Устройство для измерения глубины поверхностных трещин в немагнитных материалах

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ Сфюз Советски кСфциалистическикРеспублик 1 ц 866465(51) М. Кл. с присоелинениеи заявки М С О 1 Й 27/20 евеударатиевй комитет СССР ае делом изобретений н открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫПОВЕРХНОСТНЫХ ТРЕЩИН В НЕМАГНИТНЫХМАТЕРИАЛАХ Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и изделий, а именно к электрическим способам неразрушающего контро".я и может быть использовано для контроля качества изделий в металлургической и машиностроительной промышленности.Известны устройства для неразрушающего контроля качества материалов н изделий, в которых через материал о изделия пропускается электрический ток и измеряется падение напряжения на контролируемом участке, либо элект. рическое сопротивление контролируемого участка Д.1Прибор для определения дефекта в виде высокоомного изолирующего участка в кабеле с металлическим покрытием содержит электрические контакты,19 блок обеспечивающий прохождение кабеля по этим контактам, источник постоянного тока, подключенный к контактам. О наличии дефекта судят по величине падения напряжения на этих контактах.Недостатком этого устройства является зависимость результатов измерения от электропроводности материала, что снижает точность измерения.Известно также устройство для контроля дефектов по методу электрического сопротивления, содержащее генератор переменного тока, усилитель, регистрирующий прибор, токовые и потенциальные электроды. Потенциальные электроды располагаются между токовыми электродами. Если дефект расположен между токовыми электродом и потенциальным электродом, то расстояние до места дефекта и глубина его расположения определяется ко минимальной разности потенциалов между потенциальными электродами 1 2 .Недостатком этого устройства также является зависимость измеряемых величин от электропроводности материала изделия. Электрьпроводность материа6465 фрегистрирующим прибором 6. Эта раз 1ность потенциалов зависит от глубинытрещины, проводимости материала и егомагнитной проницаемости,ЬЧ=1 В,где 1 - пропускаемый токЙ - сопротивление участка; с которого снимается разность потенциалов,1 Оеуггде Е о - глубина проникновения тока,6 - путь тока;гу - удельная проводимость ма 15 териала,86 20 25 ла зависит от марки материала, от условий термической обработки и может меняться от детали к детали, что ве- дет к необходимости дополнительно измерять электропроводность что снижает точность определения размеров дефектов и увеличивает емкость измерений.Цель изобретения - повьппение точности измерений.Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения глубины поверхностных трешин в немагнитных материалах, содержащее генератор переменного тока, усилитель, регистрирующий прибор, токовые и потенциальные электроды, дополнительно введены генератор синусоидального сигнала катушка индуктивности, расположенная на одном из токовых электродов, блок измерения добротности и Функционалыя 4 й преобразователь, причем катушка соединена с выходом генератора синусоидального сигнала через конденсатор и с входом блока измерения добротности, выход которого соединен с входом Функционального преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя.На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 приведен график зависимости добротности катушки О. от проводимостиматериала (Яо соответствует материалу с наиболее высокой проводимостью, в данном случае меди); на фиг. 3 - график зависимости напряжения на потенциальных электродах ЬЧ от проводимости Я; на Фиг., 4 - Функция, реализуемая Функциональным преобразователем.Устройство содержит генератор 1 переменного тока, токовые электроды 2 и потенциальные электроды 3, ко.торые подсоединяются к исследуемому материалу 4, усилитель 5, регистрирующий прибор 6, катушку 7 индуктивности, генератор 8 оинусоидального сигнала, конденсатор 9, блок 1 О измерения добротности и функциональный преобразователь 11.Устройство работает следующим образомПеременный синусоидальный ток(например частоты 1 кГц), вырабатываемый генератором 1, пропускаетсяпо материалу 4,через токовые электроды 2. С потенциальных электродов 3снимается напряжение ЬЧ, которое подается на усилитель 5 и измеряется Путь тока 1; определяется расстоянием между потенциальными электродамии глубиной трещины, а17 о=где р - магнитная проницаемость материала (у нвчагнитных материалов,О= 1);,Оо - магнитная проницаемость вакуума.Для того, чтобы напряжение Ч независело от проводимости , коэффициент усиления усилителя изменяетсяв зависимости от проводимости материала. Для этого на одном из токовыхэлектродов н непосредственной близости от поверхности контролируемогоматериала расположена катушка индуктивности 7, которая питается от генератора 8 синусоидальных колебаний качающейся частоты (например, от 80до 1 ОО кГц),Напряжение, снимаемое с катушки,подается на блок измерения добротнос 46ти 10, затем на функциональный преобразователь 1 1 и затем на управляемый вход усилителя 5, изменяя егокоэффициент усиления.Катушка 7 с конденсатором 9 обра 45 зуют колебательный контур, при этомамплитуда напряжения при резонансе,регистрируемая блоком измерения добротности, пропорциональна добротности контура (нри ( - 1) и является5 В Функцией добротности катушки, Поскольку катушка располагается в непосредственной близости от исследуемого объекта, т.е. добротность зависит от его проводимости (фиг. 2),55 Напряжение, пропорциональное добротности контура,.с выхода блока измерения добротности поступает на функциональный преобразователь, на выхо5866465 бде которого формируется сигнал, зави- идального сигнала, катушка индуктивсящнй от сИгнала на входе, в соответ" ности, расположенная на одном изствии с зависимостью (фиг. 4). В ре- токовых электроцов, блок измерениязультате сигнал, регистрируемый ин- добротности и функциональный преобдикатором, не зависит от. разователь, причем катушка соединенас выходом генератора сннусоидальногосигнала через конденсатор и с входомФормула изобретения блока измерения добротности, выходкоторого соединен с входом функциоУстройство для измерения глубины 16 нального преобразователя, выход котоповерхностных трещин в немагиитных ма- рого соединен с управляющим входомтериалах, содержащее генератор иере- усилителя.менного тока, усилитель, регистри- Источники информации,рующий прибор, токовые и потеици- принятые во внимание при экспертизеальные электроды, о т л и ч а ю - 5 1. Патент СЮА В 3840803,щ е е с я тем, что, с целью повыше- кл. 324-60, 08. 10.74,ния точности измерений, в него допол, Патент Японии В 50-2593,нительно введены генератор синусо- кл. 112 НО, 28.01.75 (прототип).866465 2 ставитель В. Стук кмар ктор В. Еремеев орректо ед З.Фант Заказ 8066 Тираж 910 ПоднисноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4 ПОП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная