SU1744631A1

SU1744631A1 - Method for determination of electrophysical parameters of cylindrical conductive article

Info

Publication number: SU1744631A1
Application number: SU904840137A
Authority: SU
Inventors: Вадим Пантелеевич Себко; Николай Николаевич Сиренко
Original assignee: Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина
Priority date: 1990-06-18
Filing date: 1990-06-18
Publication date: 1992-06-30

Abstract

Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано дл измерени электрофизических параметров цилиндрических электропровод щих обьектов. Повышение точности и информативности за счет определени также и радиуса R цилиндрического издели достигаетс путем измерени при выполнении заданных соотношений между измер емыми величинами . Значение частоты f, при которой провод тс измерени , определ ют при условии максимума мнимой составл ющей Е, создают дополнительную ЭДС Ед, противофазную ЭДС Ео в режиме холостого хода , получают разностную ЭДС Ер Е - Ед, измен амплитуду Ед устанавливают фазовый угол между Ер и Е0 равным 31, 43&deg;, измер ют значени Ед, Ер и Е0, после чего рассчитывают магнитную проницаемость /if, радиус R и удельную электрическую проводимость . 1 ил. 1ЛThe invention relates to nondestructive testing and can be used to measure the electrophysical parameters of cylindrical electrically conducting objects. Improving the accuracy and information content by also determining the radius R of the cylindrical product is achieved by measuring when the specified ratios between the measured values are met. The value of the frequency f at which the measurements are carried out, determined under the condition of the maximum of the imaginary component E, create an additional EMF Unit, an antiphase EMF Eo in idle mode, receive a differential EMF Ep Е - ЕU, changing the amplitude ЕU establish the phase angle between Ep and E0 is 31, 43 ° C, the values of EU, Ep, and E0 are measured, after which the magnetic permeability I, radius R and electrical conductivity are calculated. 1 il. 1L

Description

Изобретение относитс к области неразрушающего контрол качества электромагнитными методами и может быть использовано в электромагнитной дефектоскопии и структуроскопии.The invention relates to the field of non-destructive quality control by electromagnetic methods and can be used in electromagnetic flaw detection and structuroscopy.

Известен способ определени радиуса и удельной электрической проводимости цилиндрических немагнитных изделий, заключающийс в создании возбуждающего магнитного пол , изменении его частоты до равенства фазового угла вносимой ЭДС заданному фазовому углу, измерении амплитуды вносимой ЭДС и частоты пол с последующим вычислением радиуса и удельной электрической проводимости.A known method for determining the radius and specific electrical conductivity of cylindrical non-magnetic products consists in creating an exciting magnetic field, changing its frequency until the phase angle of the applied EMF is equal to the specified phase angle, measuring the amplitude of the applied EMF and frequency of the field, followed by calculating the radius and specific electrical conductivity.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс способ бесконтактного многопараметрового контрол , заключающийс в том, что, измен омплитуду и частоту возбуждающего пол , поддерживают амплитуду и фазу магнитного пол в изделии равными заданным амплитуде и фазе, в момент равенства измер ют амплитуду и частоту тока и определ ют магнитную проницаемость и удельную электри-. ческую проводимость,The closest in technical essence to the invention is the method of contactless multi-parameter control, which consists in changing the amplitude and frequency of the exciting field, maintaining the amplitude and phase of the magnetic field in the product equal to the specified amplitude and phase, at the time of equality the amplitude and frequency and determine the magnetic permeability and specific electrical. chesky conductivity

Недостатки известного способа - ограниченность измер емых параметров, невозможность определени электрофизических параметров в случае, когда неизвестен радиус издели или отсутствует доступ к контролируемому изделию, а также низка точность измерений, обусловленна разбросом значений магнитной проницаемости на рабочем участке кривой намагничивани , соответствующем диапазону изменени намагничивающего пол .The disadvantages of this method are the limited measurement parameters, the inability to determine the electrophysical parameters when the radius of the product is unknown or there is no access to the product being monitored, and the measurement accuracy due to the spread of magnetic permeability in the working section of the magnetization curve corresponding to the range of the magnetizing field is low.

