Способ неразрушающего контроля электромагнитных и физико химических параметров ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17022 1)5 6 01 й 27/90 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИЯМ ОПИС ЕТЕ АВТОРСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 223433, кл. 6 01 3 1/12, 1967,Авторское свидетельство СССРМ 223432, кл, 6 01 1 1/12, 1967.Авторское свидетельство СССРК. 665259, кл. 6 01 К 27/90, 1990,(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГОРОЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ. ИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ(57) Изобретение относится к изменой технике и может быть испол ьзовконтроля электромагнитных свйстриалов и изделий; магнитной пронисти, электропроводности, а Изобретение относится к измерительной технике, а именно к неразрушающим методам контроля электромагнитных свойств материалов и изделий: магнитной проницаемости, электропроводности, а также физико-механических параметров, влияющих на проницаемость и электропроводность, например, механических напряжений.Цель изобретения - повышение точности и информативности за счет локализациизоны контроля и одновременного определения магнитной проницаемофизико-механических, параметров, например механических напряжений, Цель изобретения - повышение точности и информативности - достигается благодаря тому, что рабочий вихретоковый преобразователь размещают на контролируемом материале, а эталонный преобразователь размещаю 1"в диэлектрической среде, изменяют частоту тока возбуждения и в момент равенства напряжений, снимаемых с измерительных обмоток преобразователей, фиксируют частоту тока возбуждения, по значению которой определяют отношение магнитной проницаемости к электропроводности, устанавливают частоту тока возбуждения 20 - 50 Гц, размещают рабочий преобразователь на контролируемом материале и по отношению напряжений, снимаемых с измерительных обмоток, пользуясь расчетной формулой, находят проницаемость материала, по найденному отношению магнитной про ицаемости к электропроводности и величине магнитной проницаемости рассчитывают значение электропроводности материала. 2 с,п. ф-лы, Зил,. сти и электрической проводимости контролируемого материал а.На фиг. 1 представлено устройство для контроля электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг, 3 - график зависимости напряжений измерительных обмоток от частоты тока возбуждения.Рабочий и эталонный преобразователи устройства выполнены каждый из двух П-образных магнитопроводов 1,2 и 3,4, размещенных друг над другом так, что их полюсагармонических сигналов. В качестве примера показано размещение обмоток 21,22,23,24 возбуждения на верхней частимагнитопроводов 1,2,3,4, для уменьшения Полей рассеяния они могут быть размещены по всей длине магнитопроводов, Способ не- разрушающего контроля электромагнитныхфизико-химических параметров ферромагнитных материалов осуществляется следующим образом.В работе рабочий преобразователь усГэнэвливается на контролируемый материал 26, Коммутатором 19 измерительные обмотки 17, 18 включаются встречнс, а обмотки 21,22,23,24 возбуждения подключаются к генератору 25. Изменяют частоту гока возбуждения. В момент, когда напрякения с выхода измерительных обмоток 18,17 сравняются, блок 20 обработки сигналов зафиксирует частоту ть баланса тока возбукдения, используя которую определяют значения контролируемых электромагнитных параметров: обобщенного параметра ,и/у, магнитной проницаемости,и и электропроводности у. Для сплошных ферромагнитных материалов, для которых глубина проникновения поля Л меньше их толщиныи, параметр,и/у рассчитывается в блоке 20 по формуле,и/У=7 гб-,ио (1) или по тарировочному графику,и/у =: р(йб), в значения ги и у находятся по тарировочным графикам,и=ф (Ь) и у =а (Ь).При контроле электромагнитных параметров порошковых материалов и сплошных, для которых йЛ, после измерения параметра и/у с помощью коммутатора19 на вход блока 20 подаются раздельнонапряжения Бр и Оо с измерительных обмоток 17 и 18, по формулам 20 35 лежат в одной плоскости в направлении активной базы магнитопроводов, при этом Оба магнитопровода преобразователей содержат по три параллельно расположенных П-образных части 5,6, 7,8. 9,10 и 5 11,12,13,14,15,16. Измерительная обмотка 1 7 рабочего преобразователя размещена на Одной из крайних частей 8,10 внутреннео магнитопровода 2, а измерительная обмотка 18 эталонного преобразователя разме цена в средней части 15 внутреннего Магнитопровода 4, выходы измерительных, бмоток 17,18 через коммутатор 19 подключены к блоку 20 обработки сигналов.Обмотки 21,22 возбуждения рабочегопреобразователя и обмотки 23,24 возбуждения эталонного преобразователя через перемен нные сопротивления й 1 и й 2 параллельно подключены к генератору 25 И - о.ЬЬ Уо(3)Ьоож,и.б Ь 2Из фиг. 1 следует, что эталонный преобразователь позволяет сформировать в диэлектрической среде под полюсом части 15 магнитопровода поток Фь, силовые линии которого имеют вид эллипсов, имеющих общие фокусы, расположенные в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, а рабочий преобразователь позволяет сформировать в контролируемом материале 26 частью 10 магнитопровода поток фо, магнитные силовые линии которого имеют вид эллипсов с фокусом, лежащим в плоскости чертежа. В этом случае для магнитного сопротивления диэлектрической среды под частью 15 магнитопровода для магнитного сопротивления диэлектрика можно записатьВг -Л- (4)п 1 т ъг 2 2 м д+2 агпе гп=д - межполюсное расстояние;а - ширина полюсов сердечников в направлении активной базы;Ь - ширина полюсов в направлении, перпендикулярном активной базе преобразователя;,ио - магнитная проницаемость вакуума.