RU2263878C2 - Способ измерения толщины стенки полой лопатки - Google Patents
Способ измерения толщины стенки полой лопатки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2263878C2 RU2263878C2 RU2002107934/28A RU2002107934A RU2263878C2 RU 2263878 C2 RU2263878 C2 RU 2263878C2 RU 2002107934/28 A RU2002107934/28 A RU 2002107934/28A RU 2002107934 A RU2002107934 A RU 2002107934A RU 2263878 C2 RU2263878 C2 RU 2263878C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- detector
- wall
- partitions
- signal
- poles
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
- G01N27/9073—Recording measured data
- G01N27/9086—Calibrating of recording device
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
- G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерений с помощью вихревых токов. Сущность: прикладывают два полюса магнитного сердечника детектора вихревых токов к стенке лопатки параллельно перегородкам, расположенным за стенкой, толщину которой необходимо измерить. Полюса датчика снабжены катушками, соединенными последовательно. Перемещение детектора по стенке осуществляют перпендикулярно перегородкам. Толщину стенки определяют по сигналу детектора в соответствии с предварительными калибровками. Способ может содержать этап обучения сети нейронов, с помощью которой обрабатывают сигнал детектора. Технический результат: повышение точности за счет уменьшения влияния перегородки. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к способу измерения толщины полой лопатки.
Одной из конструктивных особенностей данной техники является то, что она обычно снабжена внутренними перегородками, покрытыми стенками, для придания жесткости лопаткам или для разделения внутреннего объема на отсеки. Эти перегородки создают помехи при проведении измерений, поскольку их вклад в сигнал измерения накладывается на собственный вклад стенки и поэтому результаты измерения имеют тенденцию к завышению толщины. Из уровня техники известны несколько неразрушающих способов измерения, пригодных для выполнения измерения толщины в данной области техники. Однако некоторые из них, такие как рентгеновская томография, при которой с помощью набора детекторов выполняют ряд последовательных снимков окружности объекта, подлежащего измерению, являются слишком сложными в осуществлении, а другие способы, такие как измерения с помощью инфракрасного спектра, не являются достаточно точными. Измерения с помощью ультразвука не пригодны для некоторых материалов, в частности для анизотропных материалов.
Разработан неразрушающий способ измерения толщины, свободный от указанных недостатков, для получения точных и надежных показаний о толщине стенки, в условиях наличия создающих помехи для измерения толщины перегородок за указанной стенкой в неизвестных положениях.
Способ основан на использовании специально выполненного детектора вихревых токов, который используют так, что вклад перегородок в обнаруживаемый сигнал является минимальным, а также на использовании средств обработки для исключения существенного влияния перегородок на измерения. Возможны несколько вариантов осуществления изобретения, которые в большей или меньшей степени усовершенствованы и дают результаты соответствующей точности.
В наиболее общей форме изобретение относится к способу измерения толщины стенки полой лопатки, которая может быть использована для закрывания перегородок, включающему этапы приложения двух полюсов магнитного сердечника детектора вихревых токов к стенке параллельно перегородкам, при этом полюса 8 снабжены катушками 7, соединенными последовательно друг с другом, перемещения детектора по стенке перпендикулярно перегородкам, регистрации сигналов, создаваемых детектором и получения значения толщины стенки в соответствии с предварительными калибровками.
В патенте US 4005359 А раскрыт зонд вихревых токов, применяемый для оценки толщины покрытия краски или эмали на проводящей подложке, состоящий из двух обмоток, расположенных так же, как в трансформаторе, т.е. связанных электромагнитной индукцией, но изолированных электрически.
Признаки и преимущества настоящего изобретения станут понятны из приведенного ниже подробного описания конкретных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - изображает общий вид устройства для осуществления способа по настоящему изобретению;
фиг.2 - детектор в увеличенном масштабе;
фиг.3 - комбинированный детектор;
фиг.4 - пример получаемого сигнала;
фиг.5 - сеть искусственных нейронов;
фиг.6 - калибровочный блок.
