SU1250931A1 - Способ раздельного измерени магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области контрольно-измерительной техники и может использоватьс  дл  неразрушающего контрол  физико-механических свойств металлоизделий. С целью расширени  диапазона измерение магнитной проницаемости до 300 и выше, при одновременном измерении удельной электрической проводимости б по амплитуде сигнала накладного вихре- токового преобразовател , помещенного в магнитодиэлектрическую среду, измер ют р на частоте возбуждени , выбранной из услови  f б 1,2 х. X / R -S«aKC ключают в вихретоковом преобразователе магнитодиэлектрическьто среду, измен ют частоту возбуткдени  вихре- токового преобразовател , фиксиру  ее значение, при котором фазовой угол сигнала вихретокового преобразовател  становитс  равным заданной величине, определ емой выбранным значением обобщенного вихретоковогс параметра р , и удельную электрическую проводимость определ ют по форт муле 6 Cp/f, где С - константа; Рнич минимальное значение в диапазоне измер емьпс величин; 6„д максимальное значение 6 в диапазоне измер емых величин; R - радиус преобразовател . Устройство по сравнению с обычными каналами измерени  амплитуды и фазы сигнала вихретокового преобразовател  дополнительно содержит канал из генератора напр жени  низкой частоты, усилител , амплитудного детектора блока вычислений, подключенный к вихретоковому преобразователю , помещенному в магнитодиэлектрическую среду, канал измерени  фазы сигнала подключен к преобразователю без магнитодиэлектрической среды . и дополнительно содержит блок опорного напр жени , пропорционального В.,, цифроаналоговый преобразователь, подключенный к блоку вычислений. Способ и устройство, его осуществл ющие , позвол ют раздельно измер ть jM и 6 накладными вих-ретоковыми преобразовател ми , по изменению которых определ ют результат контрол  изделий . 2 с.п. ф-лы, 4 ил. iO (Л 1C ел О со со

Description

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может использоватьс  дл  неразрушающего контрол  физико-механических свойст металлоизделий на основе .измерени  магнитной проницаемоати и удельной электрической проводимости вихре- токовым методом.

Цель изобретени  - расширение диапазона измерени  магнитной проницаемости наклад.ными вихретоковыми преобразовател ми путем раздельного измерени  магнитной проницаемости и электрической проводимости.

На фиг, 1. приведена блок-схема устройства , реализующего способ измерени  магнитной проницаемости р и удельной электрической проводимости 6; на фиг. 2 - чувствительный элемент , вьшолненный в виде двух трансформаторных вихретоковых преобразователей , первый из которых размещен в магнитодиэлектрической среде; на фиг. 3 - годограф сигнала первого накладного вихретокового преобразовател ; на фиг. 4 - годограф сигнала второго вихретокового преобразовател  при р 20.

Способ основан -на следующем. На низкой частоте, определ емой по формуле g

. „ t 1,2-10 р„,„ /-nRH S..Kc (1) где Рмин минимальное значение

магнитной проницаемости в диапазоне измер емых величин;

макс максимальное значение удельной электрической проводимости в диапазоне измер емых величин; о - магнитна  посто нна ;

R - радиус преобразовател , измер ют магнитную проницаемость образца по амплитуде сигнала преобразовател , помещенного в магнитоди- электрическую среду, соприкасающуюс  с контролируемым изделием. При этом измерение магнитной проницаемости выполн етс  в замкнутой цепи, что обеспечивает измерение больших значений магнитной проницаемости (пор дка 300 и более).

Возможность измерени  р подтверждаетс  годографами (фиг. 3). Видно, что по амплитуде сигнала можно измер ть , магнитную проницаемость даже в диапазоне больших ее значений, однако дл  получени  однозначности

необходимо измерени  выполн ть на низких частотах, определ емых, выражением (1). После измерени  магнитной проницаемости дл  измерени  S удельной электрической проводимости необходимо перейти к унифицированному годографу, что достигаетс  исключением магнитодиэлектрической среды. При этом получаетс  годограф,

показанный на фиг, 4. Отличительной его особенностью  вл етс  то, что при р 20 сам годограф не измен етс  при изменении р и б измен етс  лишь положение рабочей точки на нем.

Это позвол ет с использованием выражени 

С |3 fJ(2iTR2p), (2) где Б выбранное значение обобщенного параметра,

определить удельную электрическую проводимость

& Cp/f,(3)

где f - частота возбуждени  преоб -разовател .

Устройство, реализующее способ, содержит последовательно соединенные генератор 1 низкой частоты, чувствительный элемент 2, усилитель 3, амплитудный детектор 4 и блок 5

0 вычислений, последовательно соединенные генератор 6 напр жени  высокой частоты, чувствительный элемент 2, фазовый детектор 7, компаратор 8, генератор 9 линейно-измен ющегос 

5 напр жени , пиковый детектор 10 и блок 11 управлени , подключенный к управл ющему входу генератора 6, последовательно соединенные частотомер 12 и цифроаналоговый преобра0 зователь 13, включенные между вторым выходом компаратора 8. и вторым входом блока 5 вычислений, источник 14 опорного напр жени , подключенного к второму входу компаратора 8 5 и врем задающий блок 15, подключен- ньш к второму входу генератора 9, причем синхронньш выход генератора 6 соединен с вторым входом фазового детектора 7, выход генератора .6 так0 же соединен с вторым входом частотомера 1 2.

Чувствительный элемент 2 (фиг. 2) включает два вихретоковых преобразовател  трансформаторного типа, перJ вый из которых размещен в магнитодиэлектрической среде 16, образующей рабочую поверхность элемента, примыкающую к контролируемому изде

ЛИЮ, а второй размещен в воздухе соосно первому преобразователю. Каждый из преобразователей 18 и 19 содержит возбуждающую и измерительную обмотки.

