Устройство для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электропроводности изделий-из немагнитных электропроводящих материалов. Цель изобретения - расширение области использования за счет контроля изделий из немагнитных электропроводящих материалов. Устройство по авт.св. Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для контроля электропроводности немагнитных электропроводящих материалов и изделий и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. № 1 86906. Известно устройство для контроля физико-механических параметров материалов и изделий, содержащее генератор с изменяемой частотой, соеди- № 1 86906 снабжено индуктивным преобразователем , содержащим корпус 1 из электроизоляционного материала, прикрепленной к корпусу у одного из его торцов катушкой 2 индуктивности, установленным в корпусе с возможностью , с помощью пружины 3, поступательного перемещения вдоль оси из электроизоляционного материала штоком k и закрепленным на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатором 5 из ферромагнитного материала. Измерения проводят при выполнении равенства удвоенной величины реактивного сопротивления индуктивного преобразователя величине реактивного сопротивления конденсатора и условия равенства нулю внесенной реактивной составляющей полного сопротивления индуктивного преобразователя при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора из ферромагнитного материала - в переменном магнитном поле преобразователя и вне его. 2 ил ненные последовательно параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой , соединенные последовательно амплитудный детектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор. Устройство содержит также конденсатор, подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу и блок измерения частоты, подключенный к ге (Л vj со со ю 00 Ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CNIWN

РЕСПУБЛИК

09) (И) 278. А 2 (5g)$ G 01 ы 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ХНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1486906 (21) 4752599/2" (22) 25.10.89 (46) 07,06.92. Бюл. Н 21 (71) Шахтинский технологический институт бытового обслуживания (72) В.И.Богданов, Н.И.Богданов и Е.В.Богданова (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

) 1193568, кл. G 01 N 27/90, 1985.

Авторское свидетельство СССР

У 1486906, кл. G 01 Н 27/90, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ KOHTРОЛЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электропроводности изделий. из немагнитных электропроводящих материалов. Цель изобретения - расширение области использования за счет контроля изделий из немагнитных электропроводящих материалов. Устройство по авт.св.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, может быть использовано для контроля электропроводности немагнитных электропроводящих материалов и изделий и является усовершенствованием устройства по основному авт. св. У 1486906.

Известно устройство для контроля физико-механических параметров мате- : риалов и изделий, содержащее генератор с изменяемой частотой, соеди2

Р 1486906 снабжено индуктивным преобразователем, содержащим корпус 1 из электроизоляционного материала, прикрепленной к корпусу у одного из его торцов катушкой 2 индуктивности, установленным в корпусе с возможностью, с помощью пружины 3, поступательного перемещения вдоль оси из электроизоляционного материала штоком 4 и закрепленным на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатором 5 из ферромагнитного ма-:" териала ° Измерения проводят при выполнении равенства удвоенной величины реактивного сопротивления индуктивного преобразователя величине ре- д активного сопротивления конденсатора и условия равенства нулю внесенной /д реактивной составляющей полного сопротивления индуктивного преобразова- С теля при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнит- 3 ного электропроводящего материала и компенсатора из .ферромагнитного ма- в м териала " в переменном магнитном по- а ) ле преобразователя и вне его. 2 ил. ненные последовательно параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор.

Устройство содержит также конденсатор, подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу и блок измерения частоты, подключенный к ге3 17 нератору с изменяемой частотой. C целью обеспечения постоянства режима контроля и уменьшения влияния температурных полей контролируемых изделий и среды измерения с помощью этого устройства проводятся при усло. вии равенства величины реактивного сопротивления конденсатора удвоенной величине реактивного сопротивления индуктивного преобразователя.

Недостатками данного устройства являются недостаточно высокая надежность и нестабильность измерений, вызванная влиянием на результаты измерений зазора между контролируемыми изделиями и индуктивным преобразователем.

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее генератор с изменяемой частотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь, ключ и эталонный резистор, подключенные к выходу генератора с изменя- емой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор. Устройство содержит также компенсирующий конденсатор с переменной емкостью, подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу, блок измерения частоты, под.ключенный к генератору с изменяемой частотой, и блок измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору с переменной емкостью.