На фиг.1 изображена часть полой лопатки 1, профиль которой образован наружной стенкой 2, жесткость которой повышена перегородками 3 с разной и неточно известной шириной, глубиной и интервалами между ними. Датчик 4 установлен с возможностью перемещения по образующей 5 лопатки 1. Он содержит изогнутый дугообразно магнитный сердечник 6 (фиг.2), на котором установлена электромагнитная обмотка, состоящая в данном случае из двух расположенных на плечах 8 дуги 6 катушек 7, соединенных друг с другом последовательно. Детектор 4 установлен на конце опорного рычага 9 и прижат в обратном направлении пружиной 10 так, что плечи 8 касаются стенки 2. Снабженное электродвигателем устройство 11 используется для перемещения рычага 9 и детектора 4 вдоль образующей 5 лопатки 1. В электрическом контуре 13 установлен генератор 12 переменного тока, с которым последовательно соединены катушки 7, и вольтметр 14, который используют для регистрации сигнала напряжения, создаваемого на зажимах катушек 7, и передачи его в средство 15 обработки, которое представляет важную часть настоящего изобретения. Измеряемое с помощью вольтметра 14 значение сигнала зависит, в частности, от вихревых токов, создаваемых электромагнитной индукцией катушек 7 в соседней к лопатке 1 части, и помимо толщины стенки 11 зависит от наличия или отсутствия перегородки 3 перед или вблизи детектора 4. Было обнаружено, что если расположенные на концах плеч 8 оба полюса сердечника 6, расположены в направлении перегородок 3, как показано на фиг.1, то влияние перегородок 3 на измерения будет менее заметно, т.е. сигнал будет изменяться в меньшей степени при прохождении детектором 4 перед любой из перегородок 3. На фиг.4 показаны полученные кривые (R1 для частоты возбуждения 100 кГц и R2 - для частоты 300 кГц) для случаев, когда полюса расположены напротив профиля лопатки 1.
Если измеряемое вольтметром 14 напряжение обозначить VB и силу тока, проходящего через катушки 7, I, то можно записать выражение Z0=V0/I0=R0+jX0, где Z0 является полным сопротивлением, R0 - активным сопротивлением и Х0 - реактивным сопротивлением контура в ненагруженном состоянии (когда нет влияния лопатки 1), и ZC=VC/IC=RC+jXC, когда детектор 4 приложен к лопатке 1 (j обозначает мнимую единицу, j2=-1). Средство обработки может обрабатывать измерения, в частности, путем регистрации изменения приведенного реактивного сопротивления Хcm=ХC/Х0, как предлагается в данном случае, или же приведенного сопротивления (RC-R0)/X0. Установлено, что для индукции на относительно низких частотах влияние перегородок 3 становится практически незаметным, так что можно совсем не учитывать их присутствия и определять толщину стенки 2 непосредственно по регистрируемому сигналу с учетом данных предварительной калибровки на ряде гладких стенок с различной толщиной.
Однако предпочтительно использовать более усовершенствованные операции обработки для определения толщины стенок 2 по величине полученного сигнала. Ниже приводится подробное описание средства 15 обработки, в котором выполняются эти операции. Оно содержит сеть искусственных нейронов N, которая может иметь показанную на фиг.5 структуру. На практике искусственный нейрон N является основным звеном в процессе обработки, которое принимает определенное число входных сигналов е, имеющих соответствующие весовые коэффициенты W, и выдает выходной сигнал s, который зависит от взвешенных входных сигналов и смещения b, в соответствии с формулой s=F(W·e+b), где F является активизирующей функцией, заданной посредством программирования нейрона N. Входные данные передаются по сети, модифицируясь в каждом нейроне, через который они проходят. Нейроны могут быть распределены в последовательных слоях и соединены со всеми нейронами предыдущего и последующего слоя. Было установлено, что для целей настоящего изобретения достаточной является двухслойная сеть, содержащая одну выходную сеть С2 с единственным нейроном, выдающим требуемый выходной сигнал (несущий информацию о толщине), и нижний или скрытый слой C1, состоящий из нескольких нейронов (на практике двух, трех или четырех), на которые поступают величины, полученные из сигнала измерения (например, R1 или R2). В слое C1 выполняемая нейронами функция является прямой функцией (F(W·e+b)=W·e+b), а в слое C2 - гиперболическим тангенсом (F(W·e+b)=tanh(W·e+b)). Сеть нейронов подвергается предварительному обучению, что существенно облегчает задачу представления дескрипторных параметров новой ситуации, напоминающей ситуацию обучения, в ходе которой она принимает определенные сигналы. В данном случае предлагается выполнять калибровку с помощью плоского блока 30 (изображен на фиг. 6), образованного из параллельных полос 31 с увеличивающейся толщиной и снабженного возможно различной толщины аналогичными перегородками, ребрами 32, расположенными с различными интервалами позади пластины, пересекающимися со всеми полосами 31. Детектор 4 перемещают вдоль этих полос 31 по тому же пути, что и в случае с лопаткой 1, так что он выдает достаточное количество опорных сигналов, которые обрабатывают для настройки сети нейронов путем регулирования веса и смещения указанных нейронов. Такое обучение сети нейронов можно выполнять автоматически с помощью соответствующего программного обеспечения, в результате чего сеть выдает известную толщину каждой полосы 31 в ответ на определенные сигналы, регистрируемые вдоль указанной полосы.
