Способ измерения геометрических параметров биметаллического цилиндра

 

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества материалов и может быть использовано для контроля несоосности слоев биметаллической проволоки . Цель изобретения - повышение точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра и упрощение измерений. Способ измерения параметров биметаллического цилиндра электромагнитным методом на основе измерения ЭДС проходного вихретокового преобразователя состоит в том, что измеряют сопротивление отрезка биметаллического цилиндра, с учетом которого определяют эквивалентную толщину оболочки цилиндра, измеряют модуль вносимой ЭДС в вихретоковый преобразователь и затем определяют величину несоосности слоев биметаллического цилиндра по заранее построенной зависимости . 6 ил. ч-Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s G 01 В 7/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о 3 (л

О фь (21) 4659982/28 (22) 06,03.89 (46) 15.09,91. Бюл. ¹ 34 (72) Б.И,Мясников, В,Е.Каменцев, А,К.Ерохов и В.В. Лапицкий (53) 531.717 (088.8) (56) Герасимов В.Г. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий. — М.: Энергия, 1972, с. 152, Прибор контроля процентного содержания меди в платиновой проволоке: Паспорт.

ЯеМ3.445.001П С, 1971. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля качества материаИзобретение относится к способам неразрушающего контроля качества материа. lloB и может быть использовано для контроля несоосности слоев биметаллической проволоки.

Цель изобретения — повышение точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра за счет устранения влияния изменений толщины и удельной электропроводности оболочки цилиндра на результаты измерений и упрощение измерений.

На фиг, 1 приведены годографы, соответствующие изменению частоты тока возбуждения; изменению тол щин ы в не ш него слоя (оболочки) за счет изменения радиуса внутреннего слоя цилиндра; изменению толщины внешнего слоя за счет изменения радиуса внешнего слоя цилиндра; измене Ы 1677504 А1 лов и может быть использовано для контроля несоосности слоев биметаллической проволоки. Цель изобретения — повышение точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра и упрощение измерений. Способ измерения параметров биметаллического цилиндра электромагнитным методом на основе измерения ЭДС проходного вихретокового преобразователя состоит в том, что измеряют сопротивление отрезка биметаллического цилиндра, с учетом которого определяют эквивалентную толщину оболочки цилиндра, измеряют модуль вносимой ЭДС в вихретоковый преобразователь и затем определяют величину несоосности слоев биметаллического цилиндра по заранее построенной зависимости. 6 ил. нию магнитной проницаемости внутреннего слоя; изменению удельной электрической проводимости слоев; изменению несоосности (разнотолщинности) внешнего слоя; на фиг. 2 — биметаллический цилиндр с симметричным расположением (а) и несимметриче ным расположением (б) внешнего слоя цилиндра относительно его сердечника, сечение; на фиг, 3 — зависимости приращения относительной ЭДС вихретокового преобразователя от приращений относительной толщины и относительной удельной проводимости; на фиг. 4 — зависимости приращения относительного электрического сопротивления от приращений также относительной толщины и относительной удельной проводимости; на фиг. 5 — зависимость относительного электрического сопротивления от эквивалентной относительной тол1677504 фы, обусловленные изменением толщины оболочки за счет изменения радиуса внутреннего слоя г1, линиями 3 (штриховыми)— за счет изменения радиуса внешнего слоя

f2. Годографы, обусловленные изменением магнитной проницаемости внутреннего слоя, показаны линиями штрихпунктирными. Годографы, обусловленные изменением удельной электрической проводимости слоев, совпадают с основным годографом.

