RU2027178C1 - Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material - Google Patents
Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2027178C1 RU2027178C1 SU925034287A SU5034287A RU2027178C1 RU 2027178 C1 RU2027178 C1 RU 2027178C1 SU 925034287 A SU925034287 A SU 925034287A SU 5034287 A SU5034287 A SU 5034287A RU 2027178 C1 RU2027178 C1 RU 2027178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- value
- converter
- voltage
- capacitor
- inductive converter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля магнитной проницаемости и электропроводности изделий из ферромагнитных материалов. The invention relates to instrumentation and can be used to control the magnetic permeability and electrical conductivity of products from ferromagnetic materials.
Известен способ контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов [1], заключающийся в том, что контролируемое изделие помещают в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, добиваются равенства удвоенного значения реактивного сопротивления хL индуктивного преобразователя величине реактивного сопротивления хс конденсатора, т.е. 2xL=хс и в этот момент используют сигнал преобразователя для получения информации о контролируемых параметрах. На результаты измерений этим способом уменьшено влияние колебания температуры.A known method of controlling the physico-mechanical parameters of products made of ferromagnetic materials [1], which consists in the fact that the controlled product is placed in an alternating magnetic field of a parametric inductive transducer included in the LC circuit, to achieve the equality of twice the reactance x L inductive transducer to the value of reactance x s capacitor, i.e. 2x L = x s and at this moment use the converter signal to obtain information about the monitored parameters. The effect of temperature fluctuation is reduced on the measurement results by this method.
Недостаток способа - недостаточно высокая надежность и нестабильность, вызванная влиянием на результаты измерений зазора между контролируемым ферромагнитным материалом и индуктивным преобразователем. The disadvantage of this method is not sufficiently high reliability and instability caused by the influence on the measurement results of the gap between the controlled ferromagnetic material and the inductive converter.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов [2] , заключающийся в том, что в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, периодически помещают контролируемое изделие, изменяют частоту f тока, питающего преобразователь, и величину хс реактивного сопротивления конденсатора, измеряют величину хL реактивного сопротивления преобразователя и величину xLbн реактивного сопротивления, вносимого в преобразователь, фиксируют момент равенства хLbн= 0 при одновременном выполнении условия 2хL=хс для двух положений контролируемого изделия в поле преобразователя и вне его, измеряют в этот момент величины f и хси используют их в качестве информативных для оценки физико-механических параметров.The closest in technical essence to the proposed one is a method of controlling the physicomechanical parameters of products made of ferromagnetic materials [2], which consists in the fact that a controlled product is periodically placed in an alternating magnetic field of a parametric inductive converter included in the LC circuit, the current frequency f is changed that feeds the transducer and the reactance of the capacitor x c , measure the reactance of the transducer x L and the reactance x Lb of the transducer , introduced into the transducer, fix the moment of equality x Lbн = 0 while fulfilling the condition 2x L = x s for two positions of the product under test in the transducer field and outside it, measure f and x c at this moment and use them as informative values for assessing the physical -mechanical parameters.
Недостаток этого способа - низкая информативность. Это обусловлено тем, что в известном способе измеренные величины - частота питающего тока и величина емкости компенсирующего конденсатора, характеризуют только индуктивную составляющую полного сопротивления (или напряжения) параметрического индуктивного преобразователя. При контроле ферромагнитных электропроводящих материалов в условиях отсутствия или малого измерения зазора, наиболее полную информацию о магнитных и проводящих свойствах дают в совокупности как реактивная, так и активная составляющая сопротивлений (или напряжений) вносимых в индуктивный преобразователь. The disadvantage of this method is the low information content. This is because in the known method, the measured values — the frequency of the supply current and the value of the capacitance of the compensating capacitor characterize only the inductive component of the impedance (or voltage) of the parametric inductive converter. When monitoring ferromagnetic electrically conductive materials in the absence or small measurement of the gap, the most complete information on the magnetic and conductive properties is given in the aggregate by both the reactive and active components of the resistances (or voltages) introduced into the inductive converter.
