Способ вихретокового измерения параметров электропроводящих изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. При измерении соответствующих сигналов J ,U,J, установке преобразователя на поверхность контролируемого изделия, возбуждении преобразователя токами трех частот f, .fj, измерении соответствующих сигналов ,116преобразователя формируют сигнал Ф/, характеризующий величину зазора Н0и сигнал M-i, характеризующий величину удельной электрической проводимости основы эталонного изделия. Формируют сигнап Ф2, характеризующий величину зазора между преобразователем и основой контролируемого изделия , сравнивают величины Фг и Ф,, итеррационно изменяют величину зазора между преобразователем и контролируемым изделием до получения равенства Фх Ф,, определяют соответствующее равенству перемещение Hfc преобразователя и толщину Н9 диэлектрического покрытия на контролируемом изделии, формируют сигнал М7, характеризующий величину удельной электрической проводимости контролируемого изделия, не изменяя положения преобразователя, его возбуждают токами с частотами f,, fj-и f4, измеряют соответствующие значения сигналов преобразователя LL LL, Ug и формируют сигнал Z, характеризующий величину относительной магнитной проницаемости finK материала основы контролируемого изделия по величине Z и по предварительно полученной зависимости Z f jurK определяют величину магнитной проницаемости основы контролируемого изделия и величину удельной электрической проводимости 0v материала основы контролируемого изделия. 5 ил. со с ON 00 ю XI (Л СА)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

llO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673900/28 (22) 04.04.89 (46) 07,11.91.Бюл.¹ 41 (71) Самарский политехнический институт им.В. В, Куйбышева (72)А.P.Øèøêèè, К.Л,Куликовский и О.М.Самарин (53) 620.179.142.5.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1446548, кл. G 01 N 27/90, 05.05.87. (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. При измерении соответствующих сигналов U,U,,Us, установке преобразователя на поверхность контролируемого иэделия, возбуждении преобразователя токами трех частот f, Я„1З, измерении соответствующих сигналов 0„,0,,0 преобразователя формируют сигнал Ф<, характеризующий величину зазора Ни сигнал М, характеризующий величину удельной электрической проводимости основы эталонного изделия. Формируют сигнал Ф, характеризующий величину зазора между преобразоИзобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения удельной электрической проводимости о; относительной магнитной проницаемости,и электропроводящих изделий и материалов, а также для измерения толщины Нэ диэлектрических покрытий на них

Цель изобретения — расширение области использования за счет контроля также

„„ „„1689753 А1

csi)s G 01 В 7/10, G 01 N 27/90 вателем и основой контролируемого изделия, сравнивают величины Ф, и Ф,, итеррационно изменяют величину зазора между преобразователем и контролируемым изделием до получения равенства Ф, = Ф,, определяют соответствующее равенству перемещенйе Н„преобразователя и толщину Н диэлектрического покрытия на контролируемом изделии, формируют сигнал М„характеризующий величину удельной электрической проводимости контролируемого изделия, не изменяя положения преобразователя, его возбуждают токами с частотами f„, f и f,, измеряют соответствующие значения сигналов преобразователя

О, О, U< и формируют сигнал 2, характеризующий величину относительной магнитной проницаемости,и„„материала основы контролируемого иэделия по величине Z u по предварительно полученной зависимости Z = f р„, определяют величину магнитной проницаемости основы контролируемого изделия и величину удельной электрической проводимости и, материала основы контролируемого иэделия. 5 ил. изделий с ферромагнитной основой и повышении информативности.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг.25 показаны зависимости, поясняющие способ, U = f (8) при а„„, U = f (о,) при р«,, д =

= f (1/Д и 0 = f (P I) соответственно.

Устройство, реализующее способ, состоит из параметрического вихретокового преобразователя 1 (ВТП1), содержащего l689753 расположенный в корпусе 2 диэлектрический каркас 3, на котором размещена ка,тушка 4 индуктивности, а также шести енераторов 5-10 синусоидального напряжения, выходы которых подключены к вхо,дам первого блока 11 сложения.

Устройство содержит также последовательно соединенные преобразователь 12 напряжение-ток, подключенный входом к выходу блока 11 сложения, первый усилитель 13, фильтр 14 нижних частот и второй усилитель 15, первый, второй и третий измерительные каналы 16-18, входы которых подключены к выходу усилителя 15, а выходы — к входам второго блока 19 сложения.