-ч-h

4 Јь О4 n About

ыs

Цель изобретени повышение точности и информативности зз сче определени также и радиуса цилиндрического издели .The purpose of the invention is to improve the accuracy and informativeness of the three-dimensional definition of the radius of the cylindrical product.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определений электрофизических параметров цилиндрических провод щих изделий, заключающемус в создании с помощью вихретокового поеоб- рззовател возбуждающего переменного магнитного потока, индуцирующего вихревые токи з контролируемом изделии, установлении заданного значени амплитуды магнитного потока через сечение издели , определ емого через нормированное значение ЭДС Е Е/Ео, где Е - ЭДС вихрето- ксвого преобразовател в рабочем режиме, ; ЕО - ЭДС а р кл че холостого хода, изменении пмшн туп.-, vi частоты f возбуждающего магнитного потока при поддерживании э- -дао- значени амплитуды Е, измерении порченного при определенных услови х значени частоты f - f0 и использовании ее дл определени удельной электрической проводимости и магнитной проии- цЈ гмости издели , значение частоты fa определ ют при условии максимума мнимой составл ющей Е, создают дополнительную ЗДС Јд, противофазную ЭДС Ео, получают разностную ЭДС Ер Е - Ед, измен амплитуду Ед, устанавливают фазовый угол Ер Е0 равным 31,43°, измер ют значелн Ед, Ер и Ео, после чего определ ют относительную магнитную проницаемость иг, радиус; П и уд льчую электрическую проводимость а по формулам: 1,38147 Ер.This goal is achieved by the fact that, according to the method of determining the electrophysical parameters of cylindrical conductive products, the creation of an excitatory alternating magnetic flux inducing eddy currents in the controlled product through the eddy current detector, establishing a predetermined value of the amplitude of the magnetic flux through the cross section of the product determined by the normalized EMF value Е Е / Ео, where Е is the edm voltage of the eddy converter in the operating mode,; EO is the emf a r kl of idling, changing pmshn stupid, vi frequency f of the exciting magnetic flux while maintaining the e-value of the amplitude E, measuring the damaged value of the frequency f - f0 under certain conditions and using it to determine the specific the electrical conductivity and magnetic gap of the product, the value of the frequency fa is determined under the condition of maximum imaginary component E, an additional ZDS OD, antiphase EMF Eo is created, the difference EMF Ep E - U is obtained by changing the amplitude Ed, the phase angle Ep is set Е0 is equal to 31.43 °, the values are measured for Еu, Ер, and Еo, after which the relative magnetic permeability ηg, radius is determined; P and electrical conductivity a according to the formulas: 1.38147 Ep.

f - -, ™ f - -, ™

FioJlJHflFioJlJHfl

R Re v 1 - Ед/Ео 579428,R Re v 1 - U / Eo 579428,

Го Re Guo Re

;де RC™ радиус вторичной обмотки вихрето- хового преобразовател .; de RC ™ is the radius of the secondary winding of the eddy-transducer.

Изобретение позвол ет с высог:ой точность ,и определ ть относительную магнитную проницаемость, удельную электрическую проводимость, а также и рз- диус цилиндрических провод щих изделий бесконтактным методом, что особенно важно в случав когда радиус издели неиззе- стен и нет возможности измерить «го контактным методом.The invention permits a high accuracy and determines the relative magnetic permeability, specific electrical conductivity, as well as the radius of cylindrical conductive products using a non-contact method, which is especially important in cases where the radius of the product is indispensable and it is not possible to measure contact method.

Сущность и отличительные признаки изобретени состо т в том, что значение частоты f0 определ ют ри условии максимума мнимой составл ющей Е, создают дополнительную ЭДС Ед, противофазную ЭДС Ео, получают разностную ЭДС ED Е™ Ед, измен амплитуду Ед, устанавливаю фазовый угол между Ер и Е0 разным 31,43°,The essence and distinctive features of the invention are that the frequency value f0 is determined under the condition of maximum imaginary component E, an additional EMF U, anti-phase EMF EO is obtained, a difference EMF ED E ™ E U is obtained, the amplitude E is changed, the phase angle is set between Ep and E0 different 31.43 °,

измер ют значени Ед, Ер и Ео, после чего определ ют относительную магнитную проницаемость , радиус и удельную электрическую проводимость контролируемогоThe values of Еu, Ер and Еo are measured, after which the relative magnetic permeability, radius and electrical conductivity of the controlled

издели .products.

На чертеже приведена схема устройства дл реализации способа.The drawing shows a diagram of the device for implementing the method.