Цель изобретения - увеличение информативности способа. The purpose of the invention is to increase the information content of the method.
Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, периодически помещают контролируемое изделие, изменяют частоту f тока, питающего преобразователь, и величину хс реактивного сопротивления конденсатора, измеряют величину хL реактивного сопротивления преобразователя и величину хLbн реактивного сопротивления вносимого в преобразователь, фиксируют момент равенства хLbн=0 при одновременном выполнении условия 2хL=хс для двух положений контролируемого изделия - в поле преобразователя и вне его, измеряют в этот момент величины f и хс и используют их в качестве информативных для оценки физико-механических параметров. В тот же момент измеряют напряжение Uo на выходе генератора, напряжения Uct и Uco на конденсаторе, соответственно при размещении контролируемого изделия в поле преобразователя и вне его, определяют величину активной составляющей напряжения URbн, вносимого в преобразователь, из выражения U = - и используют его в качестве дополнительной информативной величины.This goal is achieved by the fact that in the method of controlling the physicomechanical parameters of products made of ferromagnetic materials, which consists in the fact that the controlled product is periodically placed in an alternating magnetic field of a parametric inductive converter included in the LC circuit, the frequency f of the current supplying the converter is changed, and the value of x with the reactive impedance of the capacitor, measured quantity x L transducer resistance and reactance value of the reactance x Lbn insertion into the transducer , Fixed point equation x Lbn = 0, while the condition 2 L = x with two positions controlled products - in the transmitter and off the field measured at this moment magnitude f and x with and used as reference for the evaluation of physical and mechanical parameters. At the same time, the voltage U o at the output of the generator is measured, the voltages U ct and U co at the capacitor, respectively, when placing the controlled product in the field of the converter and outside it, the value of the active component of the voltage U Rbn introduced into the converter is determined from the expression U = - and use it as an additional informative value.
Взаимодействие электромагнитного поля индуктивного преобразователя с контролируемым изделием из ферромагнитного электропроводящего материала приводит к изменению реактивной и активной составляющих сопротивлений вносимых в параметрический индуктивный преобразователь. В зависимости от величины обобщенного параметра β, реактивная составляющая вносимого сопротивления может принимать положительное или отрицательное значение или равное нулю. Активная составляющая вносимого сопротивления при этом всегда принимает только положительное значение. Обобщенным параметром при электромагнитном контроле ферромагнитных материалов является величина
β = = где Dэ - диаметр эквивалентного контура вихревых токов, м;
ω=2 π f- круговая частота возбуждения вихревых токов;
μо=4 π˙10-7 г/м - магнитная проницаемость вакуума;
μr - относительная магнитная проницаемость материала;
σ- удельная электрическая проводимость материала, см/м.The interaction of the electromagnetic field of the inductive converter with a controlled product of a ferromagnetic electrically conductive material leads to a change in the reactive and active components of the resistances introduced into the parametric inductive converter. Depending on the magnitude of the generalized parameter β, the reactive component of the introduced resistance can take a positive or negative value or equal to zero. The active component of the introduced resistance always takes only a positive value. The generalized parameter in the electromagnetic control of ferromagnetic materials is the value
β = = where D e is the diameter of the equivalent circuit of the eddy currents, m;
ω = 2 π f is the circular frequency of the eddy current excitation;
μ о = 4 π˙10 -7 g / m is the magnetic permeability of the vacuum;
μ r is the relative magnetic permeability of the material;
σ is the specific electrical conductivity of the material, cm / m.
βо - обобщенный параметр при контроле немагнитных материалов.β about - a generalized parameter in the control of non-magnetic materials.
Реализация способа выполнена с помощью LC-контура с последовательным соединением индуктивного преобразователя и компенсирующего конденсатора, что связано с простым расчетом. The implementation of the method is carried out using an LC circuit with a series connection of an inductive converter and a compensating capacitor, which is associated with a simple calculation.
