SU1702286A1 - Способ неразрушающего контрол электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  электромагнитных свойств материалов и изделий: магнитной проницаемости , электропроводности, а также физико-механических параметров, например механических напр жений Цель изобретени  - повышение точности и информативности - достигаетс  благодар  тому, что рабочий вихретоковый преобразователь размещают на контролируемом материале, а эталонный преобразователь размещакгГв диэлектрической среде, измен ют частоту тока возбуждени  и в момент равенства напр жений, снимаемых с измерительных обмоток преобразователей, фиксируют частоту тока возбуждени , по значению которой определ ют отношение магнитной проницаемости к электропроводности , устанавливают частоту тока возбуждени  20-50 Гц, размещают рабочий преобразователь на контролируемом материале и по отношению напр жений, снимаемых с измерительных обмоток, пользу сь расчетной формулой, наход т проницаемость материала, по найденному отношению магнитной про -(ицаемости к электропроводности и величине магнитной проницаемости рассчитывают значение электропроводности материала 2 с п. ф-лы, Зил. С

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к неразрушающим методам контрол  электромагнитных свойств материалов и изделий: магнитной проницаемости, электропроводности, а также физико-механических параметров , вли ющих на проницаемость и электропроводность , например, механических напр жений.

Цель изобретени  - повышение точности и информативности за счет локализации зоны контрол  и одновременного определени  магнитной проницаемости и электрической проводимости контролируемого материала.

На фиг. 1 представлено устройство дл  контрол  электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов; на фиг. 2 - блок-схема устройства; на фиг. 3 - график зависимости напр жений измерительных обмоток от частоты тока возбуждени .

Рабочий и эталонный преобразователи устройства выполнены каждый из двух П-об- разных магнитопроводов 1 2 и 3,4, размещенных друг над другом так что их полюса

лежат в одной плоскости в направлении активной базы магнитопроводов, при этом оба магнитопровода преобразователей содержат потри параллельно расположенных П-образных части 5,6, 7,8, 9,10 и 11,12,10,14,15,16. Измерительна  обмотка 17 рабочего преобразовател  размещена на Одной из крайних частей 8,10 внутреннего магнитопровода 2, а измерительна  обмот- ijca 18 эталонного преобразовател  размерена в средней части 15 внутреннего магнитопровода 4, выходы измерительных (рбмоток 17,18 через коммутатор 19 подключены к блоку 20 обработки сигналов.

Обмотки 21,22 возбуждени  рабочего преобразовател  и обмотки 23,24 возбуждени  эталонного преобразовател  через пе- ременнные сопротивлени  R1 и R2 параллельно подключены к генератору 25 гармонических сигналов. 8 качестве примера показано размещение обмоток 21,22,23,24 возбуждени  на верхней части Магнитопроводов 1,2,3,4, дл  уменьшени  полей рассе ни  они могут быть размещены по всей длине магнитопроводов. Способ нз- разрушающего контрол  электромагнитных И физико-химических параметров ферромагнитных материалов осуществл етс  следующим образом.

В работе рабочий преобразователь устанавливаетс  на контролируемый материал 26, Коммутатором 19 измерительные. Обмотки 17, 18 включаютс  встречно, а обмотки 21,22,23,24 возбуждени  подключаютс  к генератору 25. Измен ют частоту foKa возбуждени . В момент, когда напр - кени  с выхода измерителы-шх обмоток 18,17 сравн ютс , блок 20 обработки сигналов зафиксирует час г оту fe баланса тока возбуждени , использу  которую определ ют Значени  контролируемых электромагнитных параметров: обобщенного параметра /л/у , магнитной проницаемости /и и электропроводности у. Дл  сплошных ферромагнитных материалов, дл  которых глубина проникновени  пол  А меньше их толщины h, параметр ,и/у рассчитываетс  в блоке 20 по формуле

f bVo(1)

или по тарировочному графику/г/у р(ъ), . а значени  и и у наход тс  по тарьфовоч- ным графикам (fe) и у « (fb).

При контроле электромагнитных параметров порошковых материалов и сплошных , дл  которых h Д после измерени  параметра 1л1у с помощью коммутатора 19 на вход блока 20 подаютс  раздельно напр жени  Up и U0 с измерительных обмоток 17 и 18, по формулам

„ -bUp

// ™ - П

г hlfo

5

bUD

(2) (3)

h U0 TT/MO f6 b Ј Из фиг. 1 следует, что эталонный преобразователь позвол ет сформировать в диэлектрической среде под полюсом части 15 магнитопровода поток Фь, силовые линии

п которого имеют вид эллипсов, имеющих общие фокусы, расположенные в плоскости, перпендикул рной плоскости чертежа, а рабочий преобразователь позвол ет сформировать в контролируемом материале 26

с частью 10 магнитопровода поток Фо, магнитные силовые линии которого имеют вид эллипсов с фокусом, лежащим в плоскости чертежа. В этом случае дл  магнитного сопротивлени  диэлектрической среды под

д частью 15 магнитопровода дл  магнитного сопротивлени  диэлектрика можно записать

(4)