Выход блока 19 сложения подключен к первому цифровому вольтметру 20.

Устройство содержит также четвертый, пятый и шестой измерительные KBH8flbl 2 123, входы которых подключены K выходу первого усилителя 13, а выходы — к входам третьего и четвертого блоков 24 и 25 сложения, второй цифровой вольтметр 26, подключенный к выходу блока 24 сложения, регулируемый источник 27 опорного напряжения и гальванометр 28, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходу блока 25 сложения и к выходу регулируемого источника 27 опорного напряжения, Ус ройство содержит также микрометрический винт 29 и механический индикатор

30 перемещений. С помощьк: микрометрического винта 29 каркас 3 может перемещаться внутри корпуса 2, а величину этого перемещения измеряют индикатором 30, корпус которого закреплен на крышке 31 вихретокового преобразователя, а подвижный шток касается поверхности каркаса 3.

Крышка 31 неподвижно закреплена относи. ельно корпуса 2. Каждый из шести измери, ельных каналов 16-18, 21-23 содержит последовательно соединенные полосовой фильтр и амплитудный детектор(на фиг.1 не показаны), выход которого является выходом измерительного канала, в вход полосового фильтра является входом измерительного канала.

Первый вывод катушки 4 подключен к точке соединения блоков 12 и 13 (к первому выходу блока 12), а второй вывод — к второму выходу блока 12 (земля), относительно которого измеряется напряжение сигналов ВТП . На чертеже также показаны контролируемое изделие 32 и диэлектрическое покрытие 33 на нем.

В описании использованы следующие обозначения: и — величина удельной электрической проводимости, См;

55,и „вЂ” величина относительной магнитной проницаемости;

R — радиус вихретокового преобразователя (ВТП), М;

M = 4 л 10 7 Гн/M — магнитная постоянная;

U — амплитуда сигнала ВТП; к.макс, рп.Кмакс, 01смин рп.Кмин СООтвЕТственно максимальная.и минимальная величины cr и р„для материала контролируемого иэделия;

0, „и„,с — соответственно величина 0 è

/ для образцового изделия;

e2xf — круговая частота тока возбуждения; а,, è „„— соответственная величина 0 и р для материала контролируемого изделия.

Способ вихретокового измерения параметров электропроводящих изделий осуществляют следующим образом.

Вихретоковый преобразователь устанавливают с зазором Но на образцовое изделие (ОИ). Величину Н, выбирают равной величине максимального рабочего зазора между торцом ВТП и проводящей поверхностью контролируемого изделия (КИ), а величины сп. ттт, О, выбирают из условий Ок.мин <

< Остр< Окк.макс, /4нмин < /4н.сра < /4п.к.макс. Для создания зазора Н, между ВТП и ОИ (ОИ не имеет диэлектрического покрытия) устанавливают диэлектрическую пластину толщиной Н,.

Известно, что влияние о на U при установке ВТП на неферромагнитный мате иал выражается через параметр P, = R сгв,ио.

При установке ВТП на ферромагнитный материал влияние а и,и„на U выражается через параметр рз = R ЙВрл урл, если выполняется условие фд > 7.5 — 10. Для выполнения условия фа > 10 в первом такте измерения U ВТП возбуждают синусоидальным током частотой f, и измеряют амплитуду сигнала — 0, а величину f, выбирают из соотношения (P > 10);, :л.-,.« (1) R /4o Ок.мин

На фиг.2 изображена зависимость U* = ф,) при различных значениях а,построенная с учетом известных зависимостей, где 0*=0/0<,— относительная амплитуда ВТП, U = й) L Y, — амплитуда ВТП в воздухе (В = О), I — амплитуда тока возбуждения, Lo — индуктивность катушки ВТП, а =, Н вЂ” зазор между ВТП и иэделием, 2Н

Из анализа зависимостей фиг.2 видно, что для определения величины а (H) с отстрой1689753 кой от влияния изменений/3, /(а} необходимо выбирать большие значения P . Однако полная отстройка от,В(при измерении Q возможна только прир =+ -, что неосуществимо. Поэтому предлагается с помощью специальных операций формировать сигнал Ф = Jim U. Зависимость U * = f{Pe) (см.фиг.2} при ф > 10 можно представить в виде О* = F (1/р,) (см,фиг.3). В этом случае

Ф= F(0), т,к. приР=+ 1 P=0.

