Способ определения распределения температуры в электропроводном цилиндрическом изделии

( 9) (а (51)5 6 01 К 781 А ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ кии институтБ.С. Игнатьев и еременносвого преГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Заявка Японии М 54 - 794,кл. 6 01 К 13/08, 1979.2. Авторское свидетельство СССРМ 1125479, кл. 6 01 К 7/38, 1982,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫЭЛ Е КТРОПРО ВОДНОМЛИНДРИЧЕСКОМ ИЗДЕЛИИ(57) Сущность изобретения; в иэлектромагнитное поле вихреток Изобретение относится к области термометрии и может быть использовано для бесконтактного измерения температуры ферромагнитных цилиндрических изделий в процессе их технологической обработки,Известен способ определения температуры, заключающийся в размещения цилиндрического изделия в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразователя, измерении амплитуды и фазы магнитного потока в изделии и определении его электропроводности с последующим вычислением по измеренным величинам искомой температуры ЯНедостатком известного способа является низкая точность, обусловленная определением осредненной температуры по сечению изделия.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому реобраэователя (ВТП) помещают ферромагнитное изделие. Изменяют глубину проникновения магнитного поля в изделие путем дискретного изменения напряженности постоянного магнитного поля ВТП. Для каждой глубины измеряют сдвиг фаэ между суммарным магнитным потоком и магнитным потоком в зазоре между изделием и катушками ВТП, суммарный магнитный поток и магнитный поток в зазоре между катушками, по которым определяют глубину проникновения магнитного поля и электропроводность иэделия. По полученным значениям определяют распределение температуры по сечению иэделия. 1 ил. зультату является способ определения распределения температуры в злектропроводном цилиндрическом изделии, заключающийся в размещении изделия в д переменном магнитном поле катушек вихретокового преобразователя, изменении глубины проникновения магнитного поля в изделие, измерении сдвига фаз между суммарным магнитным потоком и магнитным 4 потоком в зазоре между изделием и катуш- ОО ками, суммарного магнитного потока и маг- в нитного потока в воздушном зазоре между катушками при спотеетстаующеи теубиие проникновения магнитного поля. определе- а нии этой глубины и электропроводности материала иэделия с последующим определением по полученным значениям распределения температуры по сечению изделия 2), 1770781Недостатком известного способа является низкая точность определения температуры вследствие изменения сопротивлений реактивных элементов вихретокового преобразователя при изменении частоты возбуждающего электромагнитного поля,Цель изобретения - повышение точности.Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения распределения температуры в сечении изделия изменение глубины проникновения магнитного поля в изделие осуществляют путем дискретного изменения напряженности постоянного магнитного поля вихретокового преобразователя,На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации предложенного способа.устройство содержит вихретоковый преобразователь(ВТП) 1, состоящий из возбуждающей 2 и измерительной 3 обмоток, и обмотки 4 подмагничивания, в котором размещено ферромагнитное изделие 5, источник б опорного напряжения, потенциометр 7, операционный усилитель 8, генератор 9, амперметр 10, вольтметр 11, фазометр 12 и трансформатор 13,Устройство работает следующим образом,Контролируемое ферромагнитное изделие 5 размещают в переменном электромагнитном поле ВТП 1 и потенциометром 7 фиксируют ток обмотки 4.Известно, что напряженность магнитного поляе 1 - ток обмотки 4 подмагничиаанияМ - число витков обмотки;1 - длина обмотки= 1/Н,где,и - магнитная проницаемость изделия 5.Таким образом, задавая ток подмагничивания, задают напряженность постоянного магнитного поля, а следовательно, и магнитную проницаемость р . Затем фазомером 12, опорный сигнал для которого снимается со вторичной обмотки трансформатора 13, первичная обмотка которого включена последовательно с амперметром 10 и возбуждающей катушкой 2, измеряют угол уЪ сдвига фаз между суммарным магнитным потоком Фо и магнитным потокомФ в воздушном зазоре между изделием 5 и катушками ВТП. Затем определяют магнитный поток Ф 2 в самом изделии из соотношения:щ = 4+ф - 2 ъ р 1 сов уъ. (3) Величи Ф азоре можно о рою(ао -иэделия;с катушек ВТП;тная постояннаяженность магни где а - радиус ао - радиу ,ио - магни Но - напрязазоре. Далее опфаз между маи вне его. ГО поля в гла сдвига в изделии ределяют танген гнитными потока 1 2 Е 3 аомая во занная эмер С,св где Ео -марная Эком Фо,30ствии изКромнитногозависимо35 ьтметром 11 суммагнитным потоеЭД значени делия 5 е того, потока стью: олученное в отсутную величину маможно выразить омплекс издели барр,о= --2(7 С помощью кции Бесселя мость 1 д о и обобщенного и вочных данных по фуно рассчитать зависиуля параметра Е оттра У, по которым, исспр мож мод Но уЛ 1 у Я НоО о у 2 1 гтгде 1 о, - модифицированные функции БесО селя первого рода нулевого и первого порядков от комплексного аргумента У );1 - частота возбуждающего электромагнитного поляд - удельная электрическая проводи мость материала иэделия;Е - безразмерный параметр, фаза которого совпадает с фазой магнитного потока в изделии;У - обобщенный параметр, связанный сглубиной д проникновения магнитного поля в изделие(8) пользуя полученное значение д у, можно определить глубину д про.икновения магнитного поля и усредненную по этой глубине величину электропроводности о для данноГо значения магнитной проницаемости: По полученному значению(7, используя градуировочный график или известную зависимость, определяют среднюю температуру контролируемого слоя, изделия, соответствующего данной глубине проникновения магнитного поля,Дискретно, движком потенциометра 7 изменяют ток в обмотке 4, изменяя напряженность постоянного магнитного поля ВТП, Определяют Ф 2 и 1 д р при каждом фиксированном значении,и иэделия и получают новые значения д и а, соответствующие этим значениям р .Определяя среднюю температуру в двух соседних слоях изделия, соответствующих двум глубинам проникновения магнитного поля - д 1 и д 2 при двух достаточно близких значениях магнитной проницаемости,и 1 и,и 2 определяют действительную температуру узкого слоя изделия толщиной Ьд =д 1 -д 2, а для множества дискретных значений р - профиль распределения температуры по сечению изделия,Систематическая погрешность измерения, обусловленная изменением сопротивлений паразитных емкостей ВТП, исключена благодаря сохранению постоян ства частоты электромагнитного поля,Максимальная измеряемая температура Тмакс = (0,6 - 0,8), Тк, где Тк - точка Кюри,формула и зо 6 рете н и я Способ определения распределениятемпературы в электропроводном цилиндрическом изделии, заключающийся в размещении изделия в переменном магнитном 15 поле катушек вихретокового преобразователя, изменении глубины проникновения магнитного поля в иэделие, измерении сдвига фаз между суммарным магнитным потоком и магнитным потоком в зазоре 20 между изделием и катушками, суммарногомагнитного потока и магнитного потока в воздушном зазоре между катушками при соответствующем глубине проникновения магнитного поля, определении этой глуби ны и электропроводности материала изделия с последующим определением по полученным значениям распределения температуры по сечению иэделия, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения 30 точности, изменение глубины проникновения магнитного поля в изделие осуществляют путем дискретного изменения напряженности постоянного магнитного поля вихретокового преобразователя,