На фиг. 1 показана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - электрическая цепь LC-контура; на фиг. 3 - векторная диаграмма напряжений и тока этой цепи. In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the method; in FIG. 2 - an electric circuit of an LC circuit; in FIG. 3 is a vector diagram of the voltage and current of this circuit.
Устройство содержит генератор 1 с изменяемой частотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь 2, ключ 3 и эталонный резистор 4, подключенные к выходу генератора 1 с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор 5, подключенный к эталонному резистору 4, и индикатор 6, компенсирующий конденсатор 7 с переменной емкостью, подключенный параллельно ключу 3, блок 8 измерения частоты, подключенный к генератору 1, блок 9 измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору 7. Устройство содержит блок 10 для расчета внесенного в индуктивный преобразователь активного напряжения, подключенный двумя входами к выходу генератора 1 и одним входом к конденсатору 7. The device comprises a
Для цепи из последовательно соединенных индуктивного преобразователя и конденсатора подключенных к источнику переменного напряжения закорачивание ключом S конденсатора (аналогично отключение индуктивного преобразователя в параллельном LC-контуре) не приведет к изменению амплитуды полного тока в индуктивном преобразователе, когда выполняется условие 2хL=хс. Изменением частоты переменного напряжения и величины емкости конденсатора можно добиться такого состояния цепи, когда выполняются одновременно условия 2хL=xc и хLbн=0. При этом колебания амплитуд полного тока от работающего ключа будут отсутствовать, но значения амплитуд полных токов, для двух положений контролируемого ферромагнитного электропроводящего материала - в поле индуктивного преобразователя и вне его будут отличаться только активными составляющими.For a circuit consisting of an inductive converter and a capacitor connected in series to an ac voltage source, shorting the capacitor with the S key (similarly, turning off the inductive converter in a parallel LC circuit) will not lead to a change in the total current amplitude in the inductive converter when the condition 2x L = x s is fulfilled. By changing the frequency of the alternating voltage and the capacitance, it is possible to achieve such a state of the circuit when the conditions 2x L = x c and x Lbн = 0 are fulfilled simultaneously. In this case, there will be no fluctuations in the amplitudes of the total current from the working switch, but the values of the amplitudes of the full currents for the two positions of the controlled ferromagnetic electrically conductive material - in the field of the inductive converter and outside it will differ only in active components.
На фиг. 2 векторы , , - активное, индуктивное, емкостное падения напряжения, а векторы , - неменяющееся по амплитуде полное напряжение источника, характеризует состояние цепи, когда при работающем ключе S в поле индуктивного преобразователя не вносится контролируемое изделие. Одноименные векторы , , , , характеризуют состояние цепи, когда при работающем ключе S в поле индуктивного преобразователя внесено контролируемое изделие.In FIG. 2 vectors , , - active, inductive, capacitive voltage drop, and vectors , - the full voltage of the source, which does not vary in amplitude, characterizes the state of the circuit when, when the switch S is in operation, a controlled item is not introduced into the field of the inductive converter. Vectors of the same name , , , , characterize the state of the circuit when, when the key S is in operation, a controlled item is introduced into the field of the inductive converter.
Из векторной диаграммы следует: при введении контролируемого изделия уменьшится амплитуда полного тока и соответственно , станут меньше , . Если выполняется условие хLbн=0, то соотношение 2UL=Uc, характеризующее 2хL=xc, и постоянство , , , сохраняются. Векторная разность напряжений -= характеризует внесенное активное напряжение, а значит, и внесенное активное сопротивление Rbн.From the vector diagram it follows: with the introduction of the controlled product, the amplitude of the total current decreases and, accordingly, , will become smaller , . If the condition x Lbн = 0 is fulfilled, then the relation 2U L = U c , characterizing 2x L = x c , and the constancy , , , saved. Vector voltage difference - = characterizes the introduced active voltage, and hence the introduced active resistance R bn .
