Способ определения внутреннего размера изделия с полостью

 

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 В 17/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

"1 r) g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4815739/28 (22) 19.04,90 (46) 15,07.92. Бюл, N 26 (71) Московский инженерно-физический институт (72) С,А.Волобуев, А.Ю.Калядин и А.И.Шарапа (53) 531.719.3 (088.8) (56) Веремеенко С.В., Горский В.В., Демченко А.С, и др. Дефектоскопия, 1984, N. 1, с.56, — 64.

Авторское свидетельство СССР

N. 1567884, кл. G 01 В 17/02, 1988. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО РАЗМЕРА ИЗДЕЛИЯ С ПОЛОСТЬЮ (57) Изобретение относится к определению

Изобретение относится к измерительной технике, в частностй к способам определения внутренних размеров изделий с полостью, и может быть использовано, например, для измерения внутреннего диаметра труб, в том числе тонкостенных.

Известен способ определения внутреннего диаметра тонкостенных труб, заключающийся в возбуждении упругих резонансных колебаний измеряемого изделия и измерении из частоты или периода.

Значения резонансной частоты используют для определения толщин стенки трубы в диаметральном направлении. по которым с учетом наружного диаметр" трубы судят о ее внутреннем диаметре.

К недостаткам данного способа относятся необходимость определения наружного диаметра трубы и его невысокая. Ми- 1747893 А1 внутренних размеров изделий с полостью, в частности при измерении внутреннего диаметра труб, Цель — повышение точнбсти и

I расширения его технологических возможностей достигается тем, что изделие заполняют рабочей средой под давлением, превышающим то, при котором требуется определить внутренний размер изделия, а снару>ки противодавление, равное разности давлений в полости изделия и требуемого при определении внутреннего размера, возбуждают колебания рабочей среды, измеряют радиальную резонансную частоту этих колебаний и скорость звука, по которой с учетом радиальной частоты и формы внутренней полости судят о внутреннем разме-: ре изделия. 1 з. и, ф-л ы, l ил.

1 точность, обусловленная неконтроли руемыми изменениями химического состава и структурного состояния ее материала, при- 4 водящими к изменению скорости звука в контролируемом изделии, V

Наиболее близким к заявленному способу является известный способ определения внутреннего размера изделия с полостью, принятый за прототип, заключающийся в том, что изделие демпфируют, заполняют газом фиксированного состава при фиксированных температуре и давлении, возбуждают в изделии колебания, измеряют радиальную резонансную частоту колебаний газа, определяют скорость звука в газе, по которой с учетом резонансной частоты и формы внутренней полости судят о внутреннем размере изделия.

1747893

Недостатком этого способа являются его низкая точность и ограниченные технологические возможности, обусловленные трудностью точной регистрации параметров колебаний газа в изделии при низкой плотности газа и.деформацией самого иэделия (например, тонкостенной оболочки) при увеличении давления газа. Применение способа ограничено также из-за невозможности возбуждения резонансных колебаний газа при его малом давлении для случаев, когда требуется определить внутренний рэзмер иэделия с полостью именно при малых внутренних давлениях.

Целью изобретения является повышение точности измерений и расширение технологических возможностей способа путем расширения номеклатуры измеряемых изделий и диапазона внутренних давлений, при которых возможно определение внут реннего размера изделия, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения внутреннего размера изделия с полостью, заключающемся в том, что изделие заполняют рабочей. средой фиксированного состава при фиксированных температуре и давле нии, возбуждают колебания, измеряют радиальную частоту колебаний рабочей среды. определяют скорость звука в рабочей соеае. по которой с учетом резонансной частоты и формы внутренней г олости судят о внутреннем размере изделия, согласно изобретению снаружи и внутри изделия создают давления, разность которых равна давлению, при котором требуется определить внутренний размер изделия.

Для повышения точности определения внутреннего размера и повышения без-. опасности проведения измерений в качест. -ве рабочей среды используют жидкость.

