SU1675751A1 - Способ определени параметров провод щих цилиндрических изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано при неразрушаемом контроле материалов изделий . Целью изобретени   вл етс  повышение точности путем снижени  вли ни  высших пространственных гармоник на результаты измерени  Устройство, реализующее способ, содержит катушки 1 Гельгольца, используемые в качестве источника однородного поперечного магнитного пол , в которое помещают провод щий образец 2, измерительную катушку 3, катушку 4 взаимоиндуктивности, вольтметры 5 и 6 переменного тока, фазометр 7, генератор 8 синусоидальных сигналов, амперметр 9, реостат 10, микровеберметр 11, источник 12 посто нного тока, ключи 13, 14 и 15, блок 16 коммутации дл  изменени  направлени  посто нного тока. Способ позвол ет повысить точность измерени  магнитной проницаемости по сравнению с известным способом на 3,5%, удельную проводимость на 6,2% и радиус на 5,4%. 5 ил. со

Description

Л

ЛФ / 2K2(far2$6eieWbx(jUr+j)(Ber- j(6eiX.-6ci Kuerl() + Ве Л) (

Ф Г У2лг(беп2Л + )- ЛС/Иг -МБег Х 6eiX Bei д 6ftrX)2(wr,-J/tf Ve«ffy

-1i

2X./wri(6er /6erX + 6ei x 6eix)

Х2(веггл §е1гх 2л(6«хбе1- л- бегд 6ei A - (.J(6ert2/f + вЛ) &1

X-RVTw V ; (3)

где А- форм-фактор;

ber, bei - функции Кельвина первого рода; штрих обозначает производную по аргументу;

R - радиус издели  2;

fir}- поперечна  относительна  магнит на  проницаемость;

(Гц - продольна  удельна  электрическа  проводимость;

/и0 - магнитна  посто нна ;

ш - циклическа  частота переменного магнитного пол .

График (фиг. 2) выражает зависимость амплитуды разностного нормированного магнитного потока переменного магнитного

пол  А-ф- . отнесенную к амплитуде разностного нормированного потока посто н , ДФБ ного магнитного пол  Я ф. , от величины

фазового угла при одних и тех же значени х

-

40 обобщенного параметра X. Причем амплитуда разностного нормированного потока посто нного магнитного пол  определ етс 

по зависимости А-щ- f (х) при о)0, т.е.

45 .

Выражение дл  форм-фактора в случае круглой измерительной катушки 3 имеет вид

J

1, (4)

А

50

2(R/a) V1+ (а/хо)2

5

где а - средний радиус измерительной катушки 3;

Х0 - рассто ние of центра издели  2 до середины измерительной катушки.

Определение параметров цилиндрических провод щих образцов провод т следующим образом.

Ключи 13-15 устанавливают в положение , при котором в схему включены вольт- метры 5 и 6 и генератор 8. Последним

устанавливают частоту возбуждающего переменного тока, величину которого регулируют реостатом 10 и регистрируют по амперметру 9, вольтметром 5 измер ют ЭДС Ео, обусловленную потоком Ф0, а вольтметром 6 - ДЕ, обусловленную потоком АФ . Угол сдвига фаз р между потоками Л Ф и Ф измер ют фазометром 7. Ключи 14 и 15 устанавливают в положение, при котором в схему включены микровеберметр 11 и источник 12 посто нного тока, а ключ 13 устанавливают в разомкнутое положение. Величину посто нного тока в цепи регулируют реостатом 10 и регистрируют по амперметру 9. Коммутационным способом определ ют величину разностного потока посто нного магнитного пол  ДФв по показани м микровеберметра 11.

По измеренным значени м ЭДС Е0 и Е определ ют величины потоков переменного магнитного пол  Ф0 и ДФ . По величине отношени  амплитуд потоков разностного переменного и разностного посто нного

АФ:

Л i и значению фазовомагнитных полей

12.Я

1

&

го угла р из графических зависимостей (фиг. 2) наход т величину поперечной относительной магнитной проницаемости, по которой из графика (фиг. 3) определ ют амплитуду нормированного магнитного по1 ДФБ

тока посто нного магнитного пол  А-ф-,

а затем - значение форм-фактора Я, использу  формулу (4), наход т радиус цилиндрического издели  2 из соотношени 

R С (5)

V1 +(а/хо/

После этого по величине амплитуды разностного нормированного потока переменного магнитного пол  А-ф- и значению

поперечной относительной магнитной проницаемости из графических зависимостей (фиг. 4) наход т обобщенный параметр X. Подставл   величину X в формулу (3), определ ют продольную удельную электрическую проводимость материала издели :

(6)

Увеличение точности измерени  магнитной проницаемости, удельной электрической проводимости материала и радиуса издели  обеспечиваетс  тем, что на резуль- таты изменени  не оказывают вли ни  высшие пространственные гармоники; неоднородного магнитного пол .

Например, провод т измерени  параметров издели  из нержавеющей стали с радиусом 20 мм.

Измерени  провод т, использу  устройство со следующими параметрами: число Л/изм витков измерительной обмотки 1000, число витков намагничивающей обмотки 2145, радиус измерительной обмотки 6, 7 мм, радиус катушек Гельмгольца 0,124 м.

0 Испытуемое изделие помещают в рабочую полость устройства, его намагничивающую цепь записывают гоком амплитудой 1 А и частотой 1800 Гц. Вольтметром эффективных значений ВЗ-33 измер ют величины

5 ЭДС Ео и разностной ЭДС ДЕ. Эти величины составл ют ,121 В. Д ,4 мВ. Погрешность измерени  не превышает 1 %. По формуле

ф .