Учитывая незначительную нелинейность 0* = F(1/ô, можно записать:

U, = а,+ а,(1/Р,)+ а,(1/Р,) (2)

Величина коэффициента ао в выражении (2) однозначно определяет а (Н) вне зависимости от величины o(P ).

Необходимо отметить, что выражение (2) остается верным, если в качестве ВТП взять не параметрический накладной ВТП, а трансформаторный накладной ВТП, так как зависимости О* = f jP e, a) для накладного и трансформаторного ВТП качественно совпадают.И для ферромагнитного и для неферромагнитного материалов влияние Н на

U выражается через одну и ту же величину — е "", поэтому зависимости О* = f (P„à), О*= f (P„a} для ферромагнитных и неферромагнитных материалов качественно совпадают при больших значениях Р2 и Р,, а выражение(2) справедливо и для ферромагнитного материала, т.е.

О =а. +а,(1/P,)+ а,(1/Я .. (3)

При этом только изменяются величины коэффициентов а„а, и а,.

Для определения величины а„по которой определяют а(Н), во втором и третьем тактах измерения U, ВТП возбуждаюттоками частотой fz= f,. (, f, = f, р и амплитудой

12и 1, соответственно, где Р > 1, f.> 1, Р Ф F.

Для того, чтобы выражение (3) было справедливо во всех трех тактах и для 0*, и для

U, величина О,должна быть постоянной so всех трех тактах, для чего величины 1 и

1 выбирают следующими: 1; — 1,/(, I,= 1,/Р.

Учет изменения 0 при изменении f, путем деления на коэффициент, пропорциональный частоте тока, После проведения трех тактов измерения U с учетом выражения для j3z имеем:

О =а,+ а„/(P„)+ а,/ф„„)

U<= а,+ а,/(p2, 4+ 0г/Иг 4 ° (4)

Ua = а. + a /И Р) + a,/(pл,. 1/p) где О,U и Π— амплитуда ВТП в первом, втором и третьем тактах соответственно

Pc - Gcm (° 2 ccðî< 8ä.

Выражая величины а„и az из выражений для U и 0 соответственно и подставляя

Так как знаменатель выражения (7) не

20 зависит от величин U,, Uz и U, то величина сигнала Ф, найденная в виде (числитель выражения (7).

Ф =0 (- /Р)+0,(%-6+

+0(р — р, (8}

25 однозначно зависит только от величины зазора Н.

Для определения величины а,/Д,„р выражение (Оз — U,) — (02. — 0 ) (— — 1) (— — 1)

1 1 подставим выражения (4) для О,, Uz u U после сокращений получим: (о,-u,((-- () (и,-u,)35 р

Выражая из (9) величину@ —, получим а1

".. (),, >((-") (ь -1 (-М(45 2 Се22

Я Гр

Сигнал М1 (числитель выражения (10), определяемый в виде:

:((((- ((г - (-.) = полученные выражения для а и а в выражения для 0, получим и, g=з.ecc- e-уф -и, e+ р. е— а а1 р Г. (5)

j8cm фснп

Выражая величины а, и а из выражений для U, и 0 соответственно и подставляя полученные выражения для а„и а,в выражение дляя U получим:

U, p= а „(ф — p Up) + U,- L x

az a1Ур 3

° /р О,р — (6) фса Pcm

Вычитая из выражения (5) выражение (6) и выразив величину а, получаем:

15 и„(Т- « р"} ° ы,(Е«ГР - )+из(р- Ж

«(е -е-% «tc- >+ .р+е Г(1689753

+, )Ll -0,)

) * I ãI («) величину а., //3„ характеризует

Ф ф

Кг ),)г )Ylgh )I2))) Найдя и запомнив величины сигналов

Ф,и М,, ВТП устанавливают на КИ. Все последуюшие такты из)иерения проводятся при установке ВТП на КИ, В четвертом, пятом и шестом тактах измерения ВТП возбуждают током с частотой

f„1 и 1 и амг)литудои 1), i, и! соответственно. Прй этом измеряют соответствующие сигналы ВТП: Ц,, Uq О,, которые равны:

О4= а + а, /(8,,)+ э., j/(p,,„), U: =- a0+ а» /{p, к )- ) - - a. f /)). 4 Л (12)

Uff = э0 - f:) f/ß2 к4p I »».»гЯ32.к Р) где P „= П Бс 11 2 >г/ р, п,к а„,а,,а, — величины коэффициентов а„ а, и ад при новом зазоре. Если КИ имеет д)лэлектрическое покрыт)ле толщиной Нэ (например, слой краски)„то первоначальный зазор между ВТП и КИ вЂ” Н будет равен Н =

= На.

