Электромагнитный способ измерения удельной электрической проводимости изделий

(51) 4 С 01 Г 1 27 ОБР ЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ(71) Куйбьппевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени авиационный институт им. акад. С,П. Королева(56) Авторское свидетельство СССРВ 996929, кл. С 01 Г 1 27/90, 1981,(54)ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПОСОБ ИЗГ 1 ЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИГ 10 СТИ ИЗДЕЛИЙ(57)Изобретение относится к областинераэрушающего контроля и можетиспользоваться для измерения удельной электрической проводимости неферромагнитных проводящих изделий.Цель изобретения - повышение точности эа счет подавления влияния изменений зазора. Способ измеренияудельной электрической проводимостииэделий заключается в том, что нак- .ладной вихретоковый преобразовательустанавливают над эталонным и контролируемым изделиями с тремя фиксированными значениями зазоров, измеряют для каждого значения зазораортогональные составляющие выходныхнапряжений вихретокового преобразователя, определяют отношение приращений ортогональных составляющихдля двух пар зазоров: максимачьныйсредний и средний - минимальный,изменяют частоту возбуждающего тока.до равенства полученных отношений ииспользуют полученное значение частотыдля определения удельной электрическойпроводимости иэделия.2 ил.12215Изобретение относится к способамнеразрушающего контроля и можетбыть использовано для измеренияудельной электрической проводимостинеферромагнитных проводящих иэделийс повьпценной точностью в условияхзначительных изменений зазора междувихретоковым преобразователем иконтролируемьи изделием,Цель изобретения - повышение точ Оности измерения за счет подавлениявлияния изменений зазора.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - годографы относительного вносимого напряжения накладного трансформаторного вихретокового преобразователя в функции обобщенных параметров21- и (=1 ыр,1 где Ь - зазор между вихретоковым преобразователем и изделием; В - радиус наибольшей обмотки преобразователя; Ю - круговая частота возбуждающего тока преобразователя; 1 ь =4 ц .10 Гн/м магнитная постоянная; б - удельная электрическая проводимость изделия.Устройство содержит функциональный генератор 1 с регулируемой частотой выходного сигнала, подключенный через управляемый коммутатор 2 к возбуждающим обмоткам сис - темы идентичных (с равными радиусами обмоток) трансформаторных вихре- токовых преобразователей 3, 4 и 5, расположенных соосно на растоянии (0,1-0,2)11 друг от друга, измерительные обмотки которых через управляемьц коммутатор 6 подсоединены к входу усилителя 7 переменного напряжения, выход которого подключен к рабочим входам синхронных детекторов 8 и 9, опорные входы которых подключены к выходам Формирователя 10 опорной системы координат, связанного своим входом с вторым выходом функционального генератора 1 с регулируемой частотой, Выходы синхронных детекторов 8 и 9 через аналого-цифровые преобразователи 11 и 12 подключены к блоку 13 оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), выходы которого присоединены к входам вычислительного устройства 14, выход которого через цифроаналоговый преобразователь 15 подключен к уп 72 2равлнющему входу функционального генератора 1 с регулируемой частотой,Генератор 16 тактовых импульсов через счетчик 17 подключен к управляющим входам коммутаторов 2 и 6, адресному входу блока 13 ОЗУ и к входу Формирователя 18 импульсов записи, выход которого подключен к входу разрешения записи блока 13 ОЗУ.Выход Функционального генератора 1с регулируемой частотой подключентакже через преобразователь 19 частоты в код к входам вычислительногоустройства 20 и ОЗУ 21, причем выходы ОЗУ 21 и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 22 тоже подключены к входам вычислительного устройства 20, выход которого подключенк информационному входу блока 23 цифровой индикации, к управляющему входу которого подключен выход вычислительного устройства 14, подключенный также через формирователь 24импульсов записи и переключатель 25режимов работы устройства к входуразрешения записи ОЗУ 21.