Недостатком известного устройства является невозможность использования

его для контроля физико-механических параметров немагнитных электропроводя щих материалов и изделий по физической основе и конструктивным особенностям индуктивного преобразователя.

Цель изобретения - расширение области использования за счет контроля также и немагнитных электропроводящих материалов и изделий, Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий, со= держащее генератор с изменяемой частотой, соединенные последовательно . параметрический индуктивный преоб разователь, ключ и эталонный: резистор, подключенные к выходу генератора с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный де39278 4 тектор, подключенный к эталонному резистору, и индикатор, конденсатор с переменной емкостью подключенный параллельно индуктивному преобразователю и ключу, блок измерения емкости, подключенный к конденсатору с переменной емкостью, и блок измерения частоты, подключенный к генератору с изменяемой частотой, индуктивный преобразователь выполнен в виде корпуса, закрепленной в корпус у одного из его торцов катушки индуктивности, установленного в корпус с возможностью поступательного перемещения

15 вдоль его оси штока и закрепленного на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатора из ферромагнитного материала.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля физикомеханических параметров ферромагнитных материалов и изделий; на фиг.2конструкция индуктивного преобразователя, обеспечивающего работу устройства по алгоритму.

Устройство для контроля физикомеханических параметров ферромагнит" ных материалов и изделий (фиг, 1) содержит генератор 1 с изменяемой ча- стотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь 2, ключ 3 и эталонный резистор 4, подключенные к выводу генератора 1 с изменяемой частотой, 35 соединенные последовательно амплитудный детектор 5, подключенный к резистору 4, и индикатор 6, компенсирую" щий конденсатор 7 с переменной емкостью, подключенный параллельно пре40 образователю 2 и ключу 3, блок 8 изме- . рения частоты, подключенный .к генератору 1, блок 9 измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору 7. Индуктивный преобразова45 тель 2 устройства содержит также компенсатор 1О из ферромагнитного материала.

Индуктивный преобразователь (фиг ° 2) содержит корпус 1 из элект50 роизоляционного материала, закрепленную в корпус из одного из его торцов катушку 2 индуктивности, установленный в корпусе с возможностью с помощью пружины 3 поступательного переме55 щения вдоль его оси шток " из электроиэоляционного материала и закрепленный на обращенном к ка гушке индуктивности конце штока компенсатор из ферромагнитного материала.

78 б эталонном резисторе 4, пропорциональную тбку до разветвления цепей индуктивного преобразователя 2 и ком.пенсирующего конденсатора 7 с переменной емкостью. При некоторых значениях частоты генератора 1 и величине емкости компенсирующего конденсатора 7 при работающем ключе 3 колебания стрелки индикатора 6 отсутствуют одновременно при двух совместных положениях контролируемого изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора иэ ферромагнитного материала - в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя и вне его.

Изменение совместного положения контролируемого иэделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора из Ферромагнитного материала относительно индуктивного преобразователя обеспечивается его конструкцией (фиг, 2). С помощью штока 4 с возвратной пружиной 3 компенсатор 5 иэ ферромагнитного материала прижимается к индуктивной катушке 2 в момент, квгда в ее поле вносится контролируемое изделие. В исходном состоянии шток с компенсатором с помощью пружины удален от индуктивной катушки.

B качестве компенсатора использована пластина из электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм в форме круга по площади индуктивного преобразователя. Компенсатор из ферромагнитного материала наклеивается на шток из электроизоляционного материала и с помощью пружины прижимается к индуктивному датчику в момент, когда в его поле вносится изделие из немагнитного электропроводящего материала. Компенсатор может быть выполнен в.виде стержня, кольца, горшка и т.д.

Предлагаемое устройство, в отличие от известного позволяет контро.лировать физико-механические параметры изделий из немагнитных электропроводящих материалов. Физическое обоснование этого заключается в следующем.