Хотя предпочтительной является уже описанная система с детектором 4, измерения можно выполнять с помощью детектора 4'. Он аналогичен описанному, но снабжен полюсами, расположенными перпендикулярно перегородкам 3 (фиг. 3), которые обеспечивают образование линий намагничивания, перпендикулярных указанным перегородкам, и вызывает значительные вихревые токи в указанных перегородках. Очевидно, что влияние перегородок на измерения будет намного сильнее, чем при измерении детектором 4, как это видно из кривых R3 и R4 отклика, изображенных на фиг.4. Использование сигналов от детектора 4', подаваемых в сеть нейронов вместе с сигналами от детектора 4, позволяет корректировать влияние перегородок и обеспечивает дополнительное повышение точности определения толщины стенки 2, поскольку влияние перегородок 3 лучше регистрируется детектором 4'. Эквивалентный путь выполнения измерений состоит в том, что вместо выполнения одновременно двух рядов измерений с помощью детекторов 4 и 4', установленных на заканчивающийся вилкой опорный рычаг 9', используют только детектор 4, при условии, что он установлен на опорный рычаг 9 со сцеплением 40, обеспечивающим возможность поворота (см. фиг. 2). В этом случае способ измерения является полностью аналогичным, только получают последовательно две категории сигналов измерения.
Другим источником погрешности измерений является угол наклона детектора 4 или 4' по отношению к стенке лопатки 3, который образуется при установке опорного рычага 9 к лопатке 3 вследствие ее изгиба. Однако можно легко выполнить корректировку, поскольку можно показать, что этот угол наклона влияет только на отношение реальной и мнимой частей сигнала, выдаваемого вольтметром 14. Более точно можно утверждать, что Xcn=aRcn+b, где а является коэффициентом, который зависит от угла наклона детектора 4 по отношению к лопатке 1. Таким образом, для проведения корректировки достаточно подавать принятые сигналы в дополнительную сеть нейронов, которая выдавала бы выпрямленный сигнал, который является сигналом, получаемым с помощью детектора 4 или 4', расположенным под прямым углом по отношению к стенке 2. Обучение дополнительной сети нейронов выполняют путем перемещения детектора 4 по полосам 31 под различными углами для определения величин коэффициента а.
Необходимо отметить, что другие детекторы вихревых токов, такие как детекторы с симметричной оси центральной катушкой, излучающей электромагнитные волны во всех направлениях излучения, в данном применении дают очень неточные результаты, в то время как с помощью изобретения можно получить точность со стандартной погрешностью в 10 мкм при измерении толщины лопатки с перегородками толщиной в несколько миллиметров.
Claims (5)
1. Способ измерения толщины стенки полой лопатки, которая может быть использована для закрывания перегородок, включающий этапы приложения двух полюсов (8) магнитного сердечника (6) детектора (4) вихревых токов к стенке параллельно перегородкам, при этом полюса (8) снабжены катушками (7), соединенными последовательно друг с другом, перемещения детектора по стенке перпендикулярно перегородкам, регистрации сигнала, полученного с помощью детектора, и определения величины толщины стенки в соответствии с предварительными калибровками по значению сигнала.
2. Способ измерения по п.1, отличающийся тем, что предварительные калибровки получены путем измерений ряда базовых стенок (31) различной толщины, закрывающих разделенные различными интервалами перегородки (32).