Устройство, реализующее способ, содержит три проходных вихретоковых преоб0 разовател 1-3 с первичными (возбуждающими) 4-6 и вторичными (измерительными ) 7-9 обмотками, перестраиваемый генератор 10 синусоидальных колебаний, амперметр 11, частотомер 12,The device that implements the method contains three eddy-current transducer 1-3 with primary (exciting) 4-6 and secondary (measuring) 7-9 windings, tunable generator 10 sinusoidal oscillations, ammeter 11, frequency meter 12,

5 измеритель 13 разности фаз. два вольтметра 14, 15 переменного тока, переключатель 16, функциональный преобразователь 17 функции , делитель 18, перемножитель 19, вольтметр 20 посто нного тока, Преоб0 разователь 2 выполнен с переменным регулируемым числом витков вторичной обмотки 8 (в виде вариометра) и содержит регул тор 1 числа витков. Возбуждающие обмотки 4-6 соединены последовательно5 согласно и подключены к выходам генерато- рзЮ через амперметр 11. Частотомер 12 подключен к выходам генератора 10. Вторичные обмотки 7 и 8 соединены последова- чельио-встречно и подключены клеммам5 meter 13 phase difference. two voltmeters 14, 15 AC, switch 16, function converter 17, divider 18, multiplier 19, DC voltmeter 20, Preamplifier 2 is made with a variable adjustable number of turns of the secondary winding 8 (in the form of a variometer) and contains regulator 1 the number of turns. Exciting windings 4-6 are connected in series5 according to and connected to the outputs of the generator RY through an ammeter 11. Frequency meter 12 is connected to the outputs of the generator 10. Secondary windings 7 and 8 are connected in series and oppositely and connected to the terminals

1 а и б переключател 16, Вторична область 9 соединена с входом вольтметра 15 и с вторым входом измерител 13. Выход переключател 16 подключен к первому входу измерител 13 и к входу вольтметра 14. Вы5 ходы аналогового сигнала вольтметров 14 и 15 соединены соответственно с первым и вторым входами делител 18. Вход функционального преобразовател 17 соединен с выходом измерител 13, а выход - с вторым1 a and b switch 16, the secondary area 9 is connected to the input of a voltmeter 15 and the second input of the meter 13. The output of the switch 16 is connected to the first input of the meter 13 and to the input of the voltmeter 14. You move the analog signal of voltmeters 14 and 15 respectively to the first and the second inputs of the divider 18. The input of the functional Converter 17 is connected to the output of the meter 13, and the output to the second

0 входом перемножителл 19, пе&вый вход которого подключен к выходу делител 18. Выход перемножител 19 соединен с входом вольтметра 20. Контролируемое изделие 22 размещено а полости преобразовател 1.0 input multiplier 19, the first input of which is connected to the output of the divider 18. The output of the multiplier 19 is connected to the input of the voltmeter 20. The controlled product 22 is located in the cavity of the converter 1.

5 Способ осуществл етс следующим об- .5 The method is carried out as follows.

Перед началом измерений регул тор 21 уг,г/-мовлен в начальное положение (при зтом отключены асе витки обмотка 8), а пе0 реключатель 16 - в положение а. Регулировкой выхода генератора 10 устанавливают начальное значение частоты (контроль по частотомеру 12) и заданное значение амплитуды магнитного потокаBefore the measurements are started, the regulator 21 g, g / - is reset to the initial position (in this case the winding 8 turns off the ace), and the switch 16 is in the position a. Adjusting the output of the generator 10 sets the initial value of the frequency (control by frequency meter 12) and the set value of the amplitude of the magnetic flux

5 через еечеиче издели ,определ емое через нормированное значение ЭДС Е - Е/Е0, где Ё - ЭДС преобразовател 1 с t , цел нем 2 в рабочем режиме, а Е0 - ЭДС преобразователе Ч ( по велш:-,о ro.v с f5 through its products, determined through the normalized EMF value E - E / E0, where E is the EMF of the converter 1 s t, the whole is 2 in the operating mode, and E0 is the EMF of the converter H (by means: -, о ro.v with f

Г Г Ю /jW v С - : ;;г 11), П; ЗТОМ ,-;..,,; ,Г Г Ю / jW v С -: ;; г 11), П; ZTO, -; .. ,,; ,

обмотки 7 через переключатель 16 подаетс на вход вольтметра 14 и на первый вход измерител 13, а ЭДС Е0обмотки9-на вход вольтметра 15 и второй вход измерител 13. С выходов аналогового сигнала вольтмет- ров 14 и 15 сигналы в виде посто нного во времени напр жени поступают соответственно на первый и второй входы делител 18, где происходит деление Е/Е0. Сигнал, пропорциональный фазовому углу (меж- ду Е и Ео), с выхода измерител 13 подаетс на функциональный преобразователь 17. На входы перемножител 19 поступают сигналы с преобразовател 17 (пропорциональный ) и с делител 18. С выхода перемножител 19 сигнал, равный по величине мнимой составл ющей Е( (ImE (E/Eo).sin (fb ), подаетс на вольтметр 20.winding 7 through the switch 16 is fed to the input of the voltmeter 14 and to the first input of the meter 13, and the EMF E0 winding 9 to the input of the voltmeter 15 and the second input of the meter 13. arrive respectively at the first and second inputs of the divider 18, where the division of E / E0. The signal proportional to the phase angle (between E and Eo) from the output of the meter 13 is fed to the functional converter 17. The inputs of multiplier 19 receive signals from the converter 17 (proportional) and from the divider 18. From the output of the multiplier 19, the signal is equal to the imaginary component E ((ImE (E / Eo). sin (fb)) is applied to a voltmeter 20.