Чтобы выделить некоторую разность -= , необходимо измерить величины: полное напряжение источника Uo и, половинные значения падений напряжений на конденсаторе для двух случаев - когда изделие находится в поле индуктивного преобразователя Uc1/2 и вне его Uco/2. Из геометрических соотношений векторной диаграммы напряжений следует
U= URo-U= -
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ с частотным, по величине емкости компенсирующего конденсатора и по величине URbн, активной составляющей напряжения методами выделения информации.To highlight some difference - = , it is necessary to measure the values: the total voltage of the source U o and half the voltage drop across the capacitor for two cases - when the product is in the field of the inductive converter U c1 / 2 and outside of it U co / 2. From the geometric relationships of the vector stress diagram
U = U Ro -U = -
In FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the proposed method with a frequency, by the value of the capacitance of the compensating capacitor and by the value of U Rbн , the active component of the voltage information extraction methods.
Измерения по предложенному способу осуществляют следующим образом. Measurement by the proposed method is as follows.
В переменное поле индуктивного преобразователя 2 периодически помещают контролируемое изделие. Изменением частоты питающего генератора 1 при неизменном на его выходе напряжении и изменением величины емкости компенсирующего конденсатора 7 добиваются такого состояния, когда при работающем ключе 3 прекращаются колебания стрелки индикатора 6 одновременно при двух положениях контролируемого изделия - в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его. В этот момент прекращают изменять частоту генератора 1 и величину емкости компенсирующего конденсатора 7, и при помощи блока 6 измерения частоты измеряют рабочую частоту генератора 1, при помощи блока 9 измерений емкости - величину емкости компенсирующего конденсатора 7, а при помощи блока 10 измеряют напряжение генератора 1 и поочередно два значения падений напряжений на конденсаторе 7 соответствующие двум положениям контролируемого изделия - в поле преобразователя 2 и вне его, и вычисляют величину активной составляющей напряжения URbн, вносимого в преобразователь.In the variable field of the inductive transducer 2 periodically placed controlled product. By changing the frequency of the
По величине емкости компенсирующего конденсатора 7, частоте генератора 1 и величине активной составляющей напряжения URbн, рассчитанной блоком 10, судят о физико-механических параметрах контролируемых изделий из ферромагнитных электропроводящих материалов.By the magnitude of the capacitance of the compensating capacitor 7, the frequency of the
В макетном образце устройства выбран генератор 1 типа ГЗ-109. Ключ 3 устройства выполнен на базе полупроводникового мультивибратора. В коллекторную цепь одного из транзисторов включено электромеханическое реле, нормально открытые контакты которого использованы для коммутации конденсатора 7. Частота работы мультивибратора, а значит и ключа 3, составляет 1-3 Гц. В качестве амплитудного детектора 5 и индикатора 6 выбран электронный вольтметр типа ВЗ-33. Индикатор 6 показывает величину падения напряжения на эталонном резисторе 4 пропорциональное току в цепи. В момент выполнения равенства удвоенной величины реактивного сопротивления индуктивного преобразователя 2 величине реактивного сопротивления компенсирующего конденсатора 7, т.е. 2хL=хс и одновременно выполнения равенства нулю вносимого сопротивления индуктивного преобразователя 2, т.е. xLbн=0, которое определяется при работающем ключе 3 и двух положениях контролируемого изделия из ферромагнитного электропроводящего материала - в электромагнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его, колебания стрелки индикатора 6 будут отсутствовать. Для измерения емкости компенсирующего конденсатора 7 выбран измеритель CLR типа ЕГ-13. В качестве блока 10 в макетном образце устройства выбраны приборы - цифровой вольтметр типа ВМ-552 и микроконтроллер МС-27.02. Цифровой вольтметр ВМ-552 позволял измерять поочередно напряжение генератора 1 и два значения падений напряжений на конденсаторе 7, соответствующее двум положениям контролируемого изделия - в поле индуктивного преобразователя и вне его. Сигналы с выхода вольтметра в цифровом коде 1-2-4-8 подавались на микроконтроллер МС-27.02, который по заранее введенной программе производил вычисления
U= - и результат вычисления выводил на цифровой индикатор.In the prototype device, a generator of
U = - and the result of the calculation was displayed on a digital indicator.
