Способ б. п. фридмана толщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость и устройство для его осуществления

Изобретение относится к измерительной технике,а именно к методам и техническим средствам нераэрушающего профильного контроля геометрических параметров открытых и полых ,иэделий сложной конфигурации, и может быть применено для толщинометрии сплошных конструкций и пустотелых объектов.Целью изобретения являются повы шение разрешающей способности и оперативности измерений за счет исключения зависимости результатов контроля от дестабилизирующего влияния потока рассеяния внешнего магнитного поля, а также обеспечение непрерывности следящего контроля толщины вдоль задаваемого профиля иэделия, повышение точности и производительности измерений за счет исключения 20 таких дестабилизирующих факторов, как изменение электропроводности и конфигурации изделий.На Фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для непрерывной топщинометрии стенок пустотелых изделий с затрудненным доступом в полость, на фиг. 2 - схема намотки цилиндрической двухполюсной рамки устройства, на фиг. 3 - направления электродвижущих сил, наводимых в боковых ветвях рамки. Устройство содержит магнитопровод1 Ф-образной Формы с двумя зазорами у 2 и 3, один из которых (2) предназначен для размещения контролируемого изделия 4, цилиндрическую двухполюсную рамку 5 с приводом 6 и токосъемником 7, подключенные к послед нему последовательно соединенные усилитель 8 переменного тока, детектор 9 и индикатор 10, а также вариатор воздушного зазора, выполненный в виде клиновидной ферромагнитной рейки 11, 45 установленной во втором зазоре 3 с возможностью поворота относительно магнитопровода 1. На среднеи стержне магнитопровода 1 размещена обмотка 12 возбуждения, Устройство также, 50 содержит источник, который выполнен в ниде управляемого стабилизатора 13 постоянного тока, первь.й выход которого соединен с обмоткой 12 возбуждения, второй выход - с приводом 6, а боковые ветви магнитопровода 1 вблизи центрального стержня выполнены с шунтами 1 ч и линейными воздушными зазорами, в которых размещена цилиндрическая двухполюсная рамка 5,Кроме того, и поные наконечники15 магнитопровода 1, образующие зазордля контролируемого изделия 4, выполнены в виде концентричных сферических поверхностей, а рамка составленалз двух симметричных секций 16 обмоток полуцилиндрической формы, имею -щих зеркальную намотку и соединенных последовательно-согласно,Способ толщинометрии стенок пустотелых иэделий с затрудненным доступом в полость реализуется описываемым устройством следующим образом,Перед измерениями производитсятарировка устройства, при которойтумблером 17 подключается к переменной силовой сети стабилизатор 13,переменное напряжение с выхода которого преобразу тся в стабилизированное и лишенное пульсаций напряжениепостоянного тока, подаваемое на обмотку 12 возбуждения,Создаваемый при этом в центральномстержне магнитопровода 1 магнитныйпоток расходится по верхнему и нижнему контурам магнитной цепи, включающим в себя соответственно контуры18 и 19 магнитопровода 1,После включения тумблером 20 привода 6, приводящего во вращение цилиндрическую рамку 5, на вершине выпуклого полюсного наконечника 15 магнитопровода 1 (до введения в рабочийзазор 2 магнитопровода 1 контролируемого изделия 4) устанавливают Ферромагнитный шарик 21, который под действием постоянного магнитного поля,проходящего в рабочем зазоре 2 междунаконечниками 15 магнитопровода 1,самофиксируется в указанном центральном положении - на вершине выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1,Клиновидную рейку 11 в нижнем контуре 19 магнитопровода перемещают иФиксируют в таком положении, при котором стрелочный индикатор 10 показывает нуль, что свидетельствует о равенстве магнитных потоков, проходящих через линейные воздушные зазоры,пересекаемые боковыми сторонами цилиндрической рамки 5.