Способ измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий и устройство для его осуществления
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
(191 (11 11 001 1( 27 90 ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ К АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВУ на поли.Ленина те (5 ОДпроныхщит.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71 ) Харьковский ордена Ленихнический институт им. В.И3) 620.17914(088.8)(56 ) 1. Патент Великобритании9 1443407, кл. с 01 К 7/38, 1976.2Авторское свидетельство СССР9 175299, кл. 0 01 н 27/90, 1964.3. Авторское свидетельство СССРМ 175698, кл. 0 01 М 27/90, 1964(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРНОСТИ МАТЕРИАЛА НЕФЕРРОМАГНИТНЫХЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ И УСТРОЙСДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ, (57) 1. Способ измерения электроводности материала неферромагнитцилиндрических изделий, заключаюся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретокового преобразователя возбуждают вихревые токи и изменяют частоту магнитного поля в контролируемом иэделии, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона измерения, изменением частоты магнитного поля в контролируемом иэделии отношение магнитных потоков преобразователя при наличии и отсутствии контролируемого изделия поддерживают равным отношение магнитных потоков преобразователя при наличии и ртсутствии эталонного иэделия, а электропровод- ность 6 материала неферромагнитных цилиндрических иэделий определяют Е выражениемФ-ф, , ,/ид; И где ), Зи (У, Д,. а также У, У - С" электропроводность материала, диаметр и частота магнитного поля соот ветственно для контролируемого и эталонного иэделий.1093957 2. Устройство для измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, содержащее вихретоковый преобразователь, усилитель напряжения разбаланса, усилитель тока и преобразователь напряжение-частота, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности измерения, оно снабжено функциональным преобразователем отношения напряжения, нуль-.индикатором и цифровым индикатором отношения часИзобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в электромагнитной структуроскопии.Известен способ измерения электро 5 проводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий с помощью вихретокового преобразователя, заключающийся в измерении фазового угла вносимого напряжения, по изменению О которого определяют электропровод- ность материала иэделия 1.Недостатком данного способа явля,ется необходимость регулировки зазора,Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических иэделий, заключающийся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретокового преобразователя возбуждают вихревые токи и изменяют частоту магнитного поля в контролируемом изделии, добиваются равенства фазового угла вносимых напряжений от эталонного и контролируемого изделия, а электропроводность определяют из условия равенства произведений, частоты магнитного поля, проводимости и квадрата диаметра для контроли-ЗО руемого и эталонного изделий 23,Недостатком известного способа является узкий диапазон контроля электропроводности, связанного со слабой зависимостью фазы вносимого 35 напряжения при малых значениях элект. ропроводности и частоты, а также сложностью измерения фазы в области высоких частот.Устройство, с помощью которого 40 возможна одна из реализаций известного способа, содержит генератор, вихретоковыи преобразователь, усилитель напряжения разбаланса, усилитель тока и преобразователь напряжение-час тот, два сигнальных выхода вихретокового преобразователя подключены кдвум входам функционального преобразователя, к выходу которого последовательно подключены нуль-индикатор,усилитель напряжения разбаланса,пре-,образователь напряжение-частота,усилитель тока и намагничивающие обмотки вихретокового преобразователянапряжение-частота подключен к входуцифрового индикатора отношения частот. тота, каналы опорного напряжения иканал сигнала, снабженный системойрегулирования частоты, и измерительфазового угла, включенный на выходеканала сигнала 131,Данному устройству присущи всенедостатки, связанные с необходимостью измерять фазу, а также недостатки присущие известным способам,Цель изобретения - расширениедиапазона измерений электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий и повышениеточности измерений.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу измеренияэлектропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий,заключающемуся в том, что в контролируемом и эталонном изделиях с помощью магнитных полей вихретоковогопреобразователя возбуждают вихревыетоки и изменяют частоту магнитногополя в контролируемом изделии, изменением частоты магнитного поля вконтролируемом изделии отношение магнитных потоков преобразователя приналичии и отсутствии контролируемогоиэделия поддерживают равным отношению магнитных потоков преобразова-теля при наличии и отсутствии эталонного иэделия, а злектропроводимость 3 материала неферромагнитныхцилиндрических изделий определяютвыражениемгде б " , и с, А , а такжеР, - электропроводность материала,диаметр и частота магнитного полясоответственно для контролируемого.