Используя Ц»О5»О;» Фарм 1руюг сигнал

Ф (см,вырэ>к8ние 8)

Ф2 — — 0 (»/»- — Р ) )- О„, (t ô — ) +

+ U6(p р ЧЦ, куторь)» зависит только от в ли ины Н

Сравнивают слгналы Р;, и Ф, . Если Ф

=- Ф, изменяют зазор между ВТП и КИ, снова измеряют U„U.-, и Ц и находят новое значение Ф,Итерационное изменение зазора Н продолжают до тех пор, пока не выполнится равенство Ф = Ф„. В этом случае зазор Н

- Нэ+ Н„где Не — толщина диэлектрического покрытия, Н,, - суммарная величина итерацлонного перемещения ВТП, равен Н, т.е, Нд + Н„= Н,. Поэтому величину На после выполнения равенства Ф; = Ф„можно найт)л по формуле

Нэ =Нр- Н), (14)

Определив Нэ, находят аналогично (11) и запоминают величину сигнала M2:

Для определения величины Мак после выполнения равенства Ф,) = Ф и определения величины М2 проводят седьмой, восьмой и девятый такты измерения, в которых

ВТП возбуждают токами частотой f, f = f

f, = f,, „, и амплитудами 1,, i,-и 1 соответственно. При этом измеряют амплитуды соответствующих сигналов ВТП: U,, О.„и U, где

5 )4 )4

),> =I б

На фиг.4 изображена зависимость О* =

:= f ф„) для различных значений М построенная с учетом известных зависимостей, Из

1G анализа зависимостей фиг.4 видно, что при

P)< 1 величина О+ в основном определяется величиной М„. Однако полная отстройка от влияния P,(0) возможна только при 3) = О, что неосуществимо, Поэтому предлагается с

15 помощью специальных операций формировать сигнал Z = Iim U*. Åñëè зависимость

U* = f (P„) аппроксймировать выражением

Ь»p b2»)-)

Z=b. (16}.

Однако зависимость U* = f ф, ) (см.фиг.4) имеет при P = 3 точку перегиба, Поэтому выра>кение (16), не имеющее точек перегиба, при использовании его для аппроксимации О " =- f (P) дает ошибку. При Д <

25 3 U * = f ф„) выпукла вверх, а при,В > 3— вниз. Если зависимость U = f ф,) представляется в виде U* = ЕД ) (см.фиг.5), зависимость U* =- F(P ) при всех значениях Р выпукла вниз и не имеет точек перегиба.

С учетом незначительной нелинейности а

U* == f (8,) можно записать:

U*= Ь,+ Ь„ф)+ Ь q3, ), (17) где Ь„Ь,; Ь вЂ” коэффициенты.

Чтобы в седьмом такте величина Р,< 1, 3 > величина f4äoë>Kíà быть выбрана с учетом выражения для Р из условия

f < (18)

Ро Ок.макс

После седьмого, восьмого и девятого тактов измерения с учетом выражения (17)

О = b,+ Ь,P«) + Ь ф,. ), U, Ь,» b ffm »- Ь,(д .. fm), (»9)

45 гдеф) к=R ЧраОк f4 2х.

Величину Ь„используя выражения (19). найдем как и величину а,(см.выражения (4)— (7). При этом получаем;

Выражение (20) может быть также пол55 учено иэ выражения P) путем подставки /с

= 1/к, p- =1/m.

Умножив числитель и знаменатель выражения (2О) на величину m ï, получаем окончательное выражение для сигнала Z -= и

1689753

Uq(m х- к ",л1+Ug(m-m )+ Llg(К - K)

N к — к m -,v "g- к+ г ;

Величина сигнала Z не зависит от величичы г"„ и определяется только величиной и„,, Чтобы, зная величину Z, определить величинуи. „, необходимо определить зависимость Z = p (и„) и найти обратную ей зависимость,и, = p (Z). Зависимость Z =

= p, (и„) можно найти теоретически, воспользовавшись тем, что Z =- Ь,= О* приД =

0 и H = M,, Для этого, воспользовавшись известными выражениями (.I ), надо определить амплитуду U" ВТП для различных значений,и„приф 0 и Н = Н,, Зависимость Z = p, (и,) можно также определить экспериментально, устанавливая ВТП на образцы с различными значениями р, и зазором Н = Н„определяя Z no выражению (21). Найдя при измерении величину Z и используя полученную зависимость p,„= p (Z) (она может быть задана, например, в виде таблицы или графика), оператор определяет величину,и „„,.

