного поля ЛФБ по пока- грешность измерения не превышает 1, По заниям микровеберметра 11. формуле

По измеренным значениям ЭДС Ео и Е Е ф= определяют величины потоков переменного 20 4,44 f Wèçì магнитного поля фо и Лф . По величине определяют величины потоков пеоеменного отношения амплитуд потоков разностного магнитного поля; фо= 1,51 10 Вб и переменного и разностного постоянного М 1,93-10 Вб. магнитных полей, и значению фазовоДф Фазометром Ф2 — 16 измеряют фазовый

25 угол между ЭДС д Е и Ео. Величина фазового угла ф из графических зависимостей (фиг. го угла р составляет 51,0О, Погрешность из2) находят величину поперечной относи- мерения не превышает 1, тельной магнитной проницаемости, по кото- От намагничивающей цепи устройства рой из графика (фиг. 3) определяют отключают генератор переменного тока, от амплитуду нормированного магнитного по- 30 измерительной цепи устройства отключают тока постоянного магнитного поля 1 ЛФБ вольтметР эффективных значений и фазоЧЪ метр, к устройству подключают генератор а затем — значение форм-фактора А, исполь- постоянного тока и микровеберметр Ф5050. зуя формулу (4), находят радиус цилиндри- Величину постоянного тока устанавливают ческого изделия 2 из соотношения 35 равной 1 А и коммутационным способом а измеряют разностное потокосцепление ( (5) h

-6

Послеэтого по ве ичййе амплитуды раз- не пРевышает 0,5 . По фоРмУле ностного нормированного потока перемен- 40 д 1р М

Лфь с % зм ного магнитного поля А —, — и значению определяют величину разностного потока поперечной относительной магнитной про- постоянного магнитного поля, которая соницаемости из графических зависимостей ставляет 1,205 10 Вб. (фиг. 4) находят обобщенный параметр Х. 45 Вычисляют отношение величин разноПодставляя величину Х в формулу(3), опре- стных потоков переменного и постоянного деляют продольную удельную электриче- магнитных полей скую проводимость материала изделия: ф г

= 1,60, Oll— (6) 50 () Зная эту величину и величину фазового

Увеличение точности измерения матугла о, по зависимости (фиг, 2) оп е еля т ели ну р ной о но и л нои ма ческои проводимости материала и радиуса, о о а„ в а„„ом л „ нитной проницаемости мате иала из л изделия обеспечивается тем что на резуль- 55 таты изменения не оказывают влияния вы- (фиг. 3), определяют величину нормированго ного разностного по1ока постоянного маг: ф нитного поля Л:- <1; — -, которая составляет

-0,34, по которой определяют значение

1675751

2N Гбрх Хе. бех Х)е х(ХГЯ(,. ) ) (5е(" Х 5eiX-ххерХ бег X ) 2 Ге((,„ ) ) (fxxxе X е. р; )() ххххх х х) ex(Xе-хцНХеехбе х-хееxx,(xi ° 2(хе ъ СХе б„= Х / (а х((,р„х,) ), ЛФ вЂ” амплитуда вносимого переменного магнитного потока;

ЛФ вЂ” величина вносимого постоянного магнитного потока, p — фазовый угол между вносимыми переменным и постоянным магнитными потоками; ,иг,— поперечная относительная магнитНаЯ I1PQH(xILI,ÇÅÌOÑTÜ ИЗДЕЛИЯ;

Х вЂ” параметр;

ber, be) — функции Кельвина первого рода;

"штрих" — производная I;o аргументу;

l5 а — радиус индукционного измерителя магнитного потока; хо — расстояние от центра индукционного измерителя магнитного потока до оси изделия, R — радиус изделия, 50 4> — амплитуда потока переменного магнитного поля без иэделия;

М вЂ” формфактор;

ы — циклическая частота переменного

MBIHWTHOIO ПОЛЯ;

55 до — магнитная постоянная;

Г))(— продольная удельная электрическая проводимость изделия. форм-фактора (,=4,26. По формуле (5) опре- вы ить точност: измерения магнитной проделяют радиус иэделия R==20,3 мм. ницаемости на 3,57, удельной электричеОпределяют величину нормированного ской проводимости — на 6,2;(, и радиуса — на разностного потока переменного магнитно- 5,4ь, 05445 5 Формула изобретения го поля л, которая составляет 0,5445, % Способ определения параметров проИз зависимости (фиг. 4) определяют ве- водящих цилиндрических изделий, включаличину обобщенного параметра Х, которая ющий воздействие на изделие переменным равна 4,15, По формуле (6) определяют магнитным полем, перпендикулярным оси удельную продольную электрическую про- 10 иэделия, определение амплитуд вносимого водимость материала изделия магнитного потока и магнитного потока без

ojI =0,145.10 См/м, 7 изделия посредством индукционного измеСравнение этих результатов с результа- рителя магнитного потока, а также фазового гами, полученными с помощью контрольных угла между этими потоками, о т л и ч а ю щ) (етодов, в качестве которых использова- 15 и и с я тем, что, с целью повышения точно()ись для измерения магнитной проницае- сти, на изделие воздействуют постоянным . Мости — дифференциально-баллистический магнитным полем с напряженностью, рав(погрешность не превышает 0,57,), для иэ- ной амплитуде напряженности переменномерения удельной электрической проводи- го магнитного поля, причем направление мости — контактно-мостовой (погрешность 20 постоянного магнитного поля совпадает с не превышает 0,3 ), для измерения радиуса направлением переменного магнитного по— микрометрический, показывает, что по- ля, с помощью индукционного измерителя грешностьиэмерениявданномслучаесоставля- магнитного потока определяют величину

Ет для поперечной магнитной проницаемости вносимого магнитного потока, постоянного

il,5, продольной удельной электрической про- 25 магнитного поля, а радиус, поперечную отводимости 3,6;4 и для радиуса 1,5, носительную магнитную проницаемость и

По сравнению с известным способом продольную удельную электрическую пропредлагаемый способ измерения парамет- водимость изделия определяют из соотноров цилиндрических изделий позволяет по- . шений асср ее ° е ххe((rer ех Bei х) ° rrx (xxr„J I(6errrxeix — ееех ееехеех(хе +. е) (еее х ((«x ееР xr,-х 2х (еееххебе(х)-еех(р„-((бее хВеех-Веехбее xi+ 2(р„(7 C((er +6ei е е

ФХ,Фг (8eI- Х 5eI" Х+ 5ei. Х Se(Х Р = oI. с)о (ate(" )(+ hei )()+2)((ate()(ба(х- бег )(бе(х)- (р„y)(pe " )(+ ge I у

h PÁ tu 1 1 () (- е т тххх;х

1675751

90 45 (p o

Фиг. 2.

1675751

1675751

Фиг. 4.

1675751

Составитель С. Шумилишская

Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая

Редактор M. Бланар

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

Заказ 2997 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., 4/5