Устройство для измерения параметров цилиндрических электропроводящих объектов

)4 й 27 9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ еТГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина(56) Шкатов П.Н. Электромагнитный контроль тел вращения сложной формы: Канд. дис.-М.; МЭИ, 1976, с.183.Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник кн.2. Под ред, В.В.Клюева.-М.: Машиностроение, 1986, с.151,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕ РОВ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ОБЪЕКТОВ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров крупногабаритных цилиндрических электро- проводящих объектов из ферромагнитного материала. Расширение функциональ" ных возможностей за счет измерения трех параметров ферромагнитных цилиндрических объектов достигается путем измерения и преобразования пространственных гармоник электромагнитного поля, возбуждаемого вихретоковым пр .образователем 2, возбуждающая обмотка которого состоит из сторон 3 и 4 прямоугольной рамки, размещенных на противоположных сторонах каркаса. Пространственные гармоники измеряются с помощью измерительной обмотки, содержащей две группы секций. Первая группа образована секциями 5 и 8, соединенными последовательно-встречно, а вторая группа - секциями 6,7,9, сое- Е диненными последовательно-согласно.В результате обработки пространствен- ф ф ных гармоник. измеряются диаметр конт- (, ролируемого объекта, его удельная электропроводность и магнитная прони Е цаемость. 1 з,п. ф-лы, 6 ил. ввай3Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров ферромагнитных цилиндрических электропроводящих объектов.Цель изобретения - одновременноеизмерение трех параметров ферромагнитных объектов. Цель достигается путемизмерения и преобразования пространственных гармоник электромагнитногополя возбужденных вихревых токов.На фиг,1 представлена схема пространственного размещения секций обмоток вихретокового преобразователя;на фиг.2 - блок-схема устройства;на фиг.3 - электрическая схема соединения секций обмоток вихретоковогопреобразователя; на фиг.4 - 6 зависимости между параметрами образца и 20пространственных гармоник,Устройство для измерения парамет"ров цилиндрических электропроводящихобъектов состоит из генератора 1,вихретокового преобразователя 2 и, 25блока обработки сигнала. Вихретоковый преобразователь 2 содержит измерительную и возбуждающую обмотки ввиде рамок, вытянутых вдоль цилиндрического каркаса (не показан). Стороны 303 и 4 возбуждающей обмотки размещеныдиаметрально противоположно относительно оси цилиндрического каркаса,измерительная обмотка состоит из секций 5-9, каждая из которых выполненав виде рамки с плоскостью, параллельной боковой поверхности цилиндрического каркаса, и расположенных с угловым смещением относительно плоскостивозбуждающих проводников, где ч, = 0 , 409=60, ц =180, д 4= 240 и (р =300секции 5 и 8 соединены последовательно-встречно и образуют первую группусекций, а секции 6,7 и 9 соединеныпоследовательно-согласно и образуют 45вторую группу секций. Блок обработкисигнала состоит из последовательносоединенных амплитудного детектора10, блока 11 возведения в куб, делителя 12, подключенного вторым входомчерезамплитудный детектор 13 к выводам второй группы секций, решающегоблока 14, подключенного вторым входом к выходу фазового детектора )5,соединенного опорным вхрдом черезфазовращатель 16 к выходу генератора1 и сигнальным входом - к первойгруппе секций решающего блока 17,соединенного вторым входом с выходом фазового детектора 15, квадратора 18 и делителя 19, подключенного вторым входом через последовательно соединенные решающий блок 20, делитель 21, соединенный вторым входом с выходом амплитудного детектора 10 и третьим входом с задатчиком 22, и квадратор 23 с выходом решающего блока 17, делителя 24, соединенного первым входом с выходом делителя 19 и вторым входом с выходом решающего блока 14, трехканального индикатора 25, соединенного первым входом с выходом делителя 24, вторым входом с выходом делителя 21 и третьим входом с выходом решающего блока 14, Для повышения производительности контроля рекомендуется в цилиндрическом каркасевыполнить технологическое окно между секциями 6 и 7 вдоль образующей каркаса на всю его длину,Устройство работает следующим образом.Контролируемый цилиндрический электропроводящий образец через технологическое окно помещают в вихретоковый преобразователь 2, Задатчик 22 устанавливают в соответствии с параметрами измерительной обмотки преобразователя, На вход амплитудного детектора 10 поступает сигнал с первой группы секций. С выхода амплитудного детектора 10 сигнал, пропорциональный амплитуде А 1 первой пространственной гармоники через блок 11 возведения в куб поступает на первый вход делителя 12. На второй вход делителя12 поступает сигнал, пропорциональный амплитуде АЗ третьей пространственной гармоники, с выхода амплитудного детектора 13, вход которого подключен к второй группе секций. С выхода делителя 12 сигнал, пропорциональный АЗ/(А 1) , поступает на первый вход решающего блока 14, На второй вход решающего блока 14 поступает сигнал с выхода фазового детектора 15, пропорциональный фазовомууглу первой пространственной гармоники, На второй вход фазового детек тора 15 поступает опорный сигнал с генератора 1 через фазовращатель 16, Первый решающий блок 14 реализуетфункцию преобразования, представленную на фиг.4.С выхода первого решающего блока 14 сигнал, пропорциональный магнитной проницаемости исследуемого изделия, поступает на входвторого 1 7 и третьего 20 решающих блоков, на один из входовиндикатора 25 и на вход четвертого делителя 24. На второй вход решающего блока 17 поступает сигнал с фазового детекто 5 ра 15, пропорциональный фазовому углу первой пространственной гармоники. Во втором решающем блоке 17 реализуется функциональная зависимость, представленная на фиг.5. С выхода решающего блока 17 сигнал, пропорциональный обобщенному параметру Х, поступает на вход третьего решающего блока 20 и через первый квадратор 18 на вход третьего делителя 19. С выхода третьего решающего блока 20, который реализует функциональную зависимость, представленную на фиг.6, сигнал, пропорциональныйд1(М А-р), где Р - диаметр исследуемого иэделия; д - расстояние между диаметрально противоположными проводниками измерительных секций, поступает на один из входов делителя 21, на второй вход которого поступает сигнал с первого амплитудного детектора 10 С выхода делителя 21 сигнал, пропорциональный диаметру Р, поступает на второй вход индикатора 25 и на один иэ входов третьего делителя 19 через второй квадратор 23. Сигнал с выхода третьего делителя 19 поступает на второй вход четвертого делителя 24, на выходе которого получают сигнал, пропорциональный значению удельной электрической проводимости о исследуемого изделия. Этот сигнал поступает на третий вход индикатора 25.Зависимости, представленные на фиг.4-6, могут быть получены расчетным путем и реализованы с помощью решающих усилителей, выполненных в виде цифровых или аналоговых схем. В результате достигается раздельное измерение трех параметров ферромагнитных цилиндрических объектов, их диаметр удельную электропроводимость .6 и магнитную проницаемость.Формула изобретения1.Устройство для измерения параметров цилиндрических электропроводя щих объектов, содержащее генератор,вихретоковый преобразователь, состоящий из возбуждающей и измерительной обмоток в виде рамок, вытянутых вдоль образующих цилиндрического каркаса, и блок обработки сигнала, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем одновременного измерения трех параметров ферромагнитных объектов, проводники обеих противолежащих сторон возбуждающей рамки размещены на диаметрально противоположных сторонах цилиндрического каркаса, измерительная обмотка состоит из пяти секций, расположенных относительно плоскости возбуждающей обмотки с угловыми смещениями=О, ( = 60 ,=180240 ф и у = 300 соответственно, первая и четвертая секции измерительной обмотки соединены последовательно-встречно и образуют первую группу секций, вторая, третья и пятая секции соединены последовательно-согласно и образуют вторую группу секций, блок обработки сигнала выполнен в виде первого амплитудного детектора, последовательно соединенных второго амплитудного детектора, подключенного входом к выводам первой группы секций, блока возведения в куб, делителя, подключенного вторым вхо-. дом через первый амплитудный детектор к выводам второй группы секций, первого и второго решающих блоков, первого квадратора, второго делителя, третьего делителя, третьего делителя и трехканального индикатора, фазовращателя, фазового детектора, подклю- . ченного опорным входом через фазовращатель к генератору, сигнальным входом - к выводам второй группы секций и выходами - к вторым входам первого и второго решающих блоков, второго квадратора, задатчика и четвертого делителя, подключенного первым входом к выходу второго амплитудного детектора, вторым входом-к задатчику и входом через первый квадратор-к второму входу второго делителя.2.Устройство по п,1 о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, в цилиндрическом каркасе преобразователя выполнено технологическое окно между второй и третьей секциями вдоль образующей каркаса на всю его длину, 1377711