Величинуо„можно найти, используя величины сигналов M u M Учитывая, что после выполнения равенства Ф = Ф, Н =

= Н,, т.е.зазоры междуВТП иОИ и ВТПи КИ равны, при этом величины а, и а, в выражениях(11) и (15) также равны, поэтому величина М /М = P,. /Р

V(0 „р . l(cpm,и,к 1, а величину 0 Д можно найти по формуле: а,= (+) "" — (г2)

Амплитуду тока возбуждения ВТП следует выбирать таким образом, чтобы электромагнитное поле ВТП не насыщало материал изделия. В этом случае и, = сопм не зависит от величины магнитного поля; а при возбуждении ВТП синусоидальным током частотой f в выходном сигнале ВТП не появляются сигналы с частотой 3", 5f, 7f (гармоники). Это позволяет при необходимости совместить такты и уменьшить время измерения, возбуждать ВТП одновременно токами нескольких частот и выделить соответствующие сигналы с помощью фильтров, Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Генераторы 5-10 синусоидальных напряжений с кварцевой стабилизацией частоты сигнала вырабатывают сигналы с частотами f> — Ц соответственно, Сигналы с генераторов 5 — 10 складываются в блоке 11 сложения, с выхода которого сигнал, содержащий шесть гармоник, поступает на вход преобразователя 12 напряжение — ток, благодаря чему БТП 1 возбуждается токами шести ч,crm. причем величина тока через катушку 4 ",e зависит от ее импеданса для этого и необходим преобразователь 12 на5 пряжение — ток) Сигнал с ВТП 1, содержащий шесть гармоник, через усилитель 13 поступает на входы измерительных каналов

21-23. Сигнал с у"силителя 13 также поступает на вход фильтра 14 нижних частот, кото10 рый пропускает только низкочастотные гармоники с частотами fq — 1е, т.е, частота среза фильтра t4 — f<> должна удовлетворятьь условию ".6 < fcp < f1. Сигнал с фильтра

14 дополнительнс проходит через усили15 тель 15 и поступает на входы измерительных каналов 16-18. Необходимость дополнительного усилителя 15 объясняется тем, что амплитуды низко (BcToTHblx сигналов значительно меньше амплитуд высоко20 частотных сигналов (при одинаковых токах и при P = О,,и, = 1, амплитуда сигнала с частотой f больше амплитуды сигнала с частотой f4 в f1/f4 = 100 раэ).

Паласовые фильтры, входящие s состав

25 измерительных каналов 21-23, 16-18, пропускают сигналы с частотами f<-fg соответственно. Амплитудные детекторы измерительных каналов выделяют амплитуды отфильтрованных сигналов. На выходе изме30 рительных каналов (амплитудных детекторов) 21-23, 16-18 появляются сигналы величиной Оа, — Оа соответственно.

При настройке устройства ВТП 1 устанавливают в воздухе (8= О), регулируя амп35 литуды генераторов 5-7, добиваются, чтобы выполнялось равенство Оа = U z= Оаз, т.е. l =

Э ° ° я

= I,/f„ i„= (,/р. Временно отключив вольтметр

20 от блока 19 и подключая eto поочередно к выходам измерительных каналов 16-18, 40 добиваются, регулируя амплитуды генераторов 8-10, чтобы выполнялось равенство

Ua.;= Оз — "- Ua6 =- 1.0000...В, Это необходимо для того, чтобы величина сигнала Z, снимаемого с блока 19 сложения, могла быть ис45 пользована для определения,и,,„по теоретически полученной зависимостии„ =

= p Д, которая рассчитывается для величины U* относительно амплитуды ВТП. Если зависимость,и = pg (Z) определяется экспе50 риментально, достаточно, проверяя вольтметром 20, добиться выполнения равенства