Claims (1)
и используют ее в качестве дополнительной информативной величины.METHOD FOR CONTROLING PHYSICAL AND MECHANICAL PARAMETERS OF PRODUCTS FROM FERROMAGNETIC MATERIALS, which consists in placing a controlled product in an alternating magnetic field of a parametric inductive transducer included in an LC circuit, changing the frequency f of the current supplying the transducer, and the reactance capacitor value X C measure the value of X L reactance of the Converter and the value reactance introduced into the converter, fix the moment of equality while condition 2 X L = X C is fulfilled for two positions of the product being monitored - in the field of the converter and outside it, the f and X C values are measured at this moment and used as informative for evaluating the physicomechanical parameters, characterized in that the same moment measure the voltage U 0 at the output of the generator, voltage on the capacitor, respectively, when placing the controlled product in the field of the converter and outside it, determine the value of the active component of the voltage introduced into the converter, from the expression
and use it as an additional informative value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925034287A RU2027178C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925034287A RU2027178C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2027178C1 true RU2027178C1 (en) | 1995-01-20 |
Family
ID=21600326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925034287A RU2027178C1 (en) | 1992-03-26 | 1992-03-26 | Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2027178C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465574C1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method for electromagnetic inspection of mechanical strength of union joints in wells |
-
1992
- 1992-03-26 RU SU925034287A patent/RU2027178C1/en active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1259174, кл. G 01N 27/90, 1986. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 1499215, кл. G 01N 27/90, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2465574C1 (en) * | 2011-06-17 | 2012-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса" (ГОУ ВПО "ЮРГУЭС") | Method for electromagnetic inspection of mechanical strength of union joints in wells |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3085566A (en) | Apparatus for measuring the electrical response of living tissue | |
US6392416B1 (en) | Electrode integrity checking | |
CN104089991B (en) | Equipment for determining capacitor device dielectric properties | |
US3775679A (en) | Apparatus and method for direct readout of capacitively gauged dimensions | |
US4074185A (en) | Method and apparatus for measuring the position of a magnetic rod | |
RU2027178C1 (en) | Method of inspection of physical-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic material | |
US3866117A (en) | Method and means for measuring the phase angle between current and voltage | |
US3619771A (en) | Method of an apparatus for selecting the optimum test frequency in eddy current testing | |
RU2020468C1 (en) | Device for checking the physical-chemical properties of ferromagnetic materials and products | |
US3544893A (en) | Apparatus for noncontact measurement of semiconductor resistivity including a toroidal inductive coil with a gap | |
US3904956A (en) | Alternating force magnetometer | |
US2942187A (en) | Electrostatic means for indicating voltage amplitude | |
Taylor et al. | An instrument for measuring static dissipation from materials | |
US3210657A (en) | Resistance-change temperature sensing apparatus for a.c. motor windings having a.c. and d.c. sources in series | |
SU1499215A2 (en) | Method of checking physico-mechanical parameters of articles made of ferromagnetic materials | |
SU1486906A2 (en) | Device for monitoring physical and mechanical parameters of ferromagnetic materials and articles | |
SU1188630A1 (en) | Method of non-contact multiparameter inspection of articles from electro-conducting materials | |
RU2029965C1 (en) | Capacitive sensor dielectric loss measuring device | |
SU1739278A2 (en) | Unit for testing physical and mechanical parameters of ferromagnetic materials and products | |
JPS6441855A (en) | Eddy current flaw detector | |
GB2187558A (en) | Determining the magnetic flux density within a specimen during magnetic particle inspection techniques | |
Fryer et al. | A linear twin wire probe for measuring water waves | |
Edmundson | Electrical and magnetic measurements in an electrical engineering factory | |
US2329812A (en) | Electromagnetic inspection with alternating current | |
SU845077A1 (en) | Device for non-destructive inspection of electroconductive articles |