Далее измен ют амплитуду и частоту с. посто нным шагом ДГ возбуждающего магнитного потока при помощи перестраиваемого генератора 10 (контроль по амперметру 11 и частотомеру 12), поддержива заданное значение амплитуды Е. При этом каждый раз измер ют величину мнимой составл ющей Е вольтметром 20. Значение частоты f0 опоедел ют пои условие максимума мнимой сог звл тщей Е, затем фиксируют частоту 0. После этого из- мен ют число витков измерительной обмотки 8 регул тором до момента, когда показани измерител 13 разности фаз стану равными 31,43°. При этом фиксируют поло кение регул тора 21, измер ют ампли- туду разностной ЭДС Ер вольтметром 14 и амплитуду ЭДС Ео вольтметром 15. Затем перевод т переключатель 16 в положение б и вольтметром 14 измер ют амплитуду дополнительной ЭДС Ед. Далее определ - юг относительную магкитную проницаемость уМг. радиус П и удельную электрическую проводимость а по формулам;Next, the amplitude and frequency are changed. constant step DG excitation magnetic flux using a tunable generator 10 (control on ammeter 11 and frequency meter 12), maintaining the set value of amplitude E. In this case, each time measure the value of the imaginary component of E with a voltmeter 20. The value of frequency f0 decides the maximum condition imaginary coherence E, then fix the frequency 0. After that, the number of turns of the measuring winding 8 is changed by the regulator until the readings of the meter 13 of the phase difference to the mill are 31.43 °. In this case, the position of the regulator 21 is fixed, the amplitude of the differential EMF Ep is measured with a voltmeter 14 and the amplitude of the EMF Eo with a voltmeter 15. Then switch 16 is switched to the position b and a voltmeter 14 measures the amplitude of the additional emf Unit. Further, the south determines the relative magnetic permeability of yMg. radius P and electrical conductivity and according to the formulas;

1,38147 Ег 1.38147 Er

:Р.:R.

Изобретение позвол ет повысить точность и информативность определени электрофизических параметров цилиндрических провод щих изделий за счет определени также одновреме-нно и радиуса издели бесконтактным методом, что особенно важно в случа х, когда радиус издели неизвестен, неодинаков по длине издели или нет возможности определить его контактным методом.The invention makes it possible to increase the accuracy and informativeness of determining the electrophysical parameters of cylindrical conductive products by also determining the product radius simultaneously with the contactless method, which is especially important in cases when the product radius is not known, varies along the product length or it is impossible to determine it by the contact method. .

Claims

The method of determining the electrophysical parameters of cylindrical conductive products, which consists in creating an exciting alternating magnetic flux inducing a eddy current in a monitored product using a eddy current transducer to set the specified amplitude of the magnetic flux through the cross section of the product determined through the normalized value of the EMF Ј Е / Ео, where Е - emf of eddy current transducer in operating mode, E0 - emf in idling mode, change amplitude and frequency f assuming the magnitude of the amplitude E, the value of the frequency t f0 obtained under certain conditions is used to determine the specific electrical conductivity and magnetic permeability of the product, characterized in that, in order to improve the accuracy and informativity, the radius R of the cylindrical product, the frequency f0 is determined under the condition of the maximum imaginary co-unit E, an additional EMF U, anti-phase EMF Е0, is obtained, the differential PDS Ep E - U, ene amplitude U is set phase angle between E0 and Ep equal to 31,43 °, measured values U, Ep and Eo, after which the determined relative permeability qm, the radius R and the electric conductivity and the formulas

1.38147 Ep.

ftr Eo-Ej

K Re Vi - U / Eo "579428.4 Eo

about

EP where RC, is the radius of the secondary volume of the current converter 1.

R. Rc f- | U / Eo;

a 579428.4 b

Ep to rc

where Re is the radius of the secondary winding of the eddy current transducer.

L

GALAIN-KZЈP1

ft rimTjir n iii BfJ - j.

sni

L

J

22

41

j.

sni

L

J