RU2331064C1

RU2331064C1 - Method of controlling availability of contact of heated electrode with inspected object when making metallic objects

Info

Publication number: RU2331064C1
Application number: RU2007111056/28A
Authority: RU
Inventors: Игорь Алексеевич Солдатов (RU); Игорь Алексеевич Солдатов
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-08-10

Abstract

FIELD: physics; measurements.

SUBSTANCE: invention pertains to non-destructive diagnosis of metals and alloys. The method involves measuring the thermal electromotive force between a heated electrode and the inspected object. The thermal electromotive force is amplified and displayed, compared with the threshold value and an alternating current is passed through the contact of the heated electrode with the inspected object and the voltage across the contact of the heated electrode with the inspected object is measured. The obtained voltage is separated using a selective amplifier, detected and compared with the threshold voltage value, which is not more than 1% of the nominal value of the thermal electromotive force. A voltage value at the output of the detector less than the threshold voltage indicates availability of contact.

EFFECT: increased accuracy of non-destructive diagnosis of metals using a thermo-electrode.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающей диагностики металлов и сплавов, а также изделий, выполненных из них методом измерения термоЭДС.The invention relates to the field of non-destructive diagnostics of metals and alloys, as well as products made from them by measuring the thermoEMF.

При разбраковке металлических изделий переносными устройствами неразрушающего контроля металлов и сплавов методом измерения термоЭДС нет способов контроля наличия контакта нагреваемого электрода и контролируемого изделия, следствием этого является низкая точность измерения. Это обусловлено наличием высокого сопротивления контакта нагреваемого электрода с контролируемым изделием, на котором выделяется некоторая часть возникающей термоЭДС, а на индикаторе отображается результат, зависящий от усилия прижима нагреваемого электрода к контролируемому изделию (А.А.Лухвич, А.С.Каролик, В.И.Шарандо Структурная зависимость термоэлектрических свойств и неразрушающий контроль, Минск: Наука и техника, 1990. С.170, рис.4.10).When sorting metal products using portable devices of non-destructive testing of metals and alloys by measuring thermoelectric power, there are no ways to control the presence of contact between the heated electrode and the product being monitored, which results in low measurement accuracy. This is due to the presence of a high contact resistance of the heated electrode with the controlled product, on which some of the emerging thermoEMF is highlighted, and the indicator displays the result, which depends on the force of pressing the heated electrode to the controlled product (A.A. Lukhvich, A.S. Karolik, V. I. Sharando Structural dependence of thermoelectric properties and non-destructive testing, Minsk: Science and technology, 1990. P.170, fig. 4.10).

В изобретении решается задача создания способа, обеспечивающего контроль наличия контакта нагреваемого электрода с контролируемым изделием при разбраковке металлических изделий и за счет этого повышение точности измерения термоЭДС.The invention solves the problem of creating a method for controlling the presence of contact of a heated electrode with a controlled product when sorting metal products and thereby improving the accuracy of measuring thermoelectric power.

Поставленная задача решена за счет того, что в способе контроля наличия контакта нагреваемого электрода с контролируемым изделием при разбраковке металлических изделий между нагреваемым электродом и контролируемым изделием измеряют термоЭДС, усиливают ее и отображают, сравнивают с пороговым значением и через контакт нагреваемого электрода с контролируемым изделием пропускают переменный ток и измеряют величину падения напряжения на контакте нагреваемого электрода с контролируемым изделием, полученное напряжение выделяют с помощью избирательного усилителя, детектируют и сравнивают с пороговым значением напряжения, составляющего не более 1% от номинального значения термоЭДС, если напряжение на выходе детектора меньше порогового напряжения, то делают вывод о наличии контакта.The problem is solved due to the fact that in the method of controlling the presence of contact of the heated electrode with the controlled product when sorting metal products between the heated electrode and the controlled product, thermoEMF is measured, amplified and displayed, compared with a threshold value and a variable is passed through the contact of the heated electrode with the controlled product current and measure the voltage drop at the contact of the heated electrode with the controlled product, the resulting voltage is isolated using selective amplifier, detect and compare with a threshold voltage value of not more than 1% of the nominal value of thermoEMF, if the voltage at the detector output is less than the threshold voltage, then a conclusion is made about the presence of a contact.

За счет пропускания переменного тока через контакт нагреваемого электрода с контролируемым изделием и измерения падения напряжения на контакте нагреваемого электрода с контролируемым изделием, обеспечивается возможность контроля качества контакта нагреваемого электрода с контролируемым изделием и в конечном итоге получение высокой точности результатов измерения.By passing alternating current through the contact of the heated electrode with the controlled product and measuring the voltage drop across the contact of the heated electrode with the controlled product, it is possible to control the quality of the contact of the heated electrode with the controlled product and ultimately obtain high accuracy of the measurement results.