Иэ Фиг. 2, где показаны направления намотки последовательно-согласновключенных секций 16 рамки 5, и изФиг, 3, где показаны направления на 1254288водимых в рамке 5 напряжений, видно, что электродвижущие силы, возникающие в диаметрально противоположных боковых сторонах (ветвях) рамки 5 при их синхронном прохождении через линейные воздушные зазоры симметричных шунтов 14 магнитопровода 1, имеют встречные направления, Это обусловливает на токосъемнике 7, связанном с входом усилителя 8, появле ние двухполярного импульсного сигнала, период повторения которого определяется частотой вращения рамки 5 (3000 об,/мин), а уровень - разностью электродвижущих сил, одновременно 15 наводимых в диаметрально противоположных боковых ветвях. цилиндрической рамки 5.В рассмотренном случае предварительной тарировки устройства, когда с 20 помощью клиновидной рейки 11 устанавливается равенство магнитных потоков в верхнем и нижнем контурах 18, 19 магнитопровода 1 и соответственно в линейных зазорах магнитных шунтов 14, 2 импульсные ЭДС, синхронно наводимые в диаметрально противоположных боковых сторонах вращающейся рамки 5, взаимно уравновешивают и компенсируют друг друга, обуславливая нуле- ЗО вой сигнал на входе усилителя 8 и нулевое положение стрелки индикатора 10.После указанной предварительной тарировки устройства в подлежащее контролю пустотелое изделие 4 помещают вспомогательный ферромагнитный шарик 21, а само изделие, 4 вводят в рабочий зазор 2 магнитопровода 1, устанавливая подлежащий толщиномет рии участок стенки изделия 4 непосредственно у вершины. выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1.Под влиянием исходно близкого к конусно-радиальной. конфиГурации маг нитчого поля, формируемого между наконечниками 15 магнитопровода 1, ферромагнитный шарик 21 прижимается транзитно проходящим сквозь иэделие 4 постоянным магнитным .потоком к ьо элементу внутренней поверхности стенки изделия 4 - против вершины выпуклого окончания. наконечника 15 магнитопровода 1.Поскольку в силу особенностей у структуры магнитопровода 1 его эквивалентное сопротивление для постоянного магнитного потока, протекающего в рабочем зазоре 2 между наконечниками 15, строго определяется пространственной ориентацией ферромагнитного агента вдоль продольной оси ра бочего зазора 2, то при фиксировании ферромагнитного шарика 21 на различных расстояниях от выпуклого наконечника 15 (расстояниях, определяемых толщиной стенки изделия на контролируемых его участках) разность величин постоянных магнитныхпотоков, протекающих через контуры18 и 19, магнитопровода 1 и соответственно разность магнитных потоков, пересекающих диаметрально противоположные боковые стороны рамки5 в линейных зазорах магнитопровода1, четко и однозначно отражает толщину стенки исследуемого изделия 4на его контролируемом участке в соответствии со степенью перераспределения постоянных магнитных потоков,протекающих через зазоры магнитных 1шунтов 14.Двуполярный периодический импульсный сигнал, создаваемый разностьюнаводимых в диаметрально противоположных боковых сторонах вращающей ярамки 5 электродвижущих сил привведении контролируемого изделия 4с шариком 21 в рабочий зазор 2 магнитопровода 1 поступает с выходацилиндрической рамки 5 через токосъемник 7 на вход усилителя 8, после чего усиленный двуполярный импульсный сигнал детектируется детектором 9 и подается на стрелочный индикатор 10, показания которого отвечают толщине стенки иэделия 4 наконтролируемом участке,Устанавливая исследуемое изделие4 подлежащими контролю участками увершины выпуклого наконечника 15магнитопровода 1, по шкале индикатора 10 последовательно определяютзначения толщины стенок изделия дляпроизвольной совокупности точек наповерхности этого иэделия.В отличие от известных методови средств рассматриваемого назначения, использующих для толщинометрииизделий постоянный магнитный поток,описываемый способ и реализующееего устройство обеспечивают возможность как дискретной, так и следящей непрерывной толщинометриистенок полых и открытых изделий вдольлюбого задаваемого их профиля.Плавно перемещая исследуемое изделие 4 относительно дифференциального магнитопровода 1 так, чтобы вершина выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1 проходила вдоль линии на поверхности иэделия, соответствующей подлежащему контролю профилю стенки изделия 4, по шкале стрелочного индикатора 10 получают плавна изменяющиеся показания, отвечающие текущим значениям магнитного сопротивления рабочего зазора 2 магнитопровода 1 при различных пространственных положениях в нем вспомогательного агента (шарика), т.