На чертеже изображен вариант устройства для осуществления предлагаемого способа определения внутреннего размера изделия с полостью, Устройство содержит излучающий и приемный пьезопреобраэователи 1 и 2, размещенные на внешней поверхности контролируемого изделия 3 (например, трубы) и закрепленные в демпфирующем элементе

4, генератор 5, к выходу которого подключен пьезопреобразователь 1, индикаторный блок 6, к выходу которого подключен пьеэопреобразователь 2. частотомер 7, также подключенный к выходу генератора 5. Для заполнения контролируемого изделия рабочей средой под давлением и создания давления в камере 8 снаружи иэделия используют баллон 9 или иное устройство аналогичного назначения, Подачу и иэмерение давления а контролируемом изделии осуществляют клапаном 10 и манометром

11, а в камере — клапаном 12 и манометром

13. В случае необходимости проведения из5 мерений при повышенной температуре устройство может быть снабжено нагревателем и системой контроля температуры (не показаны), Способ реализуется следующим обра10 зом, Контролируемое изделие с полостью заполняют рабочей средой, например газом фиксированного состава при заданной температуре. Снаружи и внутри изделия созда15 ют фиксированные давления, разность которых равна давлению, при котором тре- буется определить внутренний размер изделия, при этом в зависимости от конкретной стоящей задачи исследований давление

20 внутри иэделия может. быть равно, меньше или больше давления снаружи. Возбуждают в изделии колебания рабочей среды и измеряют радиальную резонансную частоту колебаний рабочей среды, Определяют

25 скорость звука в рабочей среде при заданной температуре и давлении в полости изделия. По значению радиальной резонансной частоты и скорости звука в рабочей среде с учетом формы внутренней полости изделия

30 определяют внутренний размер иэделий в зафиксированном сечении. Например, для цилиндрической полости трубы внутренний диаметр dопред,еляют по формуле

d=Qmn С, fmn где С вЂ” скорость звука в рабочей среде; fmn частота выделенного резонансного пика (m=-.

40 =0, 1, 2..„n = 1,2...);

an — корни характеристического уравнения lm(u d) - О. где lm(x) — функция Бесселя.

Для повышения точности определения

45 внутреннего размера изделие дополнительно демпфируют.

Для повышения точности определения внутреннего размера и повышения безопасности проведения измерений в качестве ра50 бочей среды используют жидкость.

Способ был использован при решении задачи определейия внутреннего диаметра тонкостенной циркониевой трубы с наружным диаметром 9,15 мм при давлении 2

55 кгlмм . При проведении предварительных исследований по способу-прототипу при заданном давлении с использованием в качестве рабочей среды газа регистрация резонансных радиальных колебаний оказа1747893 лась невозможна, Согласно изобретению в контролируемой трубе 3 и камере 8 из баллона 9 при помощи клапанов 10 и 12 создали давление 30 и 28 кг/мм соответственно, 2 контроль давления при этом осуществляли манометрами 11 и 13, В качестве рабочей среды использовали азот. Посредством излучающего пьезопреобразователя 1, сигнал на который поступал с генератора качающейся частоты 5, в контролируемой трубе возбуждали упругие колебания в диапазоне частот радиальных резонансных колебаний азота. Регистрацию колебаний осуществляли с помощью приемного пьезопреобразователя 2 и индикаторного блока 6, на экране которого наблюдали амплитудно-частотную характеристику(АЧХ) трубы с газом, На АЧХ выделяли пики, соответствующие радиальным резонансным колебаниям газа, и определяли их частоту с помощью частотомера 7.

Для лучшего выделения резонансных пиков газа на АЧХ применяли демпфирующие элементы 4, выполненные из фторопласта в виде сегментов. стянутых между собой пружинами. По радиальной резонансной частоте и скорости звука в азоте определяли внутренний диаметр трубы, Таким образом получили, что внутренний диаметр трубы при давлении

2 кг/см равен (7.664" 0,002) мм.

Применение предлагаемого способа позволяет точно и надежно определять внутренний размер изделий с полостью при любых требуемых внутренних давлениях и существенно расширяет диапазон исследуемых изделий за счет обеспечения возмож5 ности измерения внутреннего размера тонкостенных изделий.

Формула изобретения

1. Способ определения внутреннего размера изделия с полостью, заключаю10 щийся в том, что иэделие заполняют рабочей средой фиксированного состава при фиксированных температуре и давлении, возбуждают колебания рабочей среды, измеряют радиальную резонансную частоту

15 этих колебаний, определяют скорость звука в рабочей среде, по которой с учетом радиальной резонансной частоты и формы внутренней полости судят о внутреннем размере изделия, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения точности измерений при требуемом давлении и расширения технологических воэможностей, снаружи и внутри изделия создают давления, разность которых равна давлению, при котором тре25 буется определить внутренний размер изделия.

2. Способ поп1. отл ича ющийс я тем, что. с целью повышения точности и безопасности, в качестве рабочей среды ис30 пользуют жидкость.