и эталонного изделий.Устройство для измерения электроироводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, содержащее вихретоковый преобразователь,усилитель напряжения разбаланса,усилитель тока и преобразователь напряжение-частота, снабжено функциональным преобразователем отношения напряжений, нуль-индикатором и цифровым индикатором отношения частот, два сигнальных выхода вихретокового преобразователя подключены к двум входам функционального преобразователя, к выходу которого последовательно подключены нуль-индикатор, усилитель напряжения разбаланса,преобразователь напряжение-частота, усилитель тока и намагничивающие обмотки вихретокового преобразователя, а выход преобразователя напряжение- частота. подключен к входу цифрового 15 индикатора отношения частот.На чертеже изображено устройство для измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий, реализующее способ. 20Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1, усилитель 2, цифровои индикатор 3, функциональный преобразователь 4, нуль-индикатор 5, преобразователь б напряжение-часто та и усилитель 7 тока. Вихретоковый преобразователь ( ВТП 1 1.состоит иэ трех соленоидальных проходных катушек: рабочей катушки 8, в которую помещается эталонное, а затем конт ролируемое изделие 9, компенсационной катушки 10, предназначенной для компенсации влияния паразитного потока, наводимого в зазоре между изделием 9 и измерительной обмоткой 11 рабочей катушки 8, и катушки 12 взаимоиндуктивности, имеющей параметры рабочей катушки 8 и предназначенной для получения сигнала, равного сигналу, снимаемого с рабочей катушки 8 при отсутствии иэделия 9. Все три катушки имеют намагничивающие обмотки 13, включенные последовательно, и измерительные обмотки 11 При этом измерительные обмотки 11 катушек 8 и 10 соединены встречно и своим сиг нальным выводом подключены к одному иэ входов функционального преобразо- вателя 4 У а измерительная обмотка 11 катушки 12, включенная согласно с измерительной обмоткой 11 катушки 8, 50 сигнальным выводом подключена к второму входу функционального преобразователя 4, Измерительные обмотки 11 катушек 10 и 12 выполнены в виде дискретных вариометров, параметры ко торых можно изменять с помощью переключателя 14. К выходу функционального преобразователя 4 последовательно подключены нуль-индикатор 5, усилитель 2, преобразователь б нап ряжение-частота, усилитель 7 тока и намагничивающие обмотки 13 катушек 8, 10 и 12, выход преобразователя б дополнительно подключен к входу цифрового индикатора 3. 65 Сущность способа измерения электропроводности материала или температуры неферромагнитных цилиндрических изделий состоит в следующем.В изделии 9, помещенном в рабочую катушку 8 вихретокового преобразователя 1, наводятся вихревые токи переменным магнитным полем определенной частоты, значение которого стабилизировано по амплитуде. Магнитный поток Р, наводимый магнитным полем преобразователя 1 в изделии 9, определяется выражениемЛ ) огде 1 - магнитный поток в катушкепреобразователя при отсутствии изделия;коэффициент заполнения;кЯ - Функция обобщенного параметра;Х =д 1 Гртг(21где Д - диаметр иэделия;Р ,3 - его магнитная проницаемостьи электропроводность егоматериала;- частота магнитного поляпреобразователя.Изменением частоты внешнего магнитного поля можно поддерживать постоянной величину х для равных контролируемых изделий, поддерживая постояннымзначение параметра К. Тогда, знаяэлектропроводность материала одногоизделия, служащего эталоном, диаметры контролируемых иэделий и частотывнешнего магнитного поля Можно найтиэлектропроводность другого иэделияиз условия х=сопяС,Таким образом, поместив перед измерением электропроводности в ВТП 1эталонный образец с известной(3 иплощадью поперечного сечения и измерив значение частоты внешнего магнитного поля, помещают в вихретоковыйпреобразователь 1 исследуемое изделие 9 с известной площадью поперечного сечения, и регулированием частоты магнитного поля поддерживают отношение потока в контролируемоМизделии 9 к потоку ВТП 1 без изделия 9, равным отношению потока вэталонном изделии к потоку ВТП 1 безиэделия. Злектропроводимость контролируемого иэделия 9 определяют,зафиксировав новое значение частотывнешнего магнитного поля из выражения (2).