На чертеже представлена схема устройства, иллюстрирующая предлагаемый способ.The drawing shows a diagram of a device illustrating the proposed method.

Устройство для разбраковки металлов и сплавов, реализующее предлагаемый способ, содержит нагреваемый электрод 1, контролируемое изделие 2, находящиеся в контакте между собой, и холодный электрод 3. Нагреватель 4 воздействует на нагреваемый электрод 1. Входы усилителя 5 подключены к нагреваемому электроду 1 и холодному электроду 3. Выход усилителя 5 подключен к первому индикатору 6 и первому входу первого компаратора 7. Второй вход первого компаратора 7 подключен к регулятору порога 8. Выход первого компаратора 7 подключен ко второму индикатору 9. Первый выход генератора переменного тока 10 подключен к нагреваемому электроду 1 и к первому входу избирательного усилителя 11, второй выход генератора переменного тока 10 подключен к холодному электроду 3 и к второму входу избирательного усилителя 11. Выход усилителя 11 подсоединен к детектору 12, выход которого соединен с первым входом второго компаратора 13, второй вход которого подключен к регулятору прижима 14. Выход второго компаратора 13 подключен к индикатору прижима 15.A device for sorting metals and alloys that implements the proposed method contains a heated electrode 1, a controlled product 2 in contact with each other, and a cold electrode 3. The heater 4 acts on the heated electrode 1. The inputs of the amplifier 5 are connected to the heated electrode 1 and a cold electrode 3. The output of amplifier 5 is connected to the first indicator 6 and the first input of the first comparator 7. The second input of the first comparator 7 is connected to the threshold regulator 8. The output of the first comparator 7 is connected to the second indicator 9. The first output of the alternator 10 is connected to the heated electrode 1 and to the first input of the selective amplifier 11, the second output of the alternator 10 is connected to the cold electrode 3 and to the second input of the selective amplifier 11. The output of amplifier 11 is connected to the detector 12, the output of which connected to the first input of the second comparator 13, the second input of which is connected to the clamp controller 14. The output of the second comparator 13 is connected to the clamp indicator 15.

Нагреватель 4 может быть стандартным мощностью 25 ватт, усилитель 5 должен быть с малым дрейфом напряжения смещения нуля, например К140УД17, первый 7 и второй 13 компараторы могут быть стандартными, например К554СА3, регулятор порога 8 выполнен на многооборотном резисторе, например СП23-В, первый индикатор 6 может быть выполнен на светодиодах АЛС324А, второй индикатор 9 может быть выполнен на светодиодах АЛ307Г. Генератор переменного тока 10 может быть выполнен по типовой схеме на операционном усилителе широкого применения, например К140УД6, избирательный усилитель 11 может быть выполнен по типовой схеме на операционном усилителе широкого применения, например К140УД6, и должен иметь резонансную частоту, равную частоте генератора 101, детектор 12 может быть выполнен по типовой схеме на операционном усилителе, например К140УД6, регулятор прижима 14 выполнен на многооборотном резисторе, например СП23-В, индикатор прижима 15 может быть выполнен на светодиоде АЛ307Г.Heater 4 can be a standard power of 25 watts, amplifier 5 must be with a small drift of zero bias voltage, for example K140UD17, the first 7 and second 13 comparators can be standard, for example K554CA3, the threshold regulator 8 is made on a multi-turn resistor, for example SP23-V, the first indicator 6 can be performed on ALS324A LEDs, the second indicator 9 can be performed on AL307G LEDs. The alternator 10 can be performed according to a typical circuit on an operational amplifier of wide application, for example K140UD6, the selective amplifier 11 can be performed according to a typical circuit on an operational amplifier of wide application, for example K140UD6, and must have a resonant frequency equal to the frequency of the generator 101, detector 12 can be performed according to a typical circuit on an operational amplifier, for example K140UD6, the clamp regulator 14 is made on a multi-turn resistor, for example SP23-V, the clamp indicator 15 can be performed on the AL LED 307G.