е. положениях, определяемых текущими значениями толщины стенки изделия на ее последовательно проходимых участках.В случае подключения к выходу детектора 9 самописца 22 с помощью рассматриваемого устройства может быть получена непрерывная кривая - профилограмма, характеризующая закон.изменения толщины стенки контролируемого иэделия 4 вдоль задаваемой иа его поверхности кривой.Оперативность и непрерывность измерений при этом достигаются предварительной градуировкой шкалы стрелочного индикатора 1 О непосредственно" в единицах контролируемого параметра - толщины, что обеспечивается с помощью набора калиброванных по толщине эталонных образцов - пластин; последовательно вводимых при предварительной градуировке устройства между вершиной выпуклого наконечника 15 магнитопровода 1 и ферромагнитным шариком 21.Градуировка шкалы стрелочного индикатора 10, произведенная с помощью .набора эталонных образцов-пластин, изготовленных из какого-либо одного диамагкитного материала, остается при этом справедливой для толщииометрии изделий, выполненных из любых других диамагиитных материалов, что наряду с единством и универсальностью шкалы прибора определяет непосредственную выдачу устройством результатов измерений в единицах контролируемого параметра независимо от электрофизических характеристик материала исследуемых иэделий.Формула изобретения ненным доступом в полость, содержащее магнитопровод Ф-образной формыс двумя зазорами, один из которыхпредназначен для размещения контролируемого изделия, и с обмоткой возбуждения на среднем стержне и источник питания, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью обеспечения непрерывного измерения, повышения его точности и производительности, оно снабжено цилиндрической двухполюснойрамкой с приводом и токосъемником,подключенным к токосъемнику последовательно соединенными усилителем переменного тока, детектором и индикатором, а также вариатором воздушногозазора, выполненным в виде клиновидной ферромагнитной рейки, установленной во втором зазоре с возможностьюповорота относительно магннтопровода,50 55 1. Способ толщинометрии стенокпустотелых иэделий с затрудненнымдоступом в полость, заключающийсяв том, что с внешней стороны контролируемого изделия устанавливают источник мкгнитодвижущей силы, внутрь иэ делия вводят вспомогательный ферромагнитный агент, который магнитнымполем источника магнитодвижущей силыприжимают к внутренней поверхностиконтролируемой стенки иэделия, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности и оперативности измерений, магнитное поле источника магнитодвижущей силы разделяют на два постоянных 20 по направлению магнитных потока, предварительно в контуре первого магнитного потока устанавливают в фиксированном положении вспомогательный ферромагнитный агент, измеряют сопротив ление контура второго магнитного потока до равенства величин обоих магнитных потоков, изделие с помещеннымв него магнитным агентом вводят вконтур первого магнитного потока таЗ 0 ким образом, что магнитный поток проходит последовательно через контро" лируемую стенку, ферромагнитный элемент и противоположную стенку иэделия, а о толщине контролируемой стен ки судят по степени перераспределения магнитного потока между контурами.2, Устройство для толщинометриистенок пустотелых изделий с эатруд.г Составитель И. КесоянТехред Л,Кравчук Корректор М Швыдка мборска да Тираж 670 аказ 4709/43 ВНписно ИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужг ктна ул источник постоянного тока выполнен в виде управляемого стабилизатора постоянного тока, первый выход которого соединен с обмоткой возбуждения, а второй выход - с приводом двухполюсной рамки, а боковые ветви магнитопровода вблизи центрального стержня выполнены с шунтами и линейными воздушными зазорами,в которых размещена цилиндрическая двухполюсная рамка.3. Устройство. по п. 2, о т л и - ч а ю щ е е, ". я тем, что полюсные г 2(Р 8наконечники магнитопровода, образукщие зазор для контролируемого изделия, выполнены в виде концентричных сферических поверхностей. 4, Устройство по п, 2, о т л ич а ю щ е е с я тем, что рамка составлена из двух симМетричных секцийобмоток полуцилиндрической формы, 10 имеющих зеркальную намотку и соединенных последовательно - соглас