RU1770781C - Способ определени распределени температуры в электропроводном цилиндрическом изделии - Google Patents

Abstract

Сущность изобретени ; в переменное электромагнитное поле вихретокового преобразовател  (ВТП) помещают ферромагнитное изделие. Измен ют глубину проникновени  магнитного пол  в изделие путем дискретного изменени  напр женности посто нного магнитного пол  ВТП. Дл  каждой глубины измер ют сдвиг фаз между суммарным магнитным потоком и магнитным потоком в зазоре между изделием и катушками ВТП, суммарный магнитный поток и магнитный поток в зазоре между катушками , по которым определ ют глубину проникновени  магнитного пол  и электропроводность издели . По полученным значени м определ ют распределение температуры по сечению издели . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области термометрии и может быть использовано дл  бесконтактного измерени  температуры ферромагнитных цилиндрических изделий в процессе их технологической обработки.

Известен способ определени  температуры , заключающийс  в размещени  цилин- дрического издели  в переменном электромагнитном поле вихретокового преобразовател , измерении амплитуды и фазы магнитного потока в изделии и определении его электропроводности с последующим вычислением по измеренным величинам искомой температуры 1.

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность, обусловленна  определением осредненной температуры по сечению издели .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ определени  распределени  температуры в электропроводном цилиндрическом изделии, заключающийс  в размещении издели  в переменном магнитном поле кзтушек вихретокового преобразовател , изменении глубины проникновени  магнитного пол  в изделие, измерении сдвига фаз между суммарным магнитным потоком и магнитным потоком в зазоре между изделием и катушками , суммарного магнитного потока и магнитного потока в воздушном зазоре между катушками при соответствующей глубине проникновени  магнитного пол , определении этой глубины и электропроводности материала издели  с последующим определением по полученным значени м распределени  температуры по сечению издели  2.

Ё

XI

3

ч

00

Недостатком известного способа  вл етс  низка  точность определени  температуры вследствие изменени  сопротивлений реактивных элементов вихретокового преобразовател  при изменении частоты возбуждающего электромагнитного пол .

Цель изобретени  - повышение точности .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе определени  распределени  температуры в сечении издели  из- менение глубины проникновени  магнитного пол  в изделие осуществл ют путем дискретного изменени  напр женности посто нного магнитного пол  вихретокового преобразовател .

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  реализации предложенного способа.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь (ВТП) 1, состо щий из возбуждающей 2 и измерительной 3 обмоток, и обмотки 4 подмагничивани , в котором размещено ферромагнитное изделие 5, источник б опорного напр жени , потенциометр 7, операционный усилитель 8, генератор 9, амперметр 10, вольтметр 11, фазометр 12 и трансформатор 13.

Устройство работает следующим образом .

Контролируемое ферромагнитное изделие 5 размещают в переменном электромагнитном поле ВТП 1 и потенциометром 7 фиксируют ток обмотки 4.

Известно, что напр женность магнитного пол 

Н

I W I

0)

где I - ток обмотки 4 подмагничивани ; W - число витков обмотки; I - длина обмотки

р f/H ,

(2)

где - магнитна  проницаемость издели  5.

Таким образом, задава  ток подмагничивани , задают напр женность посто нного магнитного пол , а следовательно, и магнитную проницаемость ft. Затем фазометром 12, опорный сигнал дл  которого снимаетс  со вторичной обмотки трансформатора 13, первична  обмотка которого включена последовательно с амперметром 10 и возбуждающей катушкой 2, измер ют угол ро сдвига фаз между суммарным магнитным потоком Ф0 и магнитным потоком

Ф1 в воздушном зазоре между изделием 5 и катушками ВТП. Затем определ ют магнитный поток Ф2 в самом изделии из соотношени :-

+ $ -2ФОФ1 . (3)

Величину магнитного потока Фч в зазоре можно определить из соотношени 

10

Ф - а2)Н0 , (4)

где а - радиус издели ;

а0 - радиус катушек ВТП;

fio - магнитна  посто нна ;

Н0 - напр женность магнитного пол  в зазоре.

Далее определ ют тангенс угла сдвига фаз между магнитными потоками в изделии и вне его.

г л Л - - Фо stri р0

Ф0сОЗу о -Фз

Ео Sin Ф

Ео COS - (12) Ё1

(5)

где Ео - измер ема  вольтметром 11 суммарна  ЭДС, св занна  с магнитным потоком Ф0;

EI - значение ЭДС, полученное в отсутствии издели  5.

Кроме того, комплексную величину магнитного потока в изделии можно выразить зависимостью:

-Й

ytfrhfrfTL a

1о(уП)2f(7

Z, (6)

где 10,1| - модифицированные функции Бес- сел  первого рода нулевого и первого пор дков от комплексного аргумента (Y I);

f - частота возбуждающего электромагнитного пол ;

а - удельна  электрическа  проводи- мость материала издели ;

Z - безразмерный параметр, фаза которого совпадает с фазой магнитного потока в изделии;

Y - обобщенный параметр, св занный с глубиной д проникновени  магнитного пол  в изделие

55

у -а 2л1цр0а-У- -.

(7)

С помощью справочных данных по функции Бессел  можно рассчитать зависимость tg p и модул  параметра Z от обобщенного параметра Y, по которым, использу  полученное значение ;д р, можно определить глубину д проникновени  магнитного пол  и усредненную по этой глубине величину электропроводности а дл  данного значени  магнитной проницаемости:

(3

- 2)3 . „ Но

6r-2T Etzl (8)

По полученному значению о , использу  градуировочный график или известную зависимость , определ ют среднюю температуру контролируемого сло , издели , соответствующего данной глубине проникновени  магнитного пол .

Дискретно, движком потенциометра 7 измен ют ток в обмотке 4, измен   напр женность посто нного магнитного пол  ВТП. Определ ют 02 и tg p при каждом фиксированном значении /г издели  и получают новые значени  д и а , соответствующие этим значени м/г.

Определ   среднюю температуру в двух соседних сло х издели , соответствующих двум глубинам проникновени  магнитного пол  - 5i и д% при двух достаточно близких значени х магнитной проницаемости р и 12 определ ют действительную температуру узкого сло  издели  толщиной A( - 52. а дл  множества дискретных значений fi- профиль распределени  температуры по сечению издели .

:

10

15

20

25

зо

Систематическа  погрешность измерени , обусловленна  изменением сопротивлений паразитных емкостей ВТП, исключена благодар  сохранению посто нства частоты электромагнитного пол .

Максимальна  измер ема  температура Тмакс (0,6-0,8). Тк, где Тк - точка Кюри.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  распределени  температуры в электропроводном цилиндрическом изделии, заключающийс  в размещении издели  в переменном магнитном поле катушек вихретокового преобразовател , изменении глубины проникновени  магнитного пол  в изделие, измерении сдвига фаз между суммарным магнитным потоком и магнитным потоком в зазоре между изделием и катушками, суммарного магнитного потока и магнитного потока в воздушном зазоре между катушками при соответствующем глубине проникновени  магнитного пол , определении этой глубины и электропроводности материала издели  с последующим определением по полученным значени м распределени  температуры по сечению издели , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности, изменение глубины проникновени  магнитного пол  в изделие осуществл ют путем дискретного изменени  напр женности посто нного магнитного пол  вихретокового преобразовател .

   гЈГХУн