Способ реализуют следующим образом.Предварительно записывают в ПЗУ22 численное значение удельной элек-.трической проводимости эталонногообразца б. Устанавливают систему вихретоковых преобразователей 3,и 5 на эталонный образец с некоторыми установочными зазорами(наФиг. 2 М= Жз и представляет собойотносительный зазор между нижнимвихретоковым преобразователем иконтролируемым иэделием). Переключатель 25 режимов работы устройствазамыкают, что соответствует режимуработь 1 "Калибровка",1 енератор 16 тактовых импульсовзапускает счетчик 17, формирующий коды управления коммутаторами 2 и 6, которые одновременно являются адресными кодами 13 ОЗУ и используются в формирователе 18 для генерирования импульсов записи, Управляемые коммутаторы 2 и 6 с частотой следования тактовых импульсов поочередно подключают к возбуждающим обмоткам вихретоковых преобразоватедей 3, 4 и 5 выходное синусоидальное напряжение функционального генератора 1 с рсгулируемой частотой, а к их измерительным обмоткам (синхронно с возбуждающими) - вход уси1221572Роцт линия отвода обладает кривизной противоположных знаков, чтообусловливает следующие свойствафункции Ф(/1,ц)5О, если /3 = Роетр (/, .=О, если /Э р Роцтс О, если Ъ /опт лителя 7 переменного напряжения, что эквивалентно перемещению одного вихретокового преобразователя на фиксированные высоты. Выходные сигналы синхронных декторов 8 и 9, пропорциональные ортогональным составляющим вносимых (выходных) напряжений опрашиваемых вихретоковых преобразователей 3, 4 и 5 (на фиг.2 Х,к Д р Х., д 1,Х, соответственно), преобразуются аналого-цифровыми преобразователями 11 и 12 в двоичный код .и записываются в ячейки памяти блока 13 ОЗУ. Опорные напряжения для синхронных детекторов 8 и 9 вырабатывает формирователь 10 опорной системы координат, который запускается импульсным прямоугольным напряжением функционального генератора 1 с регулируемой частотой и формирует пару прямоугольных напряжений, сдвинутых друг относийтельно друга на 90 и жестко засинхронизированных с напряжением питания вихретоковых преобразователей.Вычислительное устройство 14, используя информацию, накопленную за три такта работы в ячейках памяти блока 13 ОЗУ, вычисляет функцию вида 10 15 20 25 30 в диапазоне изменения установочйого зазора о = 0,1 (1-2 Ы) .Функция Г(/,с,) отличается от ф(/,м,) множителем, который в процессе измерений остается практически постоянным. Цифроаналоговый преобразователь 15 преобразует с учетом знака цифровую величину Рю,) в напряжение, которое подается на управляющий вход функционального генератора 1 с регулируемой частотой, причем если функция Г(/3, ж,) положительна, то происходит уменьшение частоты, а если отрицательна - увеличение и, таким образом, происходит приближения абобщенного параметРо,л к 1 РФТр,3,р, . циклы опроса вихретоКовых преобразователей 3, 4 и 5, вычисления функции Г(/1,в,)и изменения рабочей частоты функциональ; ного генератора 1 продолжаются автоматически, и частота изменяется доРУ Ю тех пор, пока значение функции Г(,м) на выходе вычислительного устройства 14 не обратится в нуль, т,е.кгде . 1- величина, определяемая отношением коэффициентов преобразования выходных сигналов вихретоковых преобразователей в каналах синхронных детекторов 8 и 9. Функция Ф(/, ко) представляет собой разность тангенсов углов наклона прямых, проведенных через точки на комплексной плоскости вносимых напряжений (фиг. 2), соответствующие некоторому значению обобщенного параметра /ц и относительным зазорам ки О, ки Ы, причем М = М 4, м = М 5+ Ьа. и К,К+ 2 ь к, где ь- относительное расстояние между вихретоковыми преобразователями 3 и 4, 4 и 5, Как следует из годографов вносимых напряжений вихретоковых накладных трансформаторных преобразователей (фиг.2), при некотором оптимальном значении обобщенного параметра /3 = /3, линия отвода становится прямой в диапазоне изменения относительного зазорац01 1,0, а при /Ъ /З,т и,.-,Р БТ, р, где 1, - установившееся значение рабочей частоты.Преобразователь 19 частоты в код производит непрерывное преобразование рабочей частоты функционального генератора 1 в параллельный двоичный код, который поступает на входы вычислительного устройства 20 и ОЗУ 21. Вычислительное устройство 20 осуществляет операцию деления числа, записанного в ОЗУ .21, на числа, коды которых поступают с преобразователя 19 частоты в код, и умножает результат на численНое значение б, хранящееся в ПЗУ 22. В момент равенства нулю функции Г(,ц,) на выходе выччслительного устройства 14 срабатывает формирователь 24 импульсов записи, который через замкнутый переключатель 25 режимов работы устройства посылает импульс на вход разрешения записи ОЗУ 21, в результате чего в негозаписывается численное значение час"тоты 1, , Одновременно происходитвысвечивание показаний блока 23цифровой индикации, на информационный вход которого поступает выходной код вычислительного устройства20. Так как в режиме калибровки спреобразователя 19 часть в код иОЗУ 21 на входы вычислительного устройства 20 поступает код значенийчастоты 1 , то блох 23 цифровойиндикации покажет численное значение б . На этом процесс калибровкиустройства заканчивается, сущностьего заключается в записи в ПЗУ 22численного значенияа в ОЗУ21-соответствующего ему значениячастоты 1,Переключатель 25 режимов работыутройства размыкают,ствует режиму работы "Измерение".Устанавливают систему вихретоковыхпреобразователей 3, 4 и 5 на контролируемое изделие с неизвестнымзначением удельной электрическойпроводимости б . Работа устройстве осуществлется аналогично процессу калибровки, но в отличие стнего в ОЗУ 21 уже записано значение частоты 1, . В момент равенства нулю выходного цифрового сигнала вычислительного устройства 1, рабочая частота функционального генератора 1 принимает некоторое значение 1 и согласно условию (2) имеемг г гопт Приравнивая выражения для 3 ивыразим искомую величину;х эт .11Данную Функцию реалируеттельное устройство 20, а результат измерения показывает блок 23 цифровой индикации.Изобретение позволяет устранить погрешность, обусловленную колебаниями установочного зазора в некотором диапазоне, определяемом радиусомвнешних обмоток преобразователей и расстоянием С между преобразователями Например, так как возможный диапазон колебаний отиссительногсустанововчнсго зазора , составляет О, 1 (1-2 ь ж. ), тс при 1 6 мм и ьк = 0 3 получим Сд2ь.1 = 0,9 мм и диапазон возможныхколебаний установочного зазора Ьй =1- (1-2 ы )-0 1 1 = 0,9 мм,при ц = 10 мм и ьК= 0,3, С=1,5 ммил 11 =р 5 еформула изобретенияЗлектрамагнитный способ измерения удельной электрической проводимости изделий, заключающийся в том, что накладной вихретсксвый преобразователь перемещают пс нормали к эталонкому и контролируемому изделияме изменяют частоту возбуждающего токавихретоксвсгс преобразователя, измеряют значения частот, соответствующие зацанному постоянному соотношению параметров вьгхсдных сигналов вихретоковсго преобразователя для эталонного и кантролируемсгс изделий соответственно, и используют укаэанные значения часто", для определения удельной электрической проводимости контролируемыл изделий, о т л и ч а ющ з й с я тем. что., с целью.повышения точности измерения за счет подавления влияния изменений зазора, вихретоксвый преобразователь устанавливают над эталонным и контролируемым изделиями с тремя фиксированными значениями зазоров, измеряют для каждого значения зазора ортогональные составляющие выходных напряже-.ний вихретсковогс преобразователя, определяют отношение приращений ортогснальных составляющих для двух пар зазсрсн: максимальный - средний и средний-минимальный, а изменением частоты возбуждающего тока вихрето;О кового преобразователя добиваются равенства полученных отношений.1221572ото ИПИ Захаз 1605/51 ирау 77 Я Подписно илиал ППП "ПатентУжгород, ул. Проектная,