Способ измерения геометрических параметров биметаллического цилиндра

)5 6 01 В 7/30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Е ИЗОБРЕТ ОПИС ТЕЛЬСТВУ(56) Герасимов В, Г, Электромагнитнроль однослойных и многослойнылий. - М.: Энергия, 1972, с. 152,Прибор контроля процентного сния меди в платиновой проволоке: ПЯеМ 3.445,001 П С, 1971.(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЦИЛИНДРА(57) Изобретение относится к технике не- разрушающего контроля качества материаИзобретение относится к способам неушающего контроля качества материаи может быть использовано дляроля несоосности слоев биметалличепроволоки,ель изобретения - повышение точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра за счет устранения влияния изменений толщины и удельной электропроводности оболочки цилиндра на результаты измерений и упрощение измерений.На фиг, 1 приведены годографы, соответствующие изменению частоты тока возбуждения; изменению тол щин ы в не ш него слоя (оболочки) за счет изменения радиуса внутреннего слоя цилиндра; изменению толщины внешнего слоя за счет изменения радиуса внешнего слоя цилиндра; изменеразр , лов конт скойЦ К АВТОРСКОМУ С лов и может быть использовано для контроля несоосности слоев биметаллической про. волоки. Цель изобретения - повышение точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра и упрощение измерений. Способ измерения параметров биметаллического цилиндра электромагнитным методом на основе измерения ЭДС проходного вихретокового преобразователя состоит в том, что измеряют сопротивление отрезка биметаллического цилиндра, с учетом которого определяют эквивалентную толщину оболочки цилиндра, измеряют модуль вносимой ЭДС в вихретоковый преобразователь и затем определяют величину несоосности слоев биметаллического цилиндра по заранее построенной зависимости. 6 ил. нию магнитной проницаемости внутреннего слоя; изменению удельной электрической проводимости слоев; изменению несоосности (разнотолщинности) внешнего слоя; на фиг. 2 - биметаллический цилиндр с симметричным расположением (а) и несимметриче ным расположением (б) внешнего слоя цилиндра относительно его сердечника, сечение; на фиг, 3 - зависимости приращения относительной ЭДС вихретокового преобразователя от приращений относительной толщины и относительной удельной проводимости; на фиг. 4 - зависимости приращения относительного электрического сопротивления от приращений также относительной толщины и относительной удельной проводимости; на фиг. 5 - зависимость относительного электрического сопротивления от эквивалентной относительной тол 1677504фы, обусловленные изменением толщины оболочки за счет изменения радиуса внутреннего слоя г 1, линиями 3 (штриховыми) - за счет изменения радиуса внешнего слоя гг. Годографы, обусловленные изменениеммагнитной проницаемости внутреннего слоя, показаны линиями штрихпунктирными. Годографы, обусловленные изменением удельной электрической проводимости слоев, совпадают с основным годографом. Вдоль него идут годографы. обуславливаемые изменением несоосности (разнотолщинности) оболочки. Конечные точки этих 50 щины внешнего слоя цилиндра; на фиг. б -зависимость модуля относительной вносимой ЭДС вихретокового преобразователяот относительной несоосности внешней оболочки для различных значений эквивалентной относительной толщины,Сущность способа заключается в следующем,Величина сопротивления биметаллического цилиндра зависит от толщины и удельной электрической проводимости оболочкицилиндра и не зависит от ее несоосногорасположения. Таким образом, с помощьюизмерения сопротивления продолж номуэлектрическому току можно в вихретоковом 15измерении учесть влияние отклонения обоих мешающих параметров; толщины иудельной электрической проводимостиоболочки от их номинальных значений,В общем случае приращения сигналов 20вихревого и электрического сопротивленияизмерений от приращения параметров выражаются следующими зависимостями:ЬА 1 =а 11 ЛМ+а 12 Ь+а 1 з Ло (1)Лдг =0 Ь 1+агЬ+агз Ло, (2) 25где а - чувствительность 1-го сигнала кприращению )-го параметра.Совместное решение двух уравнений (1)и (2) с тремя неизвестными для нахожде-(3)012 С 22т,е. если отношение чувствительностей каждого из сигналов к подавляемым (исключаемым) параметрам одинаково. Присоответствующем выборе частоты тока возбуждения вихревого измерения соотношение (3) выполняется достаточно точно,На фиг. 1 основной годограф ЭДС (линия 1) соответствует изменению частоты тока 40возбуждения а ,Точки основного годографа, в которых производится расчет влиянияизменения параметров проволоки, отмечены значками "о". Нумерация точек возрастает с увеличением частоты в.Линиями 2(сплошными тонкими) проведены годограгодографов, соответствующие максимальной относительной разнотолщинности 1=1Ь -1Г - г 1где- смещение осей слоев, отмечены значками "+", сохраняющими номер начальных точек + = 0 основного годографа,Лишь для высокочастотной области (точки 9-11) и большой разнотолщинности годографы отклоняются от основного внутрь ограниченной им области, Приведенные расчетные годографы были проведены на обширном экспериментальном материале с платинитом и допускают следующее качественное объяснение, Если в преобразователь ввести ферромагнитный сердечник с магнитной проницаемостью,и то ЭДС преобразователя значительно возрастает, Возрастание может составить,и раз (при ц= 1 и низкой частоте тока возбуждения), Медная оболочка уменьшает влияние ферромагнитного сердечника, Экранирующий эффект оболочки биметаллического цилиндра тем сильнее, чем больше возникающие в оболочке вихревые токи и чем значительнее уменьшение плотности вихревых токов к границе оболочки с сердечником, т.