Вдоль него идут годографы. обуславливаемые изменением несоосности (разнотолщинности) оболочки. Конечные точки этих

50 щины внешнего слоя цилиндра; на фиг. б— зависимость модуля относительной вносимой ЭДС вихретокового преобразователя от относительной несоосности внешней оболочки для различных значений эквивалент- 5 ной относительной толщины, Сущность способа заключается в следующем, Величина сопротивления биметаллического цилиндра зависит от толщины и удель- 10 ной электрической проводимости оболочки цилиндра и не зависит от ее несоосного расположения. Таким образом, с помощью измерения сопротивления продольному электрическому току можно в вихретоковом 15 измерении учесть влияние отклонения обоих мешающих параметров; толщины и удельной электрической проводимости оболочки от их номинальных значений, В общем случае приращения сигналов 20 вихревого и электрического сопротивления измерений от приращения параметров выражаются следующими зависимостями;

АА1 =ам ЛI*+аn Ь|+а з Ло (1)

ЛА2 =0 Лl*+а22Л1+а2зЛа, (2) где ал — чувствительность I-ro сигнала к приращению j-ro параметра.

Совместное решение двух уравнений (1) и (2) с тремя неизвестными для нахожде-- нияЫе возможно в том случае, если а1з а2з (3) а12 а22 т.е. если отношение чувствительностей каждого из сигналов к подавляемым (исключаемым) параметрам одинаково. При соответствующем выборе частоты тока возбуждения вихревого измерения соотношение (3) выполняется достаточно точно, На фиг. 1 основной годограф ЭДС (линия 1) соответствует изменению частоты тока 40 возбуждения в,Точки основного годографа, в которых производится расчет влияния изменения параметров проволоки, отмечены значками "о". Нумерация точек возрастает с увеличением частоты N.Ëèínÿìè 2 (сплошными тонкими) проведены годограгодографов, соответствующие максимал ьной относительной разнотолщинности 1*=1

Ь—

à — r l где! — смещение осей слоев, отмечены значками "+", сохраняющими номер начальных точек i+ = 0 основного годографа.

Лишь для высокочастотной области (точки 9-11) и большой разнотолщинности годографы отклоняются от основного внутрь ограниченной им области, Приведенные расчетные годографы были проведены на обширном экспериментальном материале с платинитом и допускают следующее качественное объяснение, Если в преобразователь ввести ферромагнитный сердечник с магнитной проницаемостью,и то

ЭДС преобразователя значительно возрастает, Возрастание может составить,и раз (при g = 1 и низкой частоте тока возбуждения). Медная оболочка уменьшает влияние ферромагнитного сердечника, Экранирующий эффект оболочки биметаллического цилиндра тем сильнее, чем больше возникающие в оболочке вихревые токи и чем значительнее уменьшение плотности вихревых токов к границе оболочки с сердечником, -.e, чем больше удельная электрическая проводимость и толщина оболочки. Годографы, обусловленные изменением частоты тока возбуждения и удельной электрической проводимости оболочки, имеют одинаковый ход. Совпадение с этими годографами годографа, обусловленного изменением разнотолщинности оболочки, объясняется с помощью фиг, 2, На фиг, 2а приведено симметричное расположение оболочки относительно сердечника, на фиг. 26 — несимметричное. Самый внешний контур протекания вихревого тока совпадает с внешней границей цилиндра. Для симметричного цилиндра и другие контуры тока остаются окружностями, не пересекающими границы раздела сред, и вся оболочка полностью выполняет свою экранирующую роль. Для несимметричного объекта толщина слоя, в котором контуры тока замкнуты в одной медной оболочке цилиндра, уменьшается. В области II (фиг.2б) контуры тока проходят по двум средам. Поскольку удельная электрическая проводимость сердечника s 40 раз меньше проводимости оболочки, то условия протекания вихревых токов ухудшаются по сравнению с симметричным расположением оболочки, и только часть оболочки, соответствующая области 1, сохраняет свои хорошие экранирующие свойства. Таким

1677504. образом, несоосность оболочки эквивалентна ухудшению ее проводящих свойств.