Величину отношения потока в эталонном иэделии к потоку вихретокового преобразователя 1 без изделия задают в зависимости от необходимой относительной глубины проникновения переменного магнитного поля в деталь и крутизны преобразования электропро- юдности в электрический сигнал.1093957 15 ВНИИПИ Заказ 3415/35 Тираж 823 ПодписноееееемфвееЕФилиал ППП фПатеатф, г. Ужгород, ул. Проектная,4 Расширение диапазона измерения в данном способе обеспечивается воэможностью проведения измерений в области низких и высоких частот переменного магнитного поля, что соот-, ветствует определению 3 как при пол ном промагничивании изделия 1 низкие частоты, так и при частичном промагничивании, т.е. в достаточно тонком поверхностном слое поперечного сечения изделия (высокие частоты). Кро ме того, предлагаемый способ позволяет измерить электропроводность даже при малой проводимости материала изделия. Устройство работает следующимобразом,В контролируемом изделий 9 с помощью намагничивающей обмотки 13катушки 8, питаемой усилителем 7 тока, создают вихревые токи и с сигнальных выводов вихретокового преобразователя 1 снимается два сигнала:сигнал, пропорциональный потоку виэделии 9 при этом влияние сигналапаразитного потока между измерительной обмоткой 11 катушки 8 и изделием 9 скомпенсировано сигналом измерительной обмотки 11 катушки 10 исигнал, пропорциональный потоку внешнего поля катушки 8 при отсутствииизделия в вихретоковом преобразователе 1, Полученные два сигнала с выхода ВТП 1 подаются иа два входафункционального преобразователя В,выходной сигнал которого равен отношению сигналов, поданных на его вход.Выход Функционального преобразователя 4 подключен к входу нуль-индикатора 5, в котором сигнал, равный отношению потока в контролируемом изделии 9 (Э) к потоку вихретоковогопреобразователя 1 без изделия 9(йо),сравнивается с заданным опорным сигналом,. равным отношению потока в эта,лонном изделии к потоку ВТП 1 беэ 45изделия. Напряжение с выхода нуль. индикатора 5, равное напряжению разбаланса между опорным сигналом исигналом, равным ф /Щ , подаетсяна вход усилителя 2, выход которого 50соединен с входом преобразователя бнапряжение-частота. На выходе преобразователя б частота определяется величиной сигнала разбаланса нуль-инди-катора 5. Выход преобразователя бсоединен с входом цифрового индикатора 3 (например, частотомера) и свходом усилителя 7 тока.Усилитель 7 тока необходим длястабилизации амплитудного значенияпеременного тока имеющего частоту,равную выходной частоте преобразователя 6), питающего преобразователь 1. Выход усилителя 7 тока подключен к, намагничивающим обмоткам 13 преобразователя 1.Повышение точности измерения данным устройством достигается тем, что регистрируемой величиной является частота переменного магнитного поля, значение которой фиксируют в моментравенства нулю разности отношений аналоговых сигналов нуль-органом, а так как устройства, определяющие нуль измеряемого сигнала по точности, значительно превосходят устройства, определяющие большие сигналы, а измерение частоты можно провести достаточно точно, предлагаемое устройство позволяет измерять электропроводимость с большой точностью в широком диапазоне изменения частоты и контролируемого параметра изделия.оПеред измерениями с помощью измерительной обмотки катушки 10 осуществляется компенсация составляющей суьеаарной ЭДС на сигнальном выходе рабочей катушки 8, связанной с потоком в воздушном зазоре между измерительной обмоткой катушки 8 и иэделием 9, Компенсация осуществляется для каждой площади поперечного сечения образца при определенных положениях переключателя 14. Компенсация эффектов воздушного зазора характеризует условный перенос измерительной обмотки катушки 8 непосредственно на иэделие 9. Для изделий с различными площадями поперечного сечения перед началом измерений также необходима настройка измерительной обмотки катушки 12 на диаметры исследуемых иэделий.При определенной относительной, глубине проникновения переменного поля в изделие цля автоматизации процесса измерений изменяют коэффициент передачи усилителя 2 обратно пропорционально отношению площадей Эталонного и контролируемого иэделий, что дает возможность откалибровать цифровой индикатор в величинах электропроводности.Предлагаемые способ и устройство для измерения электропроводности ма- териала неферромагнитных цилиндрических изделий позволяют расширить диапазон измерений как в сторону снижения измеряемой электропроводности и уменьшения частотымагнитного поля, так и в сторону увеличения этой частоты, а также повысить точность измерений.
СмотретьЗаявка
3475047, 28.07.1982
ХАРЬКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ИМ. В. И. ЛЕНИНА
СЕБКО ВАДИМ ПАНТЕЛЕЕВИЧ, ПАНТЕЛЕЕВ МИХАИЛ СЕРГЕЕВИЧ, РОХМАН МАКС ГРИГОРЬЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: G01N 27/12
Метки: неферромагнитных, цилиндрических, электропроводности
Опубликовано: 23.05.1984
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-1093957-sposob-izmereniya-ehlektroprovodnosti-materiala-neferromagnitnykh-cilindricheskikh-izdelijj-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ измерения электропроводности материала неферромагнитных цилиндрических изделий и устройство для его осуществления</a>