Магнитное сопротивление участка контролируемого материала, намагниченного частью 10 магнитопроводэ рабочегопреобразователя, определяется формулойВф -Л/л,и Л 1 п -т + АЙ(2,п - 1Лу 4 а уг Рпгде Л- глубина проникновения электромагнитного поля в контролируемый материал,определяемая формулой22 л,ио 4 У=-л-д.и Ф-У-,бО 1 пд /о/ ЬдОткуда обобщенный параметру/у будетравенР/у =д Р.,ио. (1)Так как значение обобщенного параметра,и/у определяется по формула 1)точно, становится возможным провести ираздельный контроль,и и у для ферромагнитных материалов в виде порошков или сизвестной толщиной, например, электромагнитных экранов, Для этого при частоте возбуждения 1 ьЬ, например; при 1 ь =- =20 - 50 Гц (когда потери на вихревые токи практически отсутствуют), находится значение отношения(7) где Оо - напряжение с измерительной обмотки 18 эталонного преобразователя;Ор - напряжение с измерительной обмотки 17 рабочего преобразователя.Известно, что О = р(Ф), где Ф - магнитный поток, проходящий через измерительную обмотку. Значение потока Фопределяется формулой1 ИьЙмгде - ток возбуждения;Йм - магнитное сопротивление цепи, по которой проходит поток Ф.Так как части 10 и 15 магнитопроводов идентичны и обмотки возбуждения, размещенные на них, имеют одинаковое число витков и распределены по всей длине сердечников, то можно записатьЯ -О Фь я(8)Оо о ЙрВ формуле (8) отношение ОрИо будет справедливо при условии, что магнитный поток Ф, проходящий по части 10 магнитопровода рабочего преобразователя (когда он не установлен на контролируемый материал), равен потоку Ф, эталонного преобразователя. Поэтому, чтобы определить изменение потока Фр, необходимо переменными резисторами В 1 и 82 установить равенство выходных напряжений с измерительных обмоток 17,18 при нахождении рабочего преобразователя в диэлектрической среде, В этом случае будет выполнено равенство Ф,= Фо, и изменения потока Ф, а следовательно, и напряжения Ор при изменении магнитной проницаемости контролируемого материала соответствуют формулеОр йг (9) Оо ВрС достаточной точностью для магнитного сопротивления контролируемого материала с известной толщиной и на низкой частоте ь = 20-50 Гц можно записатьЯ(10) где п Ь .Приняв во внимание формулу (4) из (8), получают=в= С учетом выражения (5) значение электропроводности контролируемого материала определяется из выражения (10)уЬ1 ОоЯ,Йотб ЬФормула изобретения 1. Способ неразрушающего контроля электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов. заключающийся в том, что рабочий вихретоковый преобразователь размещают на поверхности контролируемого материала, эталонный вихретоковый преобразователь размещают в диэлектрической среде, изменяют частоту тока возбуждения преобразователя, фиксируют частоту баланса в момент равенства напряжений измерительных обмоток преобразователей и используют зафиксированную частоту баланса для определения контролируемого параметра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и информативности, после фиксирования частоты баланса рабочий преобразователь размещают в диэлектрической среде, устанавливают частоту тока возбуждения в диапазоне 20-50 Гц, изменяют величину тока возбуждения рабочего преобразователя до момента равенства напряжения измерительных обмоток преобразователей, устанавливают преобразователь на поверхность контролируемого материала, определяют отношение напояжений измерительных обмоток рабочего и эталонного преобразователей и по зафиксированной частоте баланса и полученному отношению выходных напряжений определяют магнитную проницаел 1 ость и электрическую проводимость контролируемого материала. 2. Устройство для черазрушающего кон- .троля электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитныхматериалов, содержащее рабочий и эталонный вихретоковый преобразователи с возбуждающими и измерительными обмотками, генератор гарл 1 онических сигналов с регулируемой частотой, подключенный к возбуждающим обмоткам, и блок обработки сигналоь, подключенный к измерительным обмоткам, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что рабочий и эталонный преобразователи выполнены каждый в видедвух П-образных магнитопроводов, один из которых размещен в межполюсном промежутке другого, магнитопроводы составлены каждый из трех параллельных П-образных частей, соответствующие из которых расположены в одной плоскости, а торцы боковых стержнейлежат в одной плоскости, возбуждающие обмотки выполнены из двух последовательно согласно соединенных секций, каждая из которых охватывает все части соответствующего магнитопровода, измерительная обмотка рабочего преобразователя размещена на одной из боковых частей внутоеннего магнитопровода, а измерительная обмотка эталонного преобразователя размещена на средней 5 части внутреннего магнитопроводО,17022861 и И дд и м ю Й 0 Яд ьф Фиг. ЮСоставитель И. КесоянТехред М.Моргентал ктор М. Демч едактор М. Товти Тираж Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 13035, Москва, Ж-ЗБ, Раушская наб., 4/5 Заказ 4539 ВНИИПИ Гасу Производственн ел О ХВ М 9 1 г й комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1