Наибольшая чувствительность вихретохоеого измерения и несоосности слоев достигается при средних значениях частоты тока возбуждения (точка 6 на фиг. 1). Для биметаллической проволоки для герконов диаметров 0,6 мм это соответствует частоте

4,5 кГц, На фиг. 3 приведены зависимости приращения относительной ЭДС (ЛЕж =ЛЕ/Ep ) вихретокового преобразователя от приращений относительной

Лt толшины Ло = (где t0 — номинальное

<о значение толщины) и относительной удельной электрической проводимости оболочки

h,0 цилиндра Лсъ = (где о<, — номинально ное значение удельной электрической проводимости).

На фиг. 4 приведены зависимости приращения относительного электрического сопротивления постоянному току

AR

ЛR*= (где Rp — сопротивление отRo резка проволоки с номинальными значениями параметров) от приращений тех же параметров, что и на фиг. 3. Одинаковое отношение углов наклона в зависимости от толщины и удельной электрической проводимости оболочки в обоих измерения создает возможность учета в вихретоковом измерении двух параметров; толщины и удельной электрической проводимости оболочки с помощью одного дополнительного измерения сопротивления.

На фиг. 5 — приведена зависимость относительного электрического сопротивлеR ния R*= — (Rp — 1,4 Ом для отрезка

Ro проволоки длиной 200 мм) от эквивалентной относительной толщины оболочки тэ

t,* = — Термин "эквивалентная толщиtao на" введен потому, что изменение сопротивления, обусловленное изменением двух параметров: толщины и удельной электрической проводимости, приписывается эквивалентному изменению одного из них (тол щи не). е

На фиг. 6 приведена зависимость модуля относительной внешней ЭДС вихретокоŠ— Ен вого преобразователя Ее — E " где Š—

Ео вектор ЭДС, соответствующий образцу с но5

55 минальными значениями параметров — OT относительной несоосности разнотолщинности оболочки биметаллического цилиндра для различных значений эквивалентной относительной толщины, Определение несоосности (разнотолщинности) слоев биметаллического цилиндра по предлагаемому способу производят следующим образом.

Измеряют сопротивление отрезка исследуемого образца — проволоки длиной 200 мм на постоянном токе (для этой цели используют стандартные омметры: М218, Еб9 и др.). По заьисимости R* = f (т*) на фиг, 5 определяют величину эквивалентной толщины оболочки цилиндра. Например, измерение сопротивления отрезка дало результат 1,6 Ом. Тогда эквивалентная толщина оболочки составляет т-„. = 0,84. Затем измеряют модуль вносимой ЭДС в вихретоковом измерении, производимом по схеме фиг,6 и по соотношению Е* = f/l* (фиг.6) определяют величину несоосности. Для определения этой величины используется кривая, соответствующая определенной эквивалентной толщине оболочки. Пусть, например, вольтметр ВЗ вЂ” 39 показывает 7,5 м В (при ЭДС пустого преобразователя Ео = 10 м Б). Исходя

7,5 из значения Е* =- =0,75 по оси ординат

10,0 наход. и по оси абсцисс I» = 0,65, т.е. относительная несоосносгь слоев биметаллического цилиндра составляет 0,65.;

Формула изобретения

Способ измерения геометрических параметров биметаллического цилиндра, основанный на измерении сигнала проходного вихретокового преобразователя и использовании результата измерения для определения контролируемого параметра, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра и упрощения измерений, измеряют сопротивление R отрезка биметаллического цилиндра и определяют эквивалентную толщину Ь оболочки цилиндра, характеризующую изменение толщины и электропроводности оболочки, по заранее построенной зависимости R = т(Ь), затем измеряют модуль Е вносимой в вихретоковый преобразователь ЭДС и определяют величину е несоосности слоев биметаллического цилиндра по заранее построенным для различных значений зависимостям E f(e), / еЕ+

1677504

1677504

1677504

8„=g

/О

42 04 06 08 70 В»

4Ъ2 6

Составитель И. Рекунова

Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерявая

Редактор А, Лежнина

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

Заказ 3105 Тираж 368 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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