Способ определения внутреннего размера изделия с полостью

(5)5 6 01 В 17/О ОБРЕТЕНИЯ ЕИ ПИС К АВТОРС ЕЛЬСТВУ 6нерно-физический и(57) Изобретен ВНУТРЕН-ОЛОСТЬЮределению 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 О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР(56) Веремеенко С.В., Гко А.С, и др. Дефектос- 64,Авторское сМ 1567884, кл. 6 2внутренних размеров изделий с полостью, в частности при измерении внутреннегодиаметра труб, Цель - повышение точности и3расширения его технологических возможностей достигается тем, что изделие заполняют рабочей средой под давлением, превышающим то, при котором требуется определить внутренний размер изделия, а снаруки 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.п, ф-лы, 1 ил. точность, обусловленная неконтроли руемыми изменениями химического состава и д структурногосостояния ее материала, при водящими к изменению скорости звука в контролируемом изделии, 4СОНаиболее близким к заявленному способу является известный способ определения внутреннего размера изделия с полостью, принятый за прототип, заключающийся в том, что изделие демпфируют, 1 заполняют газом фиксированного состава - ф 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.Недостатком этого способа являютсяего низкая точность и ограниченные технологические возможности, обусловленныетрудностью точной регистрации параметров колебаний газа в изделии при низкойплотности газа и.деформацией самого иэделия (например, тонкостенной оболочки) приувеличении давления газа. Применениеспособа ограничено также из-эа невозможности возбуждения резонансных колебанийгаза при его малом давлении для случаев,когда требуется определить внутреннийраэмер йэделия с полостью именно при малых внутренних давлениях,Целью изобретения является повышение точности измерений и расйирение технологических возможностей способа путемрасширения номеклатуры измеряемых изделий и диапазона внутренних давлений,при которых возможно определение внутреннего размера иэделия,Поставленная цель достигается тем, чтов известном способе определения внутреннего размера изделия с полостью, заключающемся а том, что изделие заполняютрабочей, средой фиксированного составапри фиксированных температуре и давле нии, возбуждают колебания, измеряют радиальную частоту колебаний рабочейсреды, определяют скорость звука в рабочей соеде. по которой с учетом резонанснойчастоты и формы внутренней голости судят овнутреннем размереизделия, согласно изобретению снаружи и внутри изделия создают давления, разность которых равнадавлению, при котором требуется определить внутренний размер изделия.Для повышения точности определениявнутреннего 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 размераизделия с полостью,Устройство содержит излучающий иприемный пьезопреобраэователи 1 и 2, размещенные на внешней поверхности контролируемого изделия 3 (например, трубы) изакрепленные в демпфирующем элементе4, генератор 5, к выходу которого подключен пьезопреобразоаатель 1, индикаторныйблок 6, к выходу которого подключен пьеэопреобразователь 2. частотомер 7, такжеподключенный к выходу генератора 5. Длязаполнения контролируемого изделия рабочей средой под давлением и создания давления в камере 8 снаружи иэделияиспользуют баллон 9 или иное устройствоаналогичного назначения, Подачу и иэмерение давления а контролируемом изделииосуществляют клапаном 10 и манометром11, а в камере - клапаном 12 и манометром13, В случае необходимости проведения из 5 мерений при повышенной температуре устройство может быть снабжено нагревателем и системой контроля температуры (непоказаны),Способ реализуется следующим обра 10 зом,Контролируемое изделие с полостью заполняют рабочей средой, например газомфиксированного состава при заданной температуре. Снаружи и внутри изделия созда 15 ют фиксированные давления, разностькоторых равна давлению, при котором тре-буется определить внутренний размер изделия, при этом в зависимости от конкретнойстоящей задачи исследований давление20 внутри иэделия может, быть равно, меньшеили больше давления снаружи, Возбуждаютв изделии колебания рабочей среды и измеряют радиальную резонансную частоту колебаний рабочей среды, Определяют25 скорость звука в рабочей среде при заданной температуре и давлении а полости изделия. По значению радиальной резонанснойчастоты и скорости звука в рабочей среде сучетом формы внутренней полости изделия30 определяют внутренний размер иэделий азафиксированном сечении. Например, дляцилиндрической полости трубы внутреннийдиаметр д определяют по формуле( щд пе где С - скорость звука в рабочей среде; Ь- частота выделенного резонансного пика (е:.40 = О, 1, 2., и = 1, 2);съ - корнихарактеристического уравнения Ь(й ц) - О; где (х) - функция Бесселя.Для повышения точности определения45 внутреннего размера изделие дополнительно демпфируют,Для повышения точности определениявнутреннего размера и повышения безопасности проведения измерений в качестве ра 50 бочей среды используют жидкость,Способ был использован при решениизадачи определейия внутреннего диаметратонкостенной циркониеаой трубы с наружнымдиаметром 9.15 мм при давлении 255 кг/мм . При проведении предварительныхисследований по способу-прототипу при заданном давлении с использованием в качестве рабочей среды газа регистрациярезонансных радиальных колебаний оказалась невозможна, Согласно изобретению в контролируемойтрубе 3 и камере 8 из баллона 9 при помощи клапанов 10 и 12 создали давление 30 и 28 кг/мм соответственно,2контроль 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 радиальнойрезонансной 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 прилюбых требуемых внутренних давлениях исущественно расширяет диапазон исследуемых изделий за счет обеспечения возмож 5 ности измерения внутреннего размератонкостенных изделий.Формула изобретения1. Способ определения внутреннегоразмера изделия с полостью, заключаю 10 щийся в том, что иэделие заполняют рабочей средой фиксированного состава прификсированных температуре и давлении,возбуждают колебания рабочей среды, измеряют радиальную резонансную частоту15 этих колебаний, определяют скорость звукав рабочей среде, по которой с учетом радиальной резонансной частоты и формы внутренней полости судят о внутреннемразмере изделия, о т л и ч а ю щ и й с я тем,20 что, с целью повышения точности измерений при требуемом давлении и расширениятехнологических воэможностей, снаружи ивнутри изделия создают давления, разностькоторых равна давлению, при котором тре 25 буется определить внутренний размер изделия.2, Способ по п 1. о тл и ч а ю щ и йс ятем, что. с целью повышения точности ибезопасности, в качестве рабочей среды ис 30 пользуют жидкость,