4,44 f WHSM

определ ют величины потоков переменного магнитного пол ; Ф0 1,51-10 Вб и ДФ 1,93-10 9 В б.

Фазометром Ф2-16 измер ют фазовый угол между ЭДС дЕ и Е0. Величина фазового угла рсоставл ет 51,0°. Погрешность измерени  не превышает 1%.

От намагничивающей цепи устройства отключают генератор переменного тока, от измерительной цепи устройства отключают вольтметр эффективных значений и фазометр , к устройству подключают генератор посто нного тока и микровеберметр Ф5050. Величину посто нного тока устанавливают равной 1 А и коммутационным способом измер ют разностное потокосцепление Агр. Величина его в данном случае составл ет 2,41-10 Вб, погрешность измерени  не превышает 0,5%. По формуле

ДФ5 П-5#1 ,60.

определ ют величину разностного потока посто нного магнитного пол , котора  составл ет 1,205-10 9 Вб.

Вычисл ют отношение величин разностных потоков переменного и посто нного магнитных полей

ДФ

дж:

Зна  эту величину и величину фазового угла р, по зависимости (фиг. 2) определ ют величину поперечной относительной магнитной проницаемости материала издели  ftrf котора  в данном случае составл ет 2,03. По величине fifl, пользу сь зависимостью (фиг. 3), определ ют величину нормированного разностного потока посто нного маг , Д Фь

А -Фо

нитного пол  Л - ,--- , котора  составл ет

Ч о

, по которой определ ют значение

форм-фактора А 4,26. По формуле (5) определ ют радиус издели  ,3 мм.

Определ ют величину нормированного разностного потока переменного магнитно , ДФБ ГО ПОЛЯ А-ж-

котора  составл ет 0,5445.

- и

Из зависимости (фиг. 4) определ ют величину обобщенного параметра X, котора  равна 4,15. По формуле (6) определ ют удельную продольную электрическую про- водимость материала издели 

Oil 0,145-Ю7 См/м.

Сравнение этих результатов с результатами , полученными с помощью контрольных методов, в качестве которых использова- лись дл  измерени  магнитной проницаемости - дифференциально-баллистический (погрешность не превышает 0,5%), дл  измерени  удельной электрической проводимости - контактно-мостовой (погрешность не превышает0,3%), дл  измерени  радиуса - микрометрический, показывает, что погрешность измерени  в данном случае составл ет дл  поперечной магнитной проницаемости 1,5%, продольной удельной электрической про- водимое™ 3,6% и дл  радиуса 1,5%.

По сравнению с известным способом предлагаемый способ измерени  параметров цилиндрических изделий позвол ет - otrcto

ДФ ./ 2х г(6егг/- 6е1г Д)Х()(бег бесХ-6е1ХБегХ)2((рег 12Л &е; е/ ДФв.д/п-1 V 2xi(&er l+beSl(yWjUr;L№er hi)(-eeiMtrX)+2.(jur,-L)4Bery+&ei :iX

4-Х yWr Cger X 6erX+ &et Bel X Х4( + 6е1гХ)-«-2Х(Бе1 хвег.Х- бег1 gei Л)- LjUr-1)( + /

, .bjJ - л-.1

л Ф0 .м.±-м А 2fR/a)ad-i/Vl ()

ЈfP /2лЧбаг лТбе1 Л)4х(л/.,1)(6ег х6е|Х- йерх б | х)2(/Цг1-«1)г (6or12x ) . ft Ф0 У2Хг«еггХ+ )- 4)((jUriILHberlXt et:i(- Ber &ei U+2.(JUri-JL) l(ber- l x+ бет™) 6„ xVlnV c,,

ЛФ - амплитуда вносимого переменного магнитного потока;

ДФБ - величина вносимого посто нного магнитного потока;

р- фазовый угол между вносимыми переменным и посто нным магнитными пото- ками;

/гг4- поперечна  относительна  магнитна  проницаемость издели ;

X - параметр;

ber, bel - функции Кельвина первого рода;

штрих - производна  по аргументу;

высить точность измерени  магнитной проницаемости на 3,5%, удельной электрической проводимости - на 6,2 % и радиуса - на 5,4%.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ определени  параметров провод щих цилиндрических изделий, включающий воздействие на изделие переменным магнитным полем, гтерпендикул рным оси издели , определение амплитуд вносимого магнитного потока и магнитного потока без издели  посредством индукционного измерител  магнитного потока, а также фазового угла между этими потоками, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности , на изделие воздействуют посто нным магнитным полем с напр женностью, равной амплитуде напр женности переменного магнитного пол , причем направление посто нного магнитного пол  совпадает с направлением переменного магнитного пол , с помощью индукционного измерител  магнитного потока определ ют величину вносимого магнитного потока, посто нного магнитного пол , а радиус, поперечную относительную магнитную проницаемость и продольную удельную электрическую проводимость издели  определ ют из соотношений

   а - радиус индукционного измерител  магнитного потока,

   х0 - рассто ние от центра индукционного измерител  магнитного потока до оси издели ;

   R - радиус издели ; Ф0 - амплитуда потока переменного магнитного пол  без издели ;

   Я- формфактор;

   (о - циклическа  частота переменного магнитного пол ;

   fio магнитна  посто нна ;

   он - продольна  удельна  электрическа  проводимость издели .

   /ад

   Фиг. 2.

   &г. 3.

   ХА5 А

   $иг. 4.

   ю

   О