3. Способ измерения по любому из п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит этап обучения сети нейронов (N) с помощью предварительных калибровок, причем значение толщины стенки получают путем обработки сигнала, полученного детектором при помощи сети нейронов, на вход которой его подают.
4. Способ измерения по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что он дополнительно включает этап приложения двух полюсов магнитного сердечника детектора (4') вихревых токов к стенке перпендикулярно перегородкам, перемещения детектора по стенке перпендикулярно перегородкам, регистрации второго сигнала, полученного с помощью детектора, а величину толщины стенки определяют в соответствии с предварительными калибровками по значениям как первого сигнала, так и второго сигнала.
5. Способ измерения по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что он содержит этап оценки угла между детектором и стенкой и этап коррекции величины толщины стенки в соответствии с этим углом.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR00/08368 | 2000-06-29 | ||
FR0008368A FR2811076B1 (fr) | 2000-06-29 | 2000-06-29 | Procede de mesure d'epaisseur de paroi d'une aube creuse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002107934A RU2002107934A (ru) | 2003-11-27 |
RU2263878C2 true RU2263878C2 (ru) | 2005-11-10 |
Family
ID=8851846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002107934/28A RU2263878C2 (ru) | 2000-06-29 | 2001-06-28 | Способ измерения толщины стенки полой лопатки |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6806703B2 (ru) |
EP (1) | EP1167917A1 (ru) |
JP (1) | JP4314029B2 (ru) |
CA (1) | CA2381864C (ru) |
FR (1) | FR2811076B1 (ru) |
RU (1) | RU2263878C2 (ru) |
UA (1) | UA73948C2 (ru) |
WO (1) | WO2002001145A1 (ru) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2900471B1 (fr) * | 2006-04-26 | 2008-12-26 | Snecma Sa | Mesure des epaisseurs de paroi, notamment d'aube, par courants de foucault |
CN101949683B (zh) * | 2010-08-27 | 2012-09-12 | 电子科技大学 | 一种涡流位移检测方法 |
JP5385343B2 (ja) * | 2011-07-11 | 2014-01-08 | 三菱重工鉄構エンジニアリング株式会社 | 膜厚計測治具及び方法 |
US9377287B2 (en) * | 2011-11-17 | 2016-06-28 | Caterpillar Inc. | Eddy current based method for coating thickness measurement |
RU2526598C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-08-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Способ электромагнитного контроля полой детали типа лопатки газотурбинного двигателя |
US10052683B2 (en) * | 2015-12-21 | 2018-08-21 | General Electric Company | Center plenum support for a multiwall turbine airfoil casting |
US10465527B2 (en) | 2016-11-17 | 2019-11-05 | General Electric Company | Support for a multi-wall core |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1303674C2 (de) * | 1965-07-19 | 1973-04-12 | Nix H | Magnetischer schichtdickenmesser |
US4005359A (en) * | 1975-11-07 | 1977-01-25 | Smoot William N | Resonant frequency measuring device for gauging coating thickness |
GB2112944A (en) * | 1982-01-05 | 1983-07-27 | James C Taylor | Calibration of thickness gauges |
US4602212A (en) * | 1982-06-14 | 1986-07-22 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method and apparatus including a flux leakage and eddy current sensor for detecting surface flaws in metal products |
JPS6012265A (ja) * | 1983-07-01 | 1985-01-22 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 凝固層厚さの測定方法 |
US4847556A (en) * | 1986-09-08 | 1989-07-11 | Langley Lawrence W | Eddy current clearance transducing system |
US5140264A (en) * | 1991-06-24 | 1992-08-18 | Westinghouse Electric Corp. | Method for non-destructively assessing the condition of a turbine blade using eddy current probes inserted within cooling holes |
US5172055A (en) * | 1991-10-17 | 1992-12-15 | Grumman Aerospace Corporation | Hidden metal edge mapper utilizing eddy current analyzer and spring biased marker |
JP2639264B2 (ja) * | 1991-12-13 | 1997-08-06 | 日本鋼管株式会社 | 鋼体の探傷装置 |