Ugr, =Од = Ом, Оператор работает с устройством следующим образом. Вращая микрометриче55 ский винт 29, он заставляют каркас 3 перемещаться до момента совпадения установочных торцов корпуса 2 и каркаса 3 (до упора). Затем, вращая шкалу индикатора 30, устанавливает на индикаторе 30 значение

1689753

»2

li = — Н,. После этого оператор устанавливает диэлектрическую пластину толщиной Но на образцовое (эталон ное) изделие без диэлектрического покрытия (фиг,1 не показано), а на нее — ВТП 1, при этом расстояние Н 5 между катушкой 4 и проводящей поверхностью иэделия равно величине Но, причем на выходе измерительных каналов 21, 23 и 22 появляются соответственно сигналы 14

== О», Uaz= U, Uas= Оз (см выражение (4). 10

Выражение (11) для сигнала IVI! можно переписать в виде:

В блоках 25 и 24 сложения формируются соответственно сигналы Ф»и М» путем сложения сигналов U, О, и О. с весовыми 25 коэффициентами, определяемыми выражениями (8) и (23) (некоторые из этих весовых коэффициентов могут имать отрицательную величину). Оператор, изменяя величину сигнала — U источника 27 опорного напряже- 30 ния, добивается, чтобы гальванометр 28 давал нулевое показание. При этом Uo = Ф».

В дальнейшем величину U<.= Ф» не изменяют. Показания вольтметра 2" — величину сигнала М,, оператор запоминает (записы- 35 вает), а показания вольтметра 20 при установке ВТП на образцовое иэделие игнорирует, После этого оператор устанавливает 40

ВТП 1 на контролируемое изделие 32, имеющее в общем случае диэлектрическое по»рытие 33 толщиной На. На выходе блоков

25 и 24 сложения формируются сигналы Ф, и М2 соответственно. Изменяя с помощью 45 микрометрического винта 29 положение каркаса 3, т.е, изменяя величину зазора Н

v: Н (см.фиг.1), оператор добивается, чтобы гальванометр 28 давал нулевое показание, При этом Ф = Ф,, а Н + M„ -:-= .Н, где Н»- 50 суммарная величина перемещения каркаса

3 относительно корпуса 2(Н,,— Н на фиг.1 при Ф == - Ф). При перемещении каркаса 3 о:а величину Hz=-Нк показания индикатора h увеличиваются на величину Н„„т.е. h - — Н,+ 55 Н,- — Нэ (см.выражение (14). Таким образом, индикатор 30 показывает толщину диэлектрического покрытия 33 -- Нэ.

На выходе измерительных каналов 1618 формируются сигналы Оа =-: U,, U = U> и

Оро = О, соответственно, В блоке 19 сложения формируется сигнал Z путем сложения сигналов О» Ц в соответствии с весовь!ми коэффициентами, определяемыми выражением (21). По величине Z, которую показывает вольтметр 20, оператор, зная зависимость p = p (Z), определяет величину р», Зная известные для эталонного изделия величины — pn.cm и Ocm, определив и„, зная

М и используя величину сигнала М которую показывает вольтметр 26, оператор вычисляет величину п, по формуле (22).

При необходимости между блоком 19 и .вольтметром 20 следует включить линеаризатор (на фиг.1 не показан), когорый учитывает зависимость р= р, (Z). Б этом случает вольтметр 20 показывает непосредственно величину,и,, Чтобы не запоминать величину

М,, между блоком 24 и вольтметром 26 необходимо включить масштабный преобразователь (на фиг.1 не показан}, изменяя коэффициент передачи которо-о, добиваются, чтобы величина М» была равна 1,ООО...В.

В этом случает в формулу (22) вместо М„надо подставить единицу, При необходимости устройство можно снабдить вычислительным блоком (на фиг.1 не показан), В этом случае информацию Мр, 7 с цифровым вольтметром

26 и 20 в виде цифрового кода надо вводить через коммутатор (мультиплексор), Величины Р, Г К, m рекомендуется выбирать следующими: К =- 2,7 — 6,5; m = 4—

10; t =1,5 — 3; Р =2 — 4. Желательно, чтобы частоты f» — f< не относились друг к другу как целые нечетные числа, например f2/f» 1 5, f6/f97 3 и T.ä. Это необходимо для того, чтобы даже в случае проявления нелинейных свойств материала (несмотря на малые величины 1,, 1,...1, гармоники сигнала не проникали в другие измерительные каналы, Способ позволяет получить сигналы (Ф и Z), которые зависят только от одного измеряемого параметра, и исключить влияние других измеряемых параметров, что позволяет, определив Н и,и„, измерять а„, Итерационное изменение зазора позволяет исключить его влияние при измерении,и„и