Нагреватель 4 воздействует на нагреваемый электрод 1. Между нагреваемым электродом 1, контролируемым изделием 2 и холодным электродом 3, возникает термоЭДС, которая поступает на усилитель 5, который усиливает термоЭДС, с выхода усилителя 5 термоЭДС поступает на первый индикатор 6, который отображает величину термоЭДС, и на первый вход первого компаратора 7, который осуществляет сравнение измеренной термоЭДС с величиной порога, на второй вход первого компаратора 7 подается напряжение с регулятора порога 8. Если величина термоЭДС больше установленного порога, то второй индикатор 9 отображает «брак», если же величина термоЭДС меньше установленного порога, то второй индикатор 9 отображает «норма», генератор переменного тока 10 вырабатывает переменный ток высокой частоты, который поступает на избирательный усилитель 11, при отсутствии измерения или при плохом прижиме величина сопротивления контактов цепи нагреваемый электрод 1, контролируемое изделие 2, холодный электрод 3 большая и величина переменного напряжения на этом сопротивлении, получаемая от протекания тока генератора переменного тока 10, также большая. Избирательный усилитель 11 пропускает на выход только переменную составляющую входного напряжения. Выходное напряжение избирательного усилителя поступает на вход детектора 12, выпрямленное напряжение с выхода детектора 12 сравнивается с напряжением регулятора прижима 14 с помощью второго компаратора 13. Если усилие прижима мало, то напряжение на выходе детектора 12 больше напряжения регулятора прижима 14 и на выходе второго компаратора 13 напряжение равно низкому уровню и индикатор прижима 15 не светится. Если усилие прижима в норме, то напряжение на выходе детектора 12 меньше напряжения регулятора прижима 14 и на выходе второго компаратора 13 напряжение равно высокому уровню и индикатор прижима 15 светится.The heater 4 acts on the heated electrode 1. Between the heated electrode 1, controlled by the product 2 and the cold electrode 3, thermoEMF occurs, which is fed to the amplifier 5, which amplifies the thermoEMF, from the output of the amplifier 5 the thermoEMF is fed to the first indicator 6, which displays the value of the thermoEMF, and the first input of the first comparator 7, which compares the measured thermoEMF with a threshold value, the voltage from the threshold regulator 8 is supplied to the second input of the first comparator 7. If the thermoEMF value is more than set the threshold, then the second indicator 9 displays “defect”, if the thermopower is less than the set threshold, the second indicator 9 displays “normal”, the alternator 10 generates an alternating current of high frequency, which is supplied to the selective amplifier 11, in the absence of measurement or with a poor clamp, the value of the resistance of the circuit contacts is the heated electrode 1, the controlled product 2, the cold electrode 3 is large, and the magnitude of the alternating voltage at this resistance obtained from the current flow of the generator belt current 10 is also large. The selective amplifier 11 allows only the alternating component of the input voltage to be output. The output voltage of the selective amplifier is supplied to the input of the detector 12, the rectified voltage from the output of the detector 12 is compared with the voltage of the pressure regulator 14 using the second comparator 13. If the pressure is small, the voltage at the output of the detector 12 is greater than the voltage of the pressure regulator 14 and the output of the second comparator 13 the voltage is low and the clip indicator 15 is off. If the clamping force is normal, then the voltage at the output of the detector 12 is less than the voltage of the clamp controller 14 and at the output of the second comparator 13 the voltage is high and the clamp indicator 15 is on.

Экспериментально установлено, что для того, чтобы ошибка измерения термоЭДС не превышала 1%, напряжение порога определяется для каждого типа металлов и сплавов, исходя из соотношения:It was experimentally established that in order for the measurement error of thermoEMF not to exceed 1%, the threshold voltage is determined for each type of metal and alloys, based on the ratio:

U_пор=U_ТЭДС/100,U _then = U _TEDS / 100,

где: U_ТЭДС - величина термоЭДС контролируемого изделия.where: U _TED - the value of _{thermopower of the} controlled product.

Величину термоЭДС для каждого типа металлов можно найти в литературе, например, Б.Г.Лившиц, B.C.Крапошин, Я.Л.Липецкий. Физические свойства металлов и сплавов, Москва.: Металлургия, 1980. - С.232, Таблица 35, С.243, Таблица 39 или Термоэлектродвижущая сила металлов, пер. с английского И.А.Магидсона, под редакцией Д.К.Белащенко, Москва.: Металлургия, 1980. - С.191, Таблица 15.The magnitude of thermoEMF for each type of metal can be found in the literature, for example, B.G. Livshits, B.C. Kraposhin, Ya.L. Lipetskiy. Physical properties of metals and alloys, Moscow .: Metallurgy, 1980. - C.232, Table 35, C.243, Table 39 or Thermoelectromotive force of metals, trans. from English by I.A. Magidson, edited by D.K. Belashchenko, Moscow .: Metallurgy, 1980. - P.191, Table 15.

Claims

A method of controlling the presence of contact of a heated electrode with a controlled product when sorting metal products, characterized in that thermoelectric power is measured between the heated electrode and the controlled product, amplified and displayed, compared with a threshold value, and an alternating current is passed through the contact of the heated electrode with the controlled product and measured voltage drop at the contact of the heated electrode with the controlled product, the resulting voltage is isolated using a selective amplifier I, detect and compare with a threshold voltage value of not more than 1% of the nominal value of thermopower, if the voltage at the detector output is less than the threshold voltage, then a conclusion is made about the presence of a contact.