R,

40Ъ

, V2m-l т - 1

где т

а+2а

д- межполюсное рассто ние; а - ширина полюсов сердечников в направлении активной базы;

b - ширина полюсов в направлении, перпендикул рном активной базе преобразовател ;

jU0 - магнитна  проницаемость вакуума. Магнитное сопротивление участка контролируемого материала, намагниченного частью 10 магнитопровода рабочего преобразовател , определ етс  формулой

/.lo{i&

Ж

i m + 2 m - 1

In (с.)

m - 1w

/Но/и A In A

где А- глубина проникновени  электромагнитного пол  в контролируемый материал, определ ема  формулой

0

5

(6)

2 f/M0/wy с учетом формул (4) и (5) получают

rcvjrfRftn/fy

B/ olnA,

Откуда обобщенный параметр/ /у будет равен

ft/у л fsb2/ o.(1)

Так как значение обобщенного параметра /г/у определ етс  по формула (1) точно, становитс  возможным провести и раздельный контроль ц и у дл  ферромагнитных материалов а виде порошков или с

известной толщиной, например, электромагнитных экранов. Дл  этого при частоте возбуждени  fb « fe, например, при 1ь 20-50 Гц (когда потери на вихревые токи практически отсутствуют), находитс  значение отношени 

:UE

к

Uc

(7)

где Uo - напр жение с измерительной обмотки 18 эталонного преобразовател ;

Up - напр жение с измерительной обмотки 17 рабочего преобразовател . Известно, что К р(Ф), где Ф - магнитный поток, проход щий через измерительную обмотку. Значение потока Ф определ етс  формулой

IWb

Ф

RM

где I - ток возбуждени ;

RM - магнитное сопротивление цепи, по которой проходит поток Ф.

Так как части 10 и 15 магнитопроводов идентичны и обмотки возбуждени , размещенные на них, имеют одинаковое число витков и распределены по всей длине сердечников , то можно записать

Rr,8ч

U0 «Ј

В формуле (8) отношение UP/U0 будет справедливо при условии, что магнитный поток Фр , проход щий по части 10 магни- топровода рабочего преобразовател  (когда он не установлен на контролируемый материал ), равен потоку Ф0 эталонного преобразовател . Поэтому, чтобы определить изменение потока Фр, необходимо переменными резисторами R1 и R2 установить равенство выходных напр жений с измерительных обмоток 17,18 при нахождении рабочего преобразовател  в диэлектрической среде. В этом случае будет выполнено равенство Фр0 Фо , и изменени  потока Фр , а следовательно, и напр жени  Up при изменении магнитной проницаемости контро- лируемого материала соответствуют формуле

R Rr

(9)

Uo Rip

С достаточной точностью дл  магнитного сопротивлени  контролируемого материала с известной толщиной h на низкой частоте fb 20-50 Гц можно записать ж

Ro

(Ю)

f h/io/ lnA где h А .

Прин в во внимание формулу (4) из (8), получают

-1-й-(11)

С учетом выражени  (5) значение электропроводности контролируемого материала определ етс  из выражени  (10)

(.г)

h U0 зг//о fe b 2ч

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ неразрушающего контрол  электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов, заключающийс  в том, что рабочий вихретоковый преобразователь размещают на поверхности контролируемого материала , эталонный вихретоковый преобразователь размещают в диэлектрической среде, измен ют частоту тока возбуждени  преобразовател , фиксируют частоту баланса в момент равенства напр жений измерительных обмоток преобразователей и используют зафиксированную частоту баланса дл  определени  контролируемого параметра, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и информативности, после фиксировани  частоты баланса рабочий преобразователь размещают в диэлектрической среде, устанавливают частоту тока возбуждени  в диапазоне 20-50 Гц, измен ют величину тока возбуждени  рабочего преобразовател  до момента равенство напр жени  измерительных обмоток преобразователей , устанавливают преобразователь на поверхность контролируемого материала , определ ют отношение напр жений измерительных обмоток рабочего и эталонного преобразователей и по зафиксированной частоте баланса и полученному отношению выходных напр жений определ ют магнитную проницаемость и электрическую проводимость контролируемого материала.
2. 2. Устройство дл  неразрушающего контрол  электромагнитных и физико-химических параметров ферромагнитных материалов, содержащее рабочий и эталонный вихретоковый преобразователи с возбуждающими и измерительными обмотками, генератор гармонических сигналов с регулируемой частотой, подключенный к возбуждающим обмоткам, и блок обработки сигналов, подключенный к измерительным обмоткам, отличающеес  тем, что рабочий и эталонный преобразователи выполнены каждый в виде двух П-образных магнитопроводов, один из которых размещен в межполюсном промежутке другого, магнитопроводы составлены каждый из трех параллельных П-образных частей, соответствующие из которых расположены в одной плоскости, а торцы боковых стержней

   лежат в одной плоскости, возбуждающие обмотки выполнены из двух последовательно согласно соединенных секций, кажда  из которых охватывает все части соответствующего магнитопровода, измерительна  обмотка рабочего преобразовател 

   размещена на одной из боковых частей внутреннего магнитопровода, а измерительна  обмотка эталонного преобразовател  размещена на средней части внутреннего магнитопровода ,

   О

   . в

   2,2 2,0 1,6 1,6 #

   и1 ,0 0,8 0,6

   М- W

   фиг. 2

   fy-vM

   Л