Генератор 1 напр жени  низкой частоты (фнг. 1) подключен к возбуждающей обмотке второго преобразовател  19, измерительна  обмотка которого подсоединена к усилителю 3. Генератор 6 напр жени  высокой частоты подключен к возбуждающей обмотке первого преобразовател  18, измерительна  обмотка которого подсоединена к фазовому детектору 7.

Устройство работает следующим образом.

Генератор 1 питает напр жением низкой частоты, определ емой выражением (1), первый вихретоковый преобразователь 18 (фиг. 2), заключенный Б магнитодиэлектрическую среду и  вл ющийс  составной частью чувствительного элемента 2 (фиг. 2) Со вторичной обмотки этого преобразовател  сигнал, содержащий информацию о магнитной проницаемости образца , усиливаетс  усилителем 3, детектируетс  амплитудным детекторо 4 и подаетс  на один из входов блока 5 вычислений. В программе блока предусмотрена коррекци , позвол юща  линеаризировать зависимость сигнала вихретокового преобразовател  от величины измер емой магнитной проницаемости. -Измеренное значение магнитной проницаемости и индицируетс  на индикаторе блока 5 (не показан ) .

Врем  задающий блок 15 вырабатывае синхронизирующие /импульсы с регулируемой длительностью, которыми управл етс  генератор 9 линейно-измен ющегос  напр жени . Напр жение , этого генератора запоминаетс  в пиковом детекторе 10 и подаетс  на блок 11 управлени , который управл ет частотой генератора 6. Последний питает возбуждающую обмотку второго вихретокового преобразовател  19 (фиг. 2), расположенного в чувстви- тепьном элементе 2 (фиг. 1), с измерительной обмотки которого напр жние подаетс  на фазовый детектор 7. При этом на выходе фазового детекто ра 7 напр жение измен етс  до некоторого предела, определ емого значением опорного напр жени  источни

0

5

0

5

0 5

0

5

0

ка 14, соответствующего заданному значению фазового угла сигнала преб- разовател  19, и соответсгв 1ощего

. выбранному значению обобщенного параметра jS годографа (фиг. 4).

По достижении заданного уровн  сигнала на выходе фазометра 7 срабатывает компаратор 8, на выходах которого по вл ютс  два сигнала; один останавливает генератор 6 линейно-измен ющегос - напр жени , второй - запускает частотомер 12. При этом генератор б высокой частоты

вырабатывает на лф жение посто нной частоты, измер емой частотомером 12 и преобразз емьБ цифроаналоговьм преобразователем 13 в сигнал, посту- на вход блока 5 вычислений. Искомое значение удельной электрической проводимости вычисл етс  блоком 5 по формуле (3) с учетом выражени  (2) дл  константы С, вводимой в программу блока 5 вычислений заранее .

Claims (1)

1. Способ раздельного измерени  магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости с использованием накладного вихретокового преобразовател , заключаюнцтйс  в измерении амплитуды сигнала преоб- - разовател , по которой определ ют магнитн .то проницаемость, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона измерений магнитной проницаемости, измер ют амплитуду сигнала вихретокового преобразовател , .размещенного в магнито- диэлектрической среде, частота возбуждени  которого выбрана из услови  J,

S ь 1,2-10 .,, /ГГК РоСкс затем исключают в вихретоковом пре- образователе магнитодиэлектрическую среду, измен ют частоту возбуждени  вихревого преобразовател , фиксиру  ее значение f, при котором фазовый угол сигнала вихретокового преобразовател  становитс  равным заданной величине, определ емой выбранным значением обобщенного вихретокового параметра , и удельную электрическую проводимость определ ют по формуле

C«/f, где С ,м /2ТГК2 „

u - измер ема  величина магнитной проницаемости;

магнитна  посто нна ; минимальное значение магнитной проницаемости в диапазоне измер емых величин,

максимальное значение удельной электрической проводимости в диапазоне измер емых величин; - радиус преобразовател .

2, Устройство дл  раздельного измерени  магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости , содержащее последовательно соединенные генератор напр лсеии  высокой частоты, чувствительный элемент , фазовый детектор, компаратор, генератор линейно-измен ющегос  напр жени , пиковый детектор и блок управлени , источник опорного напр жени , подключенный к второму входу компаратора и частотомер, подключенный к выходам генератора напр жени  высокой частоты и компаратора, выход блока -управлени  подключен к управл ющему входу генератора напр жени  высокой частоты, cинkpoниГУ I

0

5

0

5

зирующий вход генератора напр жени  высокой частоты подсоединен к второму входу фазового детектора, о т л и- ч а ю DI е е с   тем, что, с целью расширени  диапазона измерени  магнитной проницаемости, оно снабжено генератором напр жени  низкой частоты , последовательно включенными усилителем, амплитудным детектором и блоком вычислени , цифроаналоговым преобразователем, включенным между частотомером и вторьм входом блока вычислений, врем задающим блоком, подключенным к второму входу генератора линейно-измен ющегос  напр жени , чувствительный элемент выполнен в виде двух накладных вихретоковых преобразователей трансформаторного типа, первый из которых помещен в магнитодиэлектрическую среду, а второй - в воздухе соосно с первым, генератор напр жени  низкой частоты подключен к возбуждающей обмотке второго преобразовател , измерительна  обмотка которого подсоединена к усилителю, а генератор напр жени  высокой частоты подключен к возбуждающей обмотке первого преобразовател , измерительна  обмотка которого подсоединена к фазовому детектору.

79 19

// //. cpus.Z

40

20

e Uomtf.

,й/

5Z7

° Кб Uorr,.

Редактор С.Лисина

Составитель В,Филинов Техред И.Гайдога

Заказ 4402/38Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна , 4

Корректор С.Шекмар