е, чем больше удельная электрическая проводимость и толщина оболочки. Годографы, обусловленные изменением частоты тока возбуждения и удельной электрической проводимости оболочки, имеют одинаковый ход. Совпадение с этими годографами годографа, обусловленного изменением разнотолщинности оболочки, объясняется с помощью фиг, 2,На фиг, 2 а приведено симметричное расположение оболочки относительно сердечника, на фиг. 2 б - несимметричное. Самый внешний контур протекания вихревого тока совпадает с внешней границей цилиндра, Для симметричного цилиндра и другие контуры тока остаются окружностями, не пересекающими границы раздела сред, и вся оболочка полностью выполняет свою экранирующую роль. Для несимметричного объекта толщина слоя, в котором контуры тока замкнуты в одной медной оболочке цилиндра, уменьшается, В области 1 ( фиг.2 б) контуры тока проходят по двум средам, Поскольку удельная электрическая проводимость сердечника в 40 раз меньше проводимости оболочки, то условия протекания вихревых токов ухудшаются по сравнению с симметоичным расположением оболочки, и только часть оболочки, соответствующая области 1, сохраняет свои хорошие экранирующие свойства. Таким. образом, несоосность оболочки эквивалентна ухудшению ее проводящих свойств.Наибольшая чувствительность вихретокового измерения и несоосности слоев достигается при средних значениях частотытока возбуждения (точка 6 на фиг. 1). Длябиметаллической проволоки для герконовдиаметров 0,6 мм это соответствует частоте4,5 кГц,На фиг. 3 приведены зависимости приращения относительной ЭДС(Ь Е э = Л Е/Ео ) вихретокового преобразователя от приращений относительнойЛ 1толщины Ло = (где 1 о - номинальноетозначение толщины) и относительной удельной электрической проводимости оболочкиЛоцилиндра Лсъ = (где по - номинальноное значение удельной электрической проводимости).На фиг. 4 приведены зависимости приращения относительного электрическогосопротивления постоянному токуЛВЛВж = (где Во - сопротивление отВорезка проволоки с номинальными значениями параметров) от приращений тех жепараметров, что и на фиг. 3. Одинаковоеотношение углов наклона в зависимости оттолщины и удельной электрической проводимости оболочки в обоих измерения создает возможность учета в вихретоковомизмерении двух параметров; толщины иудельной электрической проводимости оболочки с помощью одного дополнительногоизмерения сопротивления.На фиг. 5 - приведена зависимость относительного электрического сопротивлеВния В= - (Во - 1,4 Ом для отрезкаВопроволоки длиной 200 мм) от эквивалентнойотносительной толщины оболочкитэЬ = - Термин "эквивалентная толщиТэона" введен потому, что изменение сопротивления, обусловленное изменением двухпараметров: толщины и удельной электрической проводимости, приписывается эквивалентному изменению одного из них(тол щи не),еНа фиг. б приведена зависимость модуля относительной внешней ЭДС вихретокоЕ - Енвого преобразователя Ее - Е " где Ен -Еовектор ЭДС, соответствующий образцу с но 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 минальными значениями параметров - от относительной несоосности разнотолщинности оболочки биметаллического цилиндра для различных значений эквивалентной относительной толщины,Определение несоосности (разнотолщинности) слоев биметаллического цилиндра по предлагаемому способу производят следующим образом.Измеряют сопротивление отрезка исследуемого образца - проволоки длиной 200 мм на постоянном токе (для этой цели используют стандартные омметры: М 218, Еб и др,). По заьисимости В = 1 (ь) на фиг, 5 определяют величину эквивалентной толщины оболочки цилиндра. Например, измерение сопротивления отрезка дало результат 1,6 Ом, Тогда эквивалентная толщина оболочки составляет тэ = 0,84. Затем измеряют модуль вносимой ЭДС в вихретоковом измерении, производимом по схеме фиг,б и по соотношению Е = 1/1 (фиг.б) определяют величину несоосности. Для определения этой величины используется кривая, соответствующая определенной эквивалентной толщине оболочки. Пусть, например, вольтметр ВЗ - 39 показывает 7,5 м В (при ЭДС пустого преобразователя Ео = 10 м Б). Исходя7,5из значения Е =.= 0,75 по оси ординат10,0находим по оси абсцисс Ь = 0,65, т.е. относительная несоосносгь слоев биметаллического цилиндра составляет 0,65.;Формула изобретения Способ измерения геометрических параметров биметаллического цилиндра, основанный на измерении сигнала проходного вихретокового преобразователя и использовании результата измерения для определения контролируемого параметра, от л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности при измерении несоосности слоев биметаллического цилиндра и упрощения измерений, измеряют сопротивление В отрезка биметаллического цилиндра и определяют эквивалентную толщину Ь оболочки цилиндра, характеризующую изменение толщины и электропроводности оболочки, по заранее построенной зависимости В = т(Ь), затем измеряют модуль Е вносимой в вихретоковый преобразователь ЭДС и определяют величину е несоосности слоев биметаллического цилиндра по заранее построенным для различных значений 1 э зависимостям Е (е), ОеЕ+ 16775041677504Ю УО ВСоставитель И. Рекуновадактор А, Лежнина Техред М.Моргентал Корректор М, Кучерява аказ 3105 Тираж 368 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина. 101