FR2712975B1 (fr) * | 1993-11-23 | 1996-08-02 | Framatome Sa | Procédé de contrôle non destructif d'un tube mince par courants de Foucault et capteur à courants de Foucault. |
FR2751080B1 (fr) * | 1996-07-15 | 1998-10-23 | Inrets | Procede et dispositif pour detecter des defauts transversaux en surface d'une piece oblongue conductrice |
EP0819944A1 (en) * | 1996-07-16 | 1998-01-21 | Lucent Technologies Inc. | Eddy current sensor |
RU2199089C1 (ru) * | 2002-04-11 | 2003-02-20 | ООО "НТ-Центр" | Способ коррекции статических характеристик измерительных преобразователей |
-
2000
- 2000-06-29 FR FR0008368A patent/FR2811076B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-28 RU RU2002107934/28A patent/RU2263878C2/ru active
- 2001-06-28 EP EP01401719A patent/EP1167917A1/fr not_active Withdrawn
- 2001-06-28 JP JP2002506032A patent/JP4314029B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-28 CA CA2381864A patent/CA2381864C/fr not_active Expired - Lifetime
- 2001-06-28 WO PCT/FR2001/002057 patent/WO2002001145A1/fr active Application Filing
- 2001-06-28 UA UA2002021647A patent/UA73948C2/uk unknown
-
2002
- 2002-12-09 US US10/314,250 patent/US6806703B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2381864C (fr) | 2010-06-01 |
WO2002001145A1 (fr) | 2002-01-03 |
FR2811076B1 (fr) | 2002-09-20 |
JP2004502152A (ja) | 2004-01-22 |
US20030184287A1 (en) | 2003-10-02 |
FR2811076A1 (fr) | 2002-01-04 |
US6806703B2 (en) | 2004-10-19 |
CA2381864A1 (fr) | 2002-01-03 |
EP1167917A1 (fr) | 2002-01-02 |
UA73948C2 (en) | 2005-10-17 |
JP4314029B2 (ja) | 2009-08-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1027598B1 (en) | Absolute property measurement with air calibration | |
US5999884A (en) | Method for determining the axial position of formation layer boundaries using measurements made by a transverse electromagnetic induction logging instrument | |
US5559431A (en) | Method of calibrating a sensor | |
US5541510A (en) | Multi-Parameter eddy current measuring system with parameter compensation technical field | |
JP3249985B2 (ja) | 非接触にて電磁気的に一又は複数の軸に対する位置を計測する方法及び装置 | |
JPH03189503A (ja) | 被覆の厚さを測定する装置と方法 | |
US6549006B2 (en) | Eddy current measurements of thin-film metal coatings using a selectable calibration standard | |
US3764897A (en) | Electromagnetic thickness gauging using a transmitting coil shaped to provide a constant field over a range of measuring distances | |
RU2263878C2 (ru) | Способ измерения толщины стенки полой лопатки | |
JPS61102504A (ja) | 導電性素地上に析出した金属薄層の厚さを測定する方法および装置 | |
GB2124779A (en) | Determination of coating thickness | |
US5341678A (en) | Method for determining thickness of ferromagnetic material deposition on nuclear fuel rods | |
Nonaka | A double coil method for simultaneously measuring the resistivity, permeability, and thickness of a moving metal sheet | |
JP3455634B2 (ja) | 開放管路および閉鎖管路における媒体の相成分の検出方法および検出装置 | |
Röper | A high-frequency eddy current method for the thickness measurement of thin metallic foils using ferrite-core transmission systems | |
JPS62225947A (ja) | 渦流測定用プロ−ブ | |
RU2456589C1 (ru) | Способ вихретокового измерения толщины металлических покрытий | |
WO2008062031A1 (en) | Signal processing method and unit for a dimension-gauging system | |
US20050116724A1 (en) | Method of non-contact measuring electrical conductivity of polymer electrolyte thin films with using combined sensor | |
JP2966933B2 (ja) | コイン検査方法及び装置 | |
SU845122A1 (ru) | Способ бесконтактного измерени элЕКТРОпРОВОдНОСТи и МАгНиТНОй пРО-НицАЕМОСТи пРОВОд щиХ ОбРАзцОВ | |
Santos et al. | Low-cost multi-frequency eddy current coating thickness measurement system | |
JP2637032B2 (ja) | 透磁率測定方法 | |
JPH08240403A (ja) | コイルのインピーダンスにより変位を測る方法および装置 | |
Tao et al. | Evaluation of strength of concrete by linear predictive coefficient method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PD4A | Correction of name of patent owner |