0 „. Необходимо также отметить, что величины Р, Г К, m, входящие в выражения для определения измеряемых параметров с учетом кварцевой стабилизации частот f f, можно определять и поддерживать с высокой точностью. Независимость величин р. Г, К в и способов формирования сигналов М, Ф и Z от конструктивных параметров ВТП позволяет снизить требования к точности изготовления ВТП и использовать различ13

1689753 ные конструкции ВТП в зависимости от условий контроля.

Формула изобретения

Способ вихретокового измерения параметров электропроводящих изделий, заклю- 5 чающийся в установке вихретокового преобразователя на образцовое изделие с зазором Но, возбуждении преобразователя током трех частот 1„, 12= 1„«и 1,, измерении соответствующих сигналов U„„, О,, Uz преоб- 10 разователя, установке преобразователя на поверхность контролируемого изделия, возбуждении преобразователя токами трех частот f,, 1,f>, измерении соответствующих сигналов U, О,, U, преобразователя и ис- 15 пользовании сигналов для определения толщины диэлектрического покрытия и удельной электрической проводимости основы контролируемого иэделия, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения 20 области использования за счет контроля также изделий с ферромагнитной основой и повышения информативности, величину зазора Н„выбирают равной максимальной толщине диэлектрического покрытия, вели- 25 чины частот f, и f, выбирают иэ условий

50 рп.к.макс

1 " po Ок.мин

f3 где P > 1, 5> 1„P + ;

R — радиус преобразователя, м;

«.4,= 4.10 Гн/м — магнитная постоянная;

Окмин, pnkmax соответственно минимальное значение удельной электрической проводимости и максимальное значение относительной магнитной проницаемости материала основы контролируемого изделия, используя сигналы U„, Ог и U,, формируют сигнал Ф„характеризующий величину зазора Н„ в виде

Ф = U,(Pf Vp)+ U4(«."/Р +

+ (p p 3 и сигнал М,, характеризующий величину удельной электрической проводимости ос- 45 новы эталонного изделия, в виде

М (« U) . 1М+1 р+1) (« — « ) (1 — 1б Е

50 формируют сигнал Ф характеризующий величину зазора между преобразователем и основой контролируемого изделия, в виде

Ф, = Ц (VP — р) + U, («ф — «) +

+ U.(p- V À сравнивают величины Ф, и Ф„, итерационно измеряют величину зазора между преобразователем и контролируемым изделиемдо получения равенства Фг= Ф„, определяют соответствующие равенству перемещение

Н к преобразователя, а толщину Нддиэлектрического покрытия на контролируемом изделии определяют из соотношения

Нэ Н Нк формируют сигнал M характеризующий величину удельной электрической проводимости контролируемого изделия, в виде

M,-=(U6- U„) (1/Ф+ 1) (1/vs — 1)+

+ (05 Ц) (1 / (р + 1) (1 1 / () не изменяя положения преобразователя, возбуждают его токами с частотами 1, (, и

1„выбранными из условий:

f,<

2 XR pO OKMBKC б= 1, «, 6 4 гдек>1,m>1,кФm; бк.max — максимальное значение удельной электрической проводимости материала основы контролируемого изделия, измеряют соответствующие сигналы преобразователя 0„,U,,U9 и формируют сигнал 2, характеризующий величину относительной магнитной проницаемости р „материала основы контролируемого изделия, в виде

Ug (mzK- Vz ) + «в(в-иг) д.,(« z g)

«„г К gz,„»z+ Kz К+ „ по величине Z и по предварительно полученной зависимости Z = f (и„„) определяют величину магнитной проницаемости основы контролируемого изделия, а величину удельной электрической проводимости о, материала основы контролируемого изделия определяют иэ соотношения (Ml )2 . pnx гдеp„, о; - соответственно величины относительной магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости материала основы образцового изделия.

1689753

1689753

0,6

ЗО

18

1Ф

/0

06

Фиг. 5

1,0

Составитель И.Кесоян

Техред М.Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор Б.Федотов

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

Заказ 3805 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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