Обобщенным параметром при электромагнитном контроле ферромагнитных материалов является величина э, ББъ (ь= где D — диаметр эквивалентного конЭ

» 17392

Устройство работает следующим об-— разом, При включении устройства (фиг. 1) на. выходе генератора 1 с изменяемой частотой появляется напряжение, поступающее на параметрический индуктивный преобразователь 2. Амплитуду тока измеряют с помощью цепи, состоящей из эталонного резистора 4, амплитуд.-. ного детектора 5 и индикатора 6., При периодическом замыкании ключа 3 по" казания индикатора О изменяются с частотой переключения, Изменением частоты генератора 1 при неизменном на его выходе напряжении и изменени1» ем величины емкости компенсирующего конденсатора 7 добиваются такого состояния, когда при работающем ключе 3. прекратятся колебания стрелки индикатора одновременно при двух совместных положениях контролируемого .изделия из немагнитного электропроводящего материала и компенсатора

10 из ферромагнитного материала — в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его, обеспечиваемое с помощью специальной конструкции индуктивного преобразователя (фиг. 2). B этот момент прекращают изменять частоту генератора

1 и величину емкости компенсирующего конденсатора 7, и с помощью блока 8 измерения частоты измеряют рабочую частоту генератора 1, а с помощью блока 9 измерения емкости З» измеряют величину емкости компенсирующего конденсатора 7. По величине емкости компенсирующего конденсатора

7 и частоте генератора 1 судят о физико-механических, параметрах контро- 40 лируемых изделий из немагнитных электропроводящих материалов, В макетном образце устройства для контроля физико-механических параметров ферромагнитных материалов и изделий выбран генератор 1 типа ГЗ-109.

Ключ 3 устройства выполнен на базе по«: лупроводникового мультивибратора. В коллекторную цепь одного из транзисторов включено. электромеханическое»0 реле, нормально открытые контакты ко- . торого использованы для коммутации индуктивного преобразователя ° Частота работы мультивибратора, а значит, и ключа 3 составляет 1-3 Гц. В каче стве амплитудного детектора 5 и индикатора 6 выбран электронный вольтметр типа В3-13. Индикатор 6 показывает величину падения напряжения на

1739278 тура вихревых токов, м; я =2ий - круговая частота возбуждения вихревых токов, 1/с;

P=

=4 и 10 Г/м - магнитная проницае0 мость вакуума; . Р

- относительная магнитная проr ницаемость материала;

G - удельная электрическая проводимость материала, См-м;

8 - обобщенный параметр при контроле немагнитных электропроводящих материалов.

Взаимодействие электромагнитного поля индуктивного преобразователя с контролируемым иэделием иэ немагнитного электропроводящего материала приводит, при любом значении обобщенного параметра Р0, к уменьшению величины реактивной составляющей .полного со" противления индуктивного преобразова- теля, так как материал изделий не обладает магнитной проницаемостью, и внесенная реактивная составляющая сопротивления х Ь и остается всегда . отрицательной величиной. Это не позволяет выполнить, условия измерений при использовании известного устройства при контроле изделий из НеМагнитных электропроводящих материалов.

Выполнение одновременно условий 2х1=

=хс и х Ь„=.О путем изменения частоты возбуждающих токов индуктивного преобразователя и емкости компенсирующего конденсатора при двух положениях контролируемого изделия — в элек- 35 тромагнитном поле преобразователя и вне его возможно, если в процессе измерений известным устройством дополнительно вводить величину магнитной проницаемости компенсатора из ферромагнитного материала и который в процессе контроля изделий из немагнитных электропроводящих материалов будет оставаться неменяющимся.

Предлагаемое устройство используется при сортировке материалов по маркам. В частности в лабораторных условиях проведены исследования по сортировке некоторых алюминиевых сплавов, а также немагнитных нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов.

Рабочая частота тока индуктивного преобразователя при сортировке алюминиевых сплавов - в пределах 6070 кГц, а при сортировке нержавеющих и жаропрочных сталей - 350-500 кГц.

Формула изобретения

Устройство для контроля .физикомеханических параметров ферромагнитных материалов и иэделий по авт.св.

8 1486906, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля также и немагнитных электропроводящих материалов и изделий, индуктивный преобразователь выполнен в виде корпуса, закрепленной в корпус у одного из его торцов катушки индуктивности, установленного в корпусе с возможностью поступательного перемещения вдоль его оси штока и закрепленного на обращенном к катушке индуктивности конце штока компенсатора из ферромагнитного материала.

1739278

Заказ 1999 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ао изобретениям н открытиям при ГЕНТ СССР

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

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

Редактор А.Козориз

° В

Составитель В.Богданов

Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко