UA54354C2 - Method for testing powder materials by eddy currents - Google Patents

Method for testing powder materials by eddy currents Download PDF

Info

Publication number
UA54354C2
UA54354C2 UA2002129690A UA2002129690A UA54354C2 UA 54354 C2 UA54354 C2 UA 54354C2 UA 2002129690 A UA2002129690 A UA 2002129690A UA 2002129690 A UA2002129690 A UA 2002129690A UA 54354 C2 UA54354 C2 UA 54354C2
Authority
UA
Ukraine
Prior art keywords
coil
sampler
measuring
measuring coil
samples
Prior art date
Application number
UA2002129690A
Other languages
Ukrainian (uk)
Inventor
Volodymyr Sergiiov Khandetskyi
Volodymyr Ivanovych Redko
Olena Moiseivna Shembel
Petro Yakovych Novak
Original Assignee
Subsidiary Entpr With Foreign
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Subsidiary Entpr With Foreign filed Critical Subsidiary Entpr With Foreign
Priority to UA2002129690A priority Critical patent/UA54354C2/en
Priority to PCT/UA2003/000022 priority patent/WO2004051254A1/en
Publication of UA54354C2 publication Critical patent/UA54354C2/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R27/00Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/26Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
    • G01R27/2617Measuring dielectric properties, e.g. constants
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
    • G01N27/90Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws using eddy currents
    • G01N27/9073Recording measured data
    • G01N27/9086Calibrating of recording device
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N2033/0091Powders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22Fuels, explosives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/10Fuel cells with solid electrolytes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

The proposed method for testing powder materials by eddy currents consists in placing the material sample to be tested into a cylindrical sampler made of insulating material, creating alternating magnetic field for generating eddy currents in the sample, and measuring the impedance of the measuring coil at different frequencies and at two different distances between the end surface of the measuring coil and the surface of the sample. The first of the said distances exceeds the double radius of the measuring coil. The second distance is equal to the thickness of the base of the sampler. Inside of the measuring coil, a compensating coil is arranged coaxially. From the results of the measurements of the impedance at the said distances between the end surface of the measuring coil and the surface of the sample, and at the presence and absence of load in the circuit of the measuring coil, the introduced resistance of the measuring coil is determined that is reduced to the inductive reactance of the coil. The said measurement procedure is repeated at different values of the thickness of the material sample layer and different frequencies of the magnetic field in the sampler. The measurement data are compared with consideration for correcting effect of the compensating coil that is determined from the change of the measurement results when changing the tested material sample in the sampler. The comparison results are used for determining the working frequency at which the testing of a series of the powder material samples will be accomplished as well as for determining the conductivity of the material in testing at the working frequency. The present invention provides the possibility to enhance the reliability of the measurement results when measuring conductivity of powder materials.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, зокрема до галузі виміру електричних властивостей 2 порошкоподібних матеріалів, які використовуються при виробництві хімічних джерел струму, і стосується способу вимірювання чи контролю їх електропровідності.The invention relates to the electrical engineering industry, in particular to the field of measuring the electrical properties of 2 powdered materials used in the production of chemical current sources, and relates to a method of measuring or controlling their electrical conductivity.

Відомі пристрої для виміру електричного опору гранульованих середовищ, наприклад зерна, контактним способам: наприклад патенти Японії УР 3048006826294764А "Вимірювач вологості зерна з виміром опору"Known devices for measuring the electrical resistance of granular media, such as grain, by contact methods: for example, Japanese patents UR 3048006826294764A "Grain moisture meter with resistance measurement"

Зайаке Топіпіко і ін. від 05.06.200Ор.; ОР. 3048377824058143 "Прилад для виміру вологості зерна", Капеко 70 Айіго і ін. від 05.06.200Ор; патент США 5 6076396А "Давач вологості", ЮОадаснпнапгпі і ін. від 20.06.200О0р.Zayake Topipiko and others. from 05.06.200 Or.; OP. 3048377824058143 "Device for measuring grain moisture", Capeko 70 Ayigo, etc. from 05.06.200OR; US patent 5 6076396A "Humidity sensor", YuOadasnpnapgpi and others. from 20.06.200O0r.

У опатенті ОР 304800682694764А між роликами, що виконують також роль електродів, послідовно пропускаються зерна. Величина вологості кожного зернятка визначається на основі вимірюваного значення електричного опору зернятка, в момент його дроблення під тиском.In patent OP 304800682694764A, grains are sequentially passed between the rollers, which also act as electrodes. The amount of moisture of each grain is determined on the basis of the measured value of the electrical resistance of the grain at the time of its crushing under pressure.

У патенті УР 3048377824058143А у вимірювальному контурі А включений логарифмуючий діод. На виході 19 контуру А визначається електричний опір зерен, що переміщаються між роликами, які виконують також роль електродів. Цей опір перетворюється в напругу і піддається логарифмічному перетворенню. Для визначення вологості використовується еталонний контур В.In patent UR 3048377824058143A, a logarithmic diode is included in the measuring circuit A. At output 19 of circuit A, the electrical resistance of the grains moving between the rollers, which also act as electrodes, is determined. This resistance is converted into voltage and subjected to a logarithmic transformation. Reference circuit B is used to determine humidity.

Загальним недоліком розглянутих вище патентів є невисока точність вимірювання, тому що зерна відрізняються за розмірами, формою і механічними характеристиками, при цьому невідомою залишається площа контакту електродів і зерна. Свій внесок у загальну погрішність виміру дає також мінливість контактного опору, який залежить від форми зерна, його положення між роликами-контактами, міцності і вологості кожної зернини.The general drawback of the patents discussed above is the low accuracy of the measurement, because the grains differ in size, shape and mechanical characteristics, while the contact area between the electrodes and the grain remains unknown. The variability of the contact resistance, which depends on the shape of the grain, its position between the contact rollers, the strength and moisture content of each grain, also contributes to the overall measurement error.

Методи контролю, описані в патентах, застосовуються для гранульованих матеріалів з досить великими зернами. Вони непридатні для дрібнодисперсних порошкоподібних матеріалів типу, сажі чи графіту, розмір с частинок яких не перевищує кілька десятків мікрометрів. Ге)The control methods described in the patents are used for granular materials with fairly large grains. They are unsuitable for finely dispersed powdery materials such as carbon black or graphite, whose particle size does not exceed a few tens of micrometers. Gee)

У патенті О5 6076396А - для контролю вологості зерна чи інших гранульованих матеріалів розташованих у циліндричному пробовідбірнику використовуються два ізольованих друг від друга, спіралевидних електроди, які контактують із гранульованим матеріалом. Електроди з'єднані з вимірювальною схемою.In patent O5 6076396A, two spiral electrodes, isolated from each other and in contact with the granular material, are used to control the moisture content of grain or other granular materials located in a cylindrical sampler. The electrodes are connected to the measuring circuit.

Недоліком цього патенту, як і загальним недоліком контактних вимірів гранульованих і порошкоподібних З матеріалів є відсутність надійного і стабільного омічного контакту електроду з матеріалом, залежність (0 контактного опору від зусилля прижиму електроду до поверхні проби. У патенті США 5 5859537А "Електрохімічний датчик для дослідження корозії й адгезії пофарбованих металевих структур", ЮОамії Сиу О, і о ін., від 12.01.1999р. досліджуються спектри імпедансу двох і трьохелектродних контактних давачів, чуттєвих до «І водопоглинання і корозії. 3о Електрохімічні спектри імпедансів досліджуємих матеріалів залежать від типу датчиків. Використовувалися о золоті, платинові, нікелеві і вуглецеві електроди. У матеріалах патенту відзначається, що на відміну від металевих, використання вуглецевих електродів не дозволяє однозначно відновлювати імпедансний спектр.The shortcoming of this patent, as well as the general shortcoming of contact measurements of granular and powdered Z materials, is the lack of reliable and stable ohmic contact between the electrode and the material, the dependence (0) of the contact resistance on the pressure of the electrode against the sample surface. In US patent 5 5859537A "Electrochemical sensor for corrosion research and adhesion of painted metal structures", YuOamii Siu O, et al., dated 12.01.1999, investigated the impedance spectra of two- and three-electrode contact sensors sensitive to "I water absorption and corrosion. 3o Electrochemical impedance spectra of the investigated materials depend on the type of sensors. They were used about gold, platinum, nickel and carbon electrodes.The patent materials note that unlike metal electrodes, the use of carbon electrodes does not allow unambiguous restoration of the impedance spectrum.

Низька повторюваність результатів. Розбіжності в результатах автори патенту пояснюють зокрема тим, що « частинки графіту в матеріалі електроду оточені ізолюючим епоксидним полімером (сполучним), при цьому З 50 утворюється безліч ізолюючих прошарків між провідними зернами. с У випадку контактного виміру провідності порошкоподібних матеріалів кількість частинок порошку, їх з» загальна площа поверхні, що контактує з електродом від досліду до досліду міняється, вносячи значну похибку у результати виміру, навіть якщо щільність матеріалу підтримувати постійною.Low repeatability of results. The authors of the patent explain the discrepancies in the results, in particular, by the fact that "graphite particles in the electrode material are surrounded by an insulating epoxy polymer (binder), while with 50, many insulating layers are formed between the conductive grains. c In the case of contact measurement of the conductivity of powdered materials, the number of powder particles, their total surface area in contact with the electrode varies from experiment to experiment, introducing a significant error in the measurement results, even if the density of the material is kept constant.

Тому доцільно для виміру електропровідності порошкоподібних матеріалів використовувати безконтактні методи, які використовуються для контролю різноманітних матеріалів. і-й Як представника класу безконтактних електроємносних методів розглянемо патент Німеччини ОЕ «» 19833331А1 "Давач вологості шару матеріалу, Вгапаейк А і ін., від 10.02.2000р. Давач містить два рівнобіжних електричних провідники, підключених кабелем до вимірювального приладу, що вимірює о діелектричну проникність, і забезпечує вимір без контакту з матеріалом шару, для чого обидва електричних с 20 провідника покриті ізолюючим шаром, а з боку, протилежного контрольованому шару, екрановані від електромагнітних перешкод металевим екраном. т» Недоліками безконтактного електроємнісного методу і, зокрема, даного патенту, відповідно до задачі контролю порошкоподібних матеріалів є наступні.Therefore, it is advisable to use non-contact methods for measuring the electrical conductivity of powdered materials, which are used to control various materials. i-th As a representative of the class of non-contact capacitive methods, we will consider the German patent OE "" 19833331A1 "Sensor of humidity of a layer of material, Vgapaeik A, etc., dated February 10, 2000. The sensor contains two parallel electric conductors connected by a cable to a measuring device that measures the dielectric permeability, and provides measurement without contact with the material of the layer, for which both electrical conductors 20 are covered with an insulating layer, and on the side opposite to the controlled layer, they are shielded from electromagnetic interference with a metal screen. according to the task of controlling powdery materials are the following.

По-перше, результати вимірів електричних властивостей шару матеріалу залежить від геометричних 29 розмірів, діелектричної проникності і тангенса кута діелектричних втрат ізолюючої прокладки, розташованої міжFirst, the results of measurements of the electrical properties of the material layer depend on the geometric 29 dimensions, dielectric constant, and tangent of the dielectric loss angle of the insulating gasket located between

ГФ) електродом і поверхнею шару матеріалу. Діелектричні властивості прокладки установити досить складно, тому що вони , як правило, змінюються з частотою. Якщо властивості прокладки точно не встановлені, але о залишаються незмінними від досліду до досліду, можна робити відносні виміри, порівнюючи досліджувані матеріали один з одним : абсолютні виміри, що дозволяють, наприклад, визначити питому електричну 60 провідність контрольованого матеріалу на даній частоті змінного поля, можливі тільки з використанням еталона.HF) electrode and the surface of the material layer. It is quite difficult to establish the dielectric properties of the gasket, because they, as a rule, change with frequency. If the properties of the gasket are not precisely established, but remain unchanged from experiment to experiment, relative measurements can be made by comparing the tested materials with each other: absolute measurements, which allow, for example, to determine the specific electrical conductivity of the controlled material at a given frequency of the alternating field, are possible only using the standard.

Другий недолік стосується найбільше часто вживаних конструкцій накладних конденсаторів, електроди яких розташовані в одній площині, тобто компланарні. Такі конденсатори забезпечують можливість контролю при однобічному доступі до об'єкту контролю, що є важливою технологічною перевагою. Однак, якщо, наприклад, контрольований порошкоподібний матеріал знаходиться в пробовідбірнику, що представляє собою діелектричну бо склянку, встановлену на накладний конденсатор, то силові лінії потенційного електричного поля конденсатора в значній мірі будуть замикатися через дно склянки. Напруженість поля в матеріалі буде значно послаблена.The second disadvantage concerns the most frequently used designs of overhead capacitors, the electrodes of which are located in the same plane, that is, coplanar. Such capacitors provide the possibility of control with unilateral access to the object of control, which is an important technological advantage. However, if, for example, the controlled powdery material is in a sampler, which is a dielectric beaker mounted on an overhead capacitor, then the lines of force of the potential electric field of the capacitor will be largely closed through the bottom of the beaker. The field strength in the material will be significantly weakened.

Перераховані вище недоліки безконтактного електроємнісного методу не властиві безконтактному вихорострумовому методу контролю, де в якості зондувального використовується вихрове магнітне полеThe disadvantages of the non-contact capacitive method listed above are not inherent in the non-contact eddy current control method, where a eddy magnetic field is used as a probe

Котушки індуктивності.Inductance coils.

Близькими по технічній сутності до пропонованого винаходу є: патент США 05 4303885 "Багаточастотний вихорострумовий прилад і метод", Оамізв, еаї., від 01.12.1981р; патент США 5 5077525 "Безелектродний давач провідності із змінюємою поверхнею", У/езі еї аї., від 31.12.1991р.; патент США 05 5889401 "Метод і апаратура для визначення товщин декількох шарів, розташованих на підкладці", дог ааїіп, еї. аї., від 30.03.1999р; /о патент США З 6288536 "Вихорострумовий давач", Мапа), еї. а!., від 11.09.2001р.Close in technical essence to the proposed invention are: US patent 05 4303885 "Multi-frequency eddy current device and method", Oamizv, eai., dated 01.12.1981; US patent 5 5077525 "Electrodeless conductivity sensor with a changing surface", U/ezi ei ai., dated 12/31/1991; US patent 05 5889401 "Method and apparatus for determining the thickness of several layers located on a substrate", dog aaiip, ei. AI., dated 30.03.1999; /o US patent Z 6288536 "Eddy current transmitter", Mapa), ei. a!., from 11.09.2001

У патенті 5 4303885 вихорострумовий метод використовується для проведення абсолютних і диференційних вимірів параметрів несуцільностей. Збудження магнітного поля вихорострумового давача (котушки індуктивності) здійснюється на ряді частот. Значення імпедансу давача, виміряного на цих частотах, використовується для виявлення параметрів несуцільностей і корекції впливу заважаючих факторів, наприклад зміни відстані між давачем і поверхнею об'єкта контролю.In patent 5 4303885, the eddy current method is used for absolute and differential measurements of discontinuity parameters. Excitation of the magnetic field of the eddy current sensor (inductance coil) is carried out at a number of frequencies. The sensor impedance value measured at these frequencies is used to detect discontinuity parameters and correct the influence of interfering factors, such as changes in the distance between the sensor and the surface of the control object.

Перевагою методу є багаточастотний режим роботи, що дозволяє одержати більше інформації про досліджуваний об'єкт. Однак безпосереднє застосування цього методу для контролю порошкоподібних матеріалів натрапляє на серйозні труднощі, тому що порошок, який представляє собою сукупність провідних частинок, які частково контактують між собою, а частково розділені повітряними прошарками, в електричному відношенні можна представити у виді складної резистивно-ємнісної, розподіленої в просторі еквівалентної схеми з випадковими зв'язками. Частотні характеристики такої схеми мають випадковий характер і використання тільки зміни частоти магнітного поля, що зондує матеріал явно недостатньо.The advantage of the method is the multi-frequency mode of operation, which allows obtaining more information about the object under study. However, the direct application of this method for the control of powdery materials encounters serious difficulties, because the powder, which is a collection of conductive particles that are partially in contact with each other and partially separated by air gaps, can be represented electrically in the form of a complex resistive-capacitive, distributed in the space of an equivalent circuit with random connections. The frequency characteristics of such a circuit are random, and the use of only a change in the frequency of the magnetic field that probes the material is clearly insufficient.

У патенті ОЗ 5077525 безелектродний давач провідності рідини включає схему для генерування змінного первинного магнітного поля, котушку індуктивності, що здійснює вимірювання провідності шляхом фіксації сч Вторинного магнітного поля, яке наводиться вихровими струмами, збудженими в рідині первинним магнітним полем. Датчик містить еластичну мембрану з вулканізованої гуми, що відділяє його від поверхні рідини. і)In patent OZ 5077525, the electrodeless transmitter of liquid conductivity includes a circuit for generating a variable primary magnetic field, an inductance coil that performs conductivity measurements by fixing the secondary magnetic field, which is induced by eddy currents excited in the liquid by the primary magnetic field. The sensor contains an elastic membrane made of vulcanized rubber, which separates it from the surface of the liquid. and)

Достоїнством цього датчика, що має явно виражений технологічний характер, є те, що здійснюючи вібрацію мембрани можна очистити її поверхню від осаду, що утворюється. Датчик є таким чином самоочисним.The advantage of this sensor, which has a clearly expressed technological nature, is that by vibrating the membrane, you can clean its surface from the resulting sediment. The sensor is thus self-cleaning.

Аналогічним чином можна здійснювати і вимірювання електропровідності порошків. «г зо Недоліком датчика є те, що внаслідок еластичності мембрани зовнішня поверхня контрольованої рідини, чи, наприклад, порошкоподібного матеріалу, може відрізнятися від плоскої. Це не дозволяє застосувати існуючі о розрахункові моделі для визначення абсолютного значення електричної провідності; тут можливі тільки відносні с виміри однакових по щільності й обсягу проб матеріалу.In a similar way, it is possible to measure the electrical conductivity of powders. The disadvantage of the sensor is that, due to the elasticity of the membrane, the outer surface of the controlled liquid, or, for example, of a powdery material, may differ from a flat one. This does not allow the application of existing calculation models to determine the absolute value of electrical conductivity; only relative c measurements of material samples of the same density and volume are possible here.

У патенті 05 5889401 розглянутий метод вихорострумового контролю як мінімум одного шару, « зв розташованого на підкладинці. Як мінімум або шар, або підкладинка проводять електричний струм. Як джерело ю первинного поля і вимірювач вторинного поля, утвореного вихоровими струмами, наведеними в провідному шарі чи підкладинці, використовується параметричний вихорострумовий давач (котушка індуктивності). Первинне магнітне поле генерується як мінімум на двох частотах. Виміряються електромагнітні властивості підкладінки і шару, які використовуються для визначення товщини шару. «In patent 05 5889401, the method of eddy current control of at least one layer, located on the substrate, is considered. At a minimum, either the layer or the substrate conducts an electric current. A parametric eddy current transducer (inductance coil) is used as a source of the primary field and a measurer of the secondary field formed by eddy currents induced in the conductive layer or substrate. The primary magnetic field is generated at least at two frequencies. The electromagnetic properties of the substrate and the layer are measured, which are used to determine the thickness of the layer. "

Перевагою методу описанного в патенті ОЗ 5889401 є двочастотний режим роботи вихорострумового пт») с давана. Однак, як уже відзначалося вище, при аналізі патенту 05 4303885, наявність тільки багаточастотного режиму є недостатнім для виміру електропровідності порошкоподібного матеріалу. ;» У патенті 5 6288536 запропонований вихорострумовий давач, що має вимірювальну котушку індуктивності, яка живиться змінним струмом, і вимірювальний ланцюг. Для компенсації впливу змін температури навколишнього середовища на імпеданс вимірювальної котушки використовується компенсаційна котушка, що, с як і вимірювальна, має циліндричну форму і розташована соосно вимірювальній котушці. Поля вимірювальної і компенсаційної котушок ортогональні одне одному. о Перевагою даного винаходу є використання додаткової котушки, що дозволяє одержати незалежний сигнал, оо який використовується для компенсації заважаючого фактора, у даному випадку зміни температури 50о навколишнього середовища. о Недоліком цього датчика є наявність взаємозв'язку між полями вимірювальної і компенсаційної котушок. Це ї» приводить до того, що сигнал компенсаційної котушки залежить також і від інформаційного сигналу вимірювальної котушки. В результаті знижується чутливість вихорострумового давача.The advantage of the method described in patent OZ 5889401 is the two-frequency mode of operation of the eddy current pt") with given. However, as already noted above, when analyzing patent 05 4303885, the presence of only a multi-frequency mode is insufficient for measuring the electrical conductivity of a powdered material. ;" Patent 5 6288536 proposes an eddy current sensor having an AC-powered inductance measuring coil and a measuring circuit. To compensate for the effect of environmental temperature changes on the impedance of the measuring coil, a compensating coil is used, which, like the measuring coil, has a cylindrical shape and is located coaxially with the measuring coil. The fields of the measuring and compensation coils are orthogonal to each other. The advantage of this invention is the use of an additional coil, which allows you to receive an independent signal, which is used to compensate for the interfering factor, in this case, a change in temperature of 50o of the environment. o The disadvantage of this sensor is the presence of a relationship between the fields of the measuring and compensating coils. This leads to the fact that the signal of the compensation coil also depends on the information signal of the measuring coil. As a result, the sensitivity of the eddy current sensor decreases.

Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого винаходу є патент США 5 6479990 "Вихорострумовий давач для аналізу досліджуваного об'єкту і метод його роботи)), Меапіком, еї аї, від 12.11.2002р.The closest technical essence to the proposed invention is the US patent 5 6479990 "Eddy current sensor for the analysis of the object under study and the method of its operation)), by Meapik, ei ai, dated 11.12.2002.

Ф) Вихорострумовий давач містить вимірювальну і компенсаційну котушки, а також вимірювальний ланцюг і ка служить для визначення властивостей матеріалу досліджуваного об'єкту чи його геометричних параметрів.F) The eddy current sensor contains measuring and compensating coils, as well as a measuring circuit and is used to determine the properties of the material of the object under study or its geometric parameters.

Принцип роботи давача включає розташування об'єкту на заданій відстані від вимірювальної і компенсаційної бо котушок, вимір імпедансу вимірювальної котушки на першій і другій заданих частотах, розрахункове визначення властивостей матеріалу на основі результатів вимірювань а також геометричних параметрів об'єкту. Розрахунки грунтуються на виміряних значеннях імпедансу, включаючи компенсацію температурного впливу на вимірювальну котушку з використанням компенсаційної котушки. Компенсаційна котушка просторово менше ніж вимірювальна і розташована всередині вимірювальної котушки, співвісно з нею. Принцип розміщення 65 компенсаційної котушки практично забезпечує незалежність її імпедансу від досліджуємого об'єкту. Геометричні форми котушок ідентичні. Температурна компенсація полягає у відніманні комплексного імпедансу компенсаційної котушки з комплексного імпедансу вимірювальної котушки. Для визначення властивостей матеріалу, а також геометричних параметрів об'єкту спочатку об'єкт розташовується від вимірювальної котушки на відстані, що перевищує її подвійний радіус, при цьому визначається імпеданс котушки. Потім об'єкт наближається до вимірювальної котушки і розташовується на відстані, меншій подвійного радіуса котушки, і знову визначається її імпеданс. На основі отриманих значень, визначених на кожній з частот контролю, розраховуються властивості матеріалу, а також геометричні параметри об'єкта.The principle of operation of the sensor includes the location of the object at a given distance from the measuring and compensating coils, the measurement of the impedance of the measuring coil at the first and second set frequencies, the calculated determination of the material properties based on the measurement results and the geometrical parameters of the object. Calculations are based on measured impedance values, including compensation for the temperature effect on the measuring coil using a compensation coil. The compensating coil is spatially smaller than the measuring coil and is located inside the measuring coil, coaxial with it. The principle of placement of the compensation coil 65 practically ensures the independence of its impedance from the investigated object. The geometric shapes of the coils are identical. Temperature compensation consists in subtracting the complex impedance of the compensation coil from the complex impedance of the measuring coil. To determine the properties of the material, as well as the geometric parameters of the object, first the object is located from the measuring coil at a distance that exceeds its double radius, while the impedance of the coil is determined. Then the object approaches the measuring coil and is located at a distance less than twice the radius of the coil, and its impedance is determined again. Based on the obtained values determined at each of the control frequencies, the properties of the material, as well as the geometric parameters of the object, are calculated.

Основною перевагою даного способу, у порівнянні з попереднім, є використання двох частот контролю, що дозволяє робити виміри при різних глибинах проникнення поля в матеріал. Тим самим це дає змогу деякою 7/0 Мірою враховувати геометричні параметри системи давач - об'єкт контролю при розрахунку, наприклад, електропровідності матеріалу контрольованого об'єкту.The main advantage of this method, compared to the previous one, is the use of two control frequencies, which allows measurements to be made at different depths of field penetration into the material. Thereby, it enables some 7/0 Measure to take into account the geometrical parameters of the sensor-object of control system when calculating, for example, the electrical conductivity of the material of the controlled object.

Основними недоліками даного способу і вихорострумового давача відносно контролю порошкоподібних матеріалів є: недостатня кількість робочих частот, що не дозволяє визначити зміну градієнта частотної характеристики складової імпедансу вимірювальної котушки. Це не дає змоги усунути неоднозначність /5 результатів виміру. Крім того, як уже згадувалось вище, виміри властивостей порошків тільки з варіацією частоти не дають надійної інформації про ці властивості.The main disadvantages of this method and the eddy current sensor in relation to the control of powdered materials are: an insufficient number of operating frequencies, which does not allow determining the change in the gradient of the frequency characteristic of the impedance component of the measuring coil. This does not make it possible to eliminate the ambiguity /5 of the measurement results. In addition, as already mentioned above, measurements of powder properties only with frequency variation do not provide reliable information about these properties.

В основу винаходу поставлена задача одержання достовірних результатів виміру абсолютних значень електричної провідності порошкоподібних матеріалів на даній частоті і відбраковування матеріалів за отриманим значенням електропровідності.The basis of the invention is the task of obtaining reliable results of measuring the absolute values of electrical conductivity of powdered materials at a given frequency and rejecting materials based on the obtained value of electrical conductivity.

Поставлена задача досягається тим, що в способі вихорострумового контролю порошкових матеріалів, що включає розташування досліджуваного матеріалу в пробовідбірнику з діелектрика, який має форму циліндра, збудження зондуючого вихрового магнітного поля і вимір імпедансу вимірювальної котушки на декількох частотах при двох різних відстанях між поверхнею матеріалу в пробовідбірнику і робочим торцем вимірювальної котушки, причому перша відстань перевищує її подвійний радіус, розташування всередині вимірювальної сч ов Котушки, співвісно з нею компенсаційної котушки, що має ту ж форму, відповідно до винаходу друга відстань установлюється рівною товщині основи пробовідбірника, за результатами вимірів при двох відстанях для, і) відповідно ненавантаженої і навантаженої котушки визначають внесений у вимірювальну котушку активний опір, нормований до її власного реактивного опору, повторюють цей процес при різній товщині шару порошкового матеріалу в пробовідбірнику для кожної частоти зондуючого поля, порівнюють отримані результати між собою з «г зо урахуванням коригуючого впливу компенсаційної котушки, обумовленого при зміні проби матеріалу в пробовідбірнику, за результатами порівняння знаходять робочу частоту, на якій роблять масові виміри проб, юю визначають абсолютну електричну провідність порошкового матеріалу на робочій частоті, проводять со відбраковування проб матеріалу за цим параметром.The task is achieved by the fact that in the method of eddy current control of powder materials, which includes the location of the tested material in a dielectric sampler that has the shape of a cylinder, the excitation of the probing eddy magnetic field and the measurement of the impedance of the measuring coil at several frequencies at two different distances between the surface of the material in the sampler and the working end of the measuring coil, and the first distance exceeds its double radius, the location inside the measuring coil of the coil, the compensating coil coaxial with it, which has the same shape, according to the invention, the second distance is set equal to the thickness of the sampler base, according to the results of measurements at two distances for, i) respectively, the unloaded and loaded coil determine the active resistance introduced into the measuring coil, normalized to its own reactive resistance, repeat this process at different thicknesses of the layer of powder material in the sampler for each frequency of the probing field i, compare the obtained results with each other with "g" taking into account the corrective effect of the compensation coil caused by changing the material sample in the sampler, based on the results of the comparison, find the operating frequency at which the mass measurements of the samples are made, determine the absolute electrical conductivity of the powder material at the operating frequency, material samples are rejected according to this parameter.

З даної партії взірців порошкових матеріалів, для яких проводиться вимірювання провідності та « відбракування довільним чином вибирають перший випробний взірець дослідження якого здійснюють з ю використанням трьох різних товщин шару цього матеріалу в пробовідбірнику.From this batch of samples of powder materials, for which conductivity measurement and rejection are carried out, the first test sample is arbitrarily selected, the study of which is carried out using three different thicknesses of the layer of this material in the sampler.

На ряді дискретних частот визначають внесені опори вимірювальної котушки для мінімальної товщини шару матеріалу, отримані значення запам'ятовують, визначають коригувальні впливи на тих же частотах з використанням компенсаційної котушки і повторюють цей процес для середньої і максимальної товщини шарів. «At a number of discrete frequencies, the introduced resistances of the measuring coil for the minimum thickness of the material layer are determined, the obtained values are memorized, the corrective effects are determined at the same frequencies using a compensating coil, and this process is repeated for the average and maximum thickness of the layers. "

У якості робочої вибирають частоту, на якій різниці між скоректованими внесеними опорами вимірювальної з с котушки для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів позитивні, і в максимально близькі між собою, при цьому перевага віддається найбільшим значенням внесеного опору. ;» Обумовлені різниці повинні відрізнятися не більш, ніж у три рази.The operating frequency is chosen as the frequency at which the differences between the corrected input resistances of the measuring coil for the maximum and average, as well as the average and minimum layer thicknesses are positive and as close as possible to each other, while the largest value of the input resistance is preferred. ;" Conditional differences should differ no more than three times.

Товщини шарів порошкового матеріалу в пробовідбірнику вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіусуThe thicknesses of the layers of powder material in the sampler are chosen in the range from 0.1 to 0.5 radius

Вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною. с Усі зразки даної партії, що залишилися, контролюють на робочій частоті з використанням шару середньої товщини. ве За значеннями внесених опорів вимірювальної котушки для шару середньої товщини, скорегованих за 2) допомогою компенсаційної котушки, а також з урахуванням геометричних параметрів вимірювальної котушки, 5р товщини шару матеріалу в пробовідбірнику і робочої частоти визначають абсолютну електричну провідність о кожного взірця порошкового матеріалу на цій частоті. ї» Відбракування взірців здійснюють по величині абсолютної електричної провідності матеріалу щодо середнього значення для всієї партії, причому, зразки, що виявились за межами допуску, піддаються тій же процедурі дослідження, що і перший випраний взірець, але на робочій частоті, і остаточно відбраковуються, в Якщо виконуються вищезгадані умови для різниці внесених опорів. Якщо кількість взірців, електропровідність яких перебуває за межами допуску і які не задовольняють умовам для різниць внесених опорів перевищує 1095Measuring coil, the difference between the thicknesses is kept constant. c All remaining samples of this lot are monitored at the operating frequency using a layer of medium thickness. According to the values of the input resistances of the measuring coil for a layer of medium thickness, corrected by 2) using a compensation coil, as well as taking into account the geometrical parameters of the measuring coil, 5p of the thickness of the material layer in the sampler and the operating frequency, determine the absolute electrical conductivity o of each sample of powder material at this frequency . The rejection of samples is carried out according to the value of the absolute electrical conductivity of the material relative to the average value for the entire batch, moreover, the samples found outside the tolerance are subjected to the same research procedure as the first washed sample, but at the operating frequency, and are finally rejected, in If the aforementioned conditions for the difference of the input resistances are met. If the number of samples whose electrical conductivity is outside the tolerance limits and which do not satisfy the conditions for the differences of the introduced resistances exceeds 1095

Ф) від загального числа взірців, то, використовуючи весь масив взірців даної партії формують випробну групу ка взірців, в якій кожен взірець досліджують за процедурою, викладеною для першого випробного взірця, а нову робочу частоту визначають як середнє значення робочих частот для всіх взірців у групі, при цьому повторюють бо процедуру контролю і відбраковування взірців.Ф) from the total number of samples, then, using the entire array of samples of this batch, a test group of samples is formed, in which each sample is examined according to the procedure outlined for the first test sample, and the new operating frequency is determined as the average value of the operating frequencies for all samples in the group , while repeating the procedure of control and rejection of samples.

Радіус компенсаційної котушки задають у р раз менше радіуса вимірювальної котушки (р-1.5-2), частоту поля компенсаційної котушки вибирають у 4 раз більше робочої частоти (4-4-8), а робочий торець компенсаційної котушки розташовують на зменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з відстанню від робочого торця вимірювальної котушки. 65 Числа витків компенсаційної і вимірювальної котушок задають рівними, довжини котушок задають не перевищуючими їх діаметри, намотування котушок здійснюють упритул, при цьому з урахуванням діаметру проводу обмоток визначають функції впливу зазору вимірювальної і компенсаційної котушок.The radius of the compensating coil is set p times less than the radius of the measuring coil (p-1.5-2), the field frequency of the compensating coil is chosen 4 times greater than the operating frequency (4-4-8), and the working end of the compensating coil is placed at a distance reduced by P times to the nearest surface of the material layer in the sampler compared to the distance from the working end of the measuring coil. 65 The number of turns of the compensating and measuring coils is set equal, the lengths of the coils are set not exceeding their diameters, the winding of the coils is carried out closely, while taking into account the diameter of the winding wire, the function of the influence of the gap of the measuring and compensating coils is determined.

Після видалення чергового взірця порошкового матеріалу із пробовідбірника дно пробовідбірника механічно очищують, а виміри внесеного опору навантаженої компенсаційної котушки здійснюють розташувавши пробовідбірник без матеріалу на робочому торці компенсаційної котушки.After removing another sample of powder material from the sampler, the bottom of the sampler is mechanically cleaned, and measurements of the introduced resistance of the loaded compensating coil are carried out by placing the sampler without material on the working end of the compensating coil.

Вісь симетрії циліндричного пробовідбірника сполучають з віссю симетрії системи котушок, діаметр шару матеріалу в пробовідбірнику задають не менш, ніж у два рази перевищуючим діаметр вимірювальної котушки, при цьому корекцію здійснюють шляхом віднімання з відносного внесеного опору вимірювальної котушки відносного внесеного опору компенсаційної котушки, помноженого на коефіцієнт, що дорівнює добутку рг/д на 70 Відношення функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок.The axis of symmetry of the cylindrical sampler is connected to the axis of symmetry of the coil system, the diameter of the material layer in the sampler is set at least twice the diameter of the measuring coil, while the correction is carried out by subtracting from the relative introduced resistance of the measuring coil the relative introduced resistance of the compensating coil, multiplied by a factor , which is equal to the product rg/d by 70 The ratio of the functions of the influence of the gap and the inverse ratio of the inductances of the measuring and compensating coils.

При вимірах щільність матеріалу в пробовідбірнику підтримують на заданому рівні для всіх проб незалежно від товщини шарів. Порошкоподібний матеріал, що використовується для вимірів, класифікують по величині гранул.During measurements, the density of the material in the sampler is maintained at a given level for all samples, regardless of the thickness of the layers. The powdery material used for measurements is classified by the size of the granules.

Пропонований спосіб у порівнянні з прототипом дозволяє одержати достовірні результати виміру абсолютної електричної провідності порошкоподібних матеріалів на даній частоті і здійснити відпрацювання матеріалів за отриманим значенням електропровідності, здійснюючи виміри частотних характеристик внесеного імпедансу вимірювальної котушки для трьох товщин шару матеріалу, порівняння отриманих на кожній частоті значень між собою з урахуванням коригувального впливу з боку компенсаційної котушки, визначення робочої частоти, і абсолютної електропровідності матеріалу на цій частоті, відбраковування зразків матеріалу за цим параметром.The proposed method, in comparison with the prototype, makes it possible to obtain reliable results of measuring the absolute electrical conductivity of powdery materials at a given frequency and to carry out testing of materials according to the obtained value of electrical conductivity, by measuring the frequency characteristics of the introduced impedance of the measuring coil for three thicknesses of the material layer, comparing the values obtained at each frequency with each other taking into account the corrective effect of the compensation coil, the determination of the operating frequency, and the absolute electrical conductivity of the material at this frequency, the rejection of material samples according to this parameter.

Проведений заявником пошук по джерелах науково-технічної і патентної інформації, аналіз відібраних за результатами пошуку аналогів і прототипу показав, що пропонуємий спосіб вихорострумового контролю порошкоподібних матеріалів відповідає критеріям винаходу "новизна" і "технічний рівень".The search conducted by the applicant on the sources of scientific and technical and patent information, the analysis of the analogs and prototypes selected as a result of the search showed that the proposed method of eddy current control of powdery materials meets the criteria of the invention "novelty" and "technical level".

Сутність пропонованого способу пояснюється графіками, приведеними на Фіг.1 - 5. ГаThe essence of the proposed method is explained by the graphs shown in Fig. 1 - 5. Ha

Фіг.1. Залежність нормованої величини А/з векторного потенціалу магнітного поля витка у вільному просторі від відношення 2/К при р-К. Тут К - радіус витка, р і 2 - координати циліндричної системи координат. і9)Fig.1. Dependence of the normalized value A/z of the vector potential of the magnetic field of the coil in free space on the ratio 2/K at p-K. Here K is the radius of the turn, p and 2 are the coordinates of the cylindrical coordinate system. i9)

Фіг.2. Залежності Ке оф (6, 7) від параметра в- в есцо для трьох різних значень товщини пластини д4-1мм (крива 1), а-2мм (крива 2), д-Змм (крива 3); радіус вимірювальної котушки дорівнює К-7,25мм, відповідні - 20 значення с 2 дорівнюють: 0,27; 0,55 і 0,83. ьЕ ів)Fig. 2. Dependences of Ke of (6, 7) on the parameter v- v esco for three different values of the plate thickness d4-1mm (curve 1), a-2mm (curve 2), d-Zmm (curve 3); the radius of the measuring coil is equal to K-7.25 mm, the corresponding - 20 values of s 2 are equal to: 0.27; 0.55 and 0.83. Эе ив)

Фіг.3. Експериментальні залежності відносного, внесеного у вимірювальну котушку активного опору від со частоти для вихідного порошкоподібного матеріалу диоксиду марганцю для трьох товщин шару: а-1мм (1), а-2мм (2), а-Змм (3). «Fig. 3. Experimental dependences of the relative active resistance introduced into the measuring coil on the frequency of the initial powdery material of manganese dioxide for three layer thicknesses: a-1mm (1), a-2mm (2), a-Zmm (3). "

Фіг4. Схема розміщення пробовідбірника на системі котушок: 1 - корпус пробовідбірника; 2 - порожнина, у ю якій розташовується порошкоподібний матеріал; З - мембрана зі склопластику; 4 - шайби з діелектрика; 5 - кріпильні гвинти; 6 - витки вимірювальної котушки; 7 - витки компенсаційної котушки.Fig. 4. Scheme of placement of the sampler on the coil system: 1 - sampler body; 2 - a cavity in which the powdered material is located; C - fiberglass membrane; 4 - dielectric washers; 5 - fastening screws; 6 - turns of the measuring coil; 7 - turns of the compensation coil.

Фіг.5. Залежність нормованої величини А/5 векторного потенціалу магнітного пів витка у вільному просторі від відношення р/К при 2/К-0. Тут К - радіус витка; 27, р - координати циліндричної системи координат. «Fig. 5. Dependence of the normalized value A/5 of the vector potential of a magnetic half turn in free space on the ratio p/K at 2/K-0. Here K is the radius of the turn; 27, p - coordinates of the cylindrical coordinate system. "

Спосіб полягає в наступному. З партії взірців матеріалів, для яких проводиться вимірювання провідності та шщ с відбраковування, довільним чином вибирають для випробування перший взірець. Пробу порошкоподібного . матеріалу, попередньо зваживши, з урахуванням діаметра циліндричного пробовідбірника і необхідної товщини а першого шару, розміщують у пробовідбірнику. Пробовідбірник має форму короткого циліндра.The method is as follows. From the batch of samples of materials for which the conductivity measurement and rejection rate are measured, the first sample is randomly selected for testing. Sample powder. of material, pre-weighed, taking into account the diameter of the cylindrical sampler and the required thickness of the first layer, is placed in the sampler. The sampler has the shape of a short cylinder.

Здійснюють збудження зондуючого вихрового магнітного поля з використанням короткої циліндричноїThe probing vortex magnetic field is excited using a short cylindrical

Котушки індуктивності на першій частоті частотного діапазону. Ця котушка являє собою параметричний с вихорострумовий давач, тобто, одночасно є і збуджуючою і вимірювальною.Inductance coils at the first frequency of the frequency range. This coil is a parametric eddy current transducer, i.e., it is both exciting and measuring at the same time.

Вимір імпедансу вимірювальної котушки здійснюють при двох різних відстанях між найближчою до котушки те поверхнею шару матеріалу в пробовідбірнику і робочим торцем котушки. Перша відстань перевищує діаметр 2) котушки, при цьому матеріал практично не впливає на імпеданс котушки, вона є ненавантаженою. Більш 5р докладно це розглянуто в прикладі 1. На Фіг.1 показана залежність нормованої величини векторного потенціалу о котушки від відстані по нормалі до площини її першого витка.The measurement of the impedance of the measuring coil is carried out at two different distances between the surface of the layer of material in the sampler closest to the coil and the working end of the coil. The first distance exceeds the diameter 2) of the coil, while the material practically does not affect the impedance of the coil, it is unloaded. This is considered in more detail in example 1. Fig. 1 shows the dependence of the normalized value of the vector potential about the coil on the distance along the normal to the plane of its first turn.

Т» Для ненавантаженої котушки визначають її власні параметри, тобто її індуктивність і активний опір на частоті контролю (Го і Іо).T" For an unloaded coil, its own parameters are determined, that is, its inductance and active resistance at the control frequency (Go and Io).

Другу відстань установлюють рівною максимальній товщині основи пробовідбірника, тобто, фактично дв пробовідбірник установлюють на робочий торець вимірювальної котушки, при цьому вона є навантаженою. При цьому визначають індуктивність Її і активний опір г. На основі отриманих даних розраховують внесений у (Ф, вимірювальну котушку активний опір, нормований до її власного реактивного опору (ді /юІ0). Більш докладно ко цей процес описаний у прикладі 2,The second distance is set equal to the maximum thickness of the base of the sampler, that is, in fact, two samplers are set on the working end of the measuring coil, while it is loaded. At the same time, the inductance Я and the active resistance г are determined. Based on the obtained data, the active resistance introduced into (Ф, the measuring coil, normalized to its own reactive resistance (di /uI0) is calculated. This process is described in more detail in example 2,

Усередині вимірювальної котушки, співвісно з нею, розташовують компенсаційну котушку, що має ту ж бо форму. Радіус компенсаційної котушки задають у Р раз менше радіуса вимірювальної котушки (р-1.5-2), а частоту зондувального поля компенсаційної котушки вибирають у 4 раз більше частоти поля вимірювальної котушки. Робочий торець компенсаційної котушки розташовують на зменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з відстанню від робочого торця вимірювальної котушки.A compensating coil, having the same shape, is placed inside the measuring coil, coaxial with it. The radius of the compensating coil is set to P times less than the radius of the measuring coil (p-1.5-2), and the frequency of the probing field of the compensating coil is chosen to be 4 times greater than the frequency of the field of the measuring coil. The working end of the compensating coil is placed at a distance reduced by P times to the nearest surface of the material layer in the sampler compared to the distance from the working end of the measuring coil.

Виміри за допомогою вимірювальної і компенсаційної котушок здійснюються незалежно один від одного. 65 Вимір за допомогою вимірювальної котушки здійснюють, коли в пробовідбірнику розташований нормований по щільності шар досліджуємого порошкоподібного матеріалу, наприклад, мінімальної товщини. Виміри для цього шару проводять на ряді дискретних частот. Після цього пробовідбірник звільняють від порошку. Механічно, за допомогою щіточки очищають основу пробовідбірника від прилиплих до нього частинок порошку. Після цього роблять вимір компенсаційною котушкою на тих же дискретних частотах. Пробовідбірник, як це уже указувалося вище, виготовляють з діелектрика. Цей діелектрик повинен мати малий тангенс кута втрат у діапазоні метрових довжин хвиль і гарну міцність, тому що основа пробовідбірника повинна мати невелику товщину, щоб відстань від робочого торця вимірювальної котушки до поверхні матеріалу була мінімальною. Цим вимогам добре задовольняє, наприклад склотекстолит. Досліджуваний порошок, наприклад МпО 5, графіт, сажа та ін. затримується на нерівностях мікрорельєфу основи пробовідбірника у відкритих порах, "змазує" її поверхню. Як 7/0 показує досвід, цілком видалити його з поверхні основи не вдається, причому це справедливо для різних типів діелектрика, з якого виготовлялася основа пробовідбірника. Товщина цього дифузійного шару мала, але завдяки достатній провідності частинок і високій частоті контролю наявність цього дифузійного шару вносить відчутну похибку у результати вимірів.Measurements with the help of measuring and compensating coils are carried out independently of each other. 65 Measurement with the help of a measuring coil is carried out when a layer of the investigated powdered material, for example, of minimum thickness, is located in the sampler. Measurements for this layer are carried out at a number of discrete frequencies. After that, the sampler is freed from the powder. Mechanically, with the help of a brush, the base of the sampler is cleaned from particles of powder stuck to it. After that, a measurement is made with a compensation coil at the same discrete frequencies. As mentioned above, the sampler is made of dielectric. This dielectric must have a small loss tangent in the range of meter wavelengths and good strength, because the base of the sampler must have a small thickness so that the distance from the working end of the measuring coil to the surface of the material is minimal. These requirements are well met by, for example, glass-textolite. The investigated powder, for example, MpO 5, graphite, carbon black, etc. lingers on the irregularities of the microrelief of the sampler base in the open pores, "lubricates" its surface. As 7/0 experience shows, it is impossible to completely remove it from the surface of the base, and this is true for different types of dielectric from which the base of the sampler was made. The thickness of this diffusion layer is small, but due to the sufficient conductivity of the particles and the high control frequency, the presence of this diffusion layer introduces a significant error into the measurement results.

З теорії вихорострумового контролю відомо |1)Ї, що при малій товщині провідного шару в порівнянні з /5 діаметром котушки і глибиною проникнення плоскої хвилі внесений активний опір котушки визначається в такий спосіб: зв (УFrom the theory of eddy current control, it is known (1) that with a small thickness of the conducting layer in comparison with /5 the diameter of the coil and the depth of penetration of the plane wave, the introduced active resistance of the coil is determined as follows: zv (U

Евн- 721077 ро ев ОВ ооо, де до - Як. 10-7Гн/м - магнітна постійна, МУ - число витків котушки, й - відстань від першого витка котушки до поверхні матеріалу, К - радіус котушки, о - кругова частота, й - товщина шару, с - питома електрична провідність матеріалу шару.Evn- 721077 ro ev OV ooo, de do - Yak. 10-7Hn/m is the magnetic constant, MU is the number of turns of the coil, y is the distance from the first turn of the coil to the surface of the material, K is the radius of the coil, o is the circular frequency, y is the thickness of the layer, c is the specific electrical conductivity of the layer material.

Ця формула близька до формули, отриманої раніше Леві |2). Число витків вимірювальної і компенсаційної с котушок задають рівними. Величина експоненти е/"" для котушки, що складається, наприклад, з трьох витків, (5) визначається усередненням значень трьох експонент. Намотування котушок здійснюють упритул, тобто виток до витка, без зазору між ними. Тоді, якщо діаметр проводу вимірювальної котушки дорівнює до, то відповідну усереднену експоненту позначаємо як Е(йо) і назвемо функцією впливу зазору для вимірювальної котушки.This formula is close to the formula previously obtained by Levy |2). The number of turns of the measuring and compensating coils is set equal. The value of the exponent e/"" for a coil consisting, for example, of three turns, (5) is determined by averaging the values of the three exponents. Coils are wound close together, that is, turn to turn, without a gap between them. Then, if the diameter of the wire of the measuring coil is equal to, then we denote the corresponding averaged exponent as E(u) and call it the function of the influence of the gap for the measuring coil.

Аналогічно визначимо функцію впливу зазору для компенсаційної котушки - К(а.). Завдяки різній відстані від « першого витка вимірювальної котушки і першого витка компенсаційної котушки до найближчої поверхні шару ю матеріалу в пробовідбірнику значення експонент для перших витків цих котушок є однаковим.Similarly, we determine the function of the influence of the gap for the compensating coil - K(a.). Due to the different distance from the first turn of the measuring coil and the first turn of the compensating coil to the nearest surface of the material layer in the sampler, the value of the exponent for the first turns of these coils is the same.

Внесений опір вимірювальної котушки визначається як сума внесеного опору, що задається шаром (зе) контрольованого матеріалу, і внесеного опору, що задається дифузійним шаром. Запишемо відносний внесений « опір для дифузійного шару на основі (1) у вигляді:The introduced resistance of the measuring coil is defined as the sum of the introduced resistance given by the layer (ze) of the controlled material and the introduced resistance given by the diffusion layer. We write down the relative introduced resistance for the diffusion layer based on (1) in the form:

ІС в)IC c)

Нв 2 ог(футй я, ід з « де К-72.1077. пу М2.й.с - с т0 У випадку компенсаційної котушки, аналогічне вираження мас вид: з вні. К (і). -ао. З ле Р «сл Відносний опір (3) буде дорівнювати (2) за умови: щі вно Ве (в? нові) Я о сід о | Я Го ЕІ) с 50Nv 2 og(fty i, id z « de K-72.1077. pu M2.y.s - с t0 In the case of a compensating coil, a similar expression of masses is: z vni. K (i). -ao. Z le P «sl The relative resistance (3) will be equal to (2) under the condition: schi vno Ve (in? new) Ya o sid o | Ya Go EI) s 50

Т» Розрахунок погоджувального коефіцієнта у квадратних дужках приведений у прикладі 3.T» The calculation of the adjustment coefficient in square brackets is given in example 3.

Корекція здійснюється шляхом віднімання з відносного винесеного опору вимірювальної котушки відносного винесеного опору компенсаційної котушки, помноженого на коефіцієнт що дорівнює добутку р/4 на відношення 5 функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок.The correction is carried out by subtracting from the relative measured resistance of the measuring coil the relative measured resistance of the compensating coil, multiplied by a factor equal to the product p/4 by the ratio of 5 functions of the gap effect and by the inverse ratio of the inductances of the measuring and compensating coils.

Практично частота роботи компенсаційної котушки вибирається в діапазоні 150-300Мгц. Компенсаційна котушка (Ф) має більшу чутливість до дифузійного шару порошку ніж вимірювальна. г) Після того, як за допомогою вимірювальної котушки на ряді дискретних частот провели контроль шару матеріалу мінімальної товщини, на тих же частотах здійснюють контроль шарів матеріалу із середньою і до Максимальною товщиною. Визначають відповідні значення відносного внесеного у вимірювальну котушку активного опору на кожній дискретній частоті для кожної товщини шару. Товщини шарів, порошкоподібного матеріалу в пробовідбірнику, вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіуса вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною. Отримані значення корегують з використанням компенсаційної котушки.Practically, the operating frequency of the compensating coil is selected in the range of 150-300 MHz. The compensating coil (F) has greater sensitivity to the diffusion layer of the powder than the measuring coil. d) After using a measuring coil at a number of discrete frequencies to control the layer of material with the minimum thickness, at the same frequencies control the layers of material with an average and up to maximum thickness. Determine the corresponding values of the relative active resistance introduced into the measuring coil at each discrete frequency for each layer thickness. The thicknesses of the layers of powdered material in the sampler are chosen in the range from 0.1 to 0.5 of the radius of the measuring coil, the difference between the thicknesses is kept constant. The obtained values are corrected using a compensation coil.

Визначають різницю між відносними внесеними опорами для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів на кожній частоті. б5 З теорії вихорострумового контролю відомо |1), що імпеданс, внесений провідною немагнітною пластиною,Determine the difference between the relative introduced resistances for the maximum and average, as well as the average and minimum thickness of the layers at each frequency. b5 It is known from the theory of eddy current control |1) that the impedance introduced by the conducting non-magnetic plate

радіальні розміри якої, як мінімум, у два рази перевищують діаметр вимірювальної котушки, приблизно може бути визначений виразом:the radial dimensions of which are at least twice the diameter of the measuring coil can be approximately determined by the expression:

К! - зн яр (5) 2 Явн- 48107 ювууе У Ве п 9--ідр зані ав зІвнісов дп 2 вір де о - 2п / К, п - відстань від першого витка котушки до поверхні шару матеріалу, К - радіус вимірювальної котушки; Е2-2а/К, де 4 - товщина пластини; р-н осно, де Фо - частота, с - питома електропровідність матеріалу пластини, носа 1077Гн/м.K! - zn yar (5) 2 Yavn- 48107 yuvuue U Ve p 9--hidr zani av zIvnisov dp 2 vir de o - 2p / K, p - distance from the first turn of the coil to the surface of the material layer, K - radius of the measuring coil; E2-2a/K, where 4 is the thickness of the plate; district of Osno, where Fo is the frequency, c is the specific electrical conductivity of the material of the plate, the nose is 1077Hn/m.

Для визначення внесеного в котушку активного опору необхідно розділити в (5) дійсну і мниму частини.To determine the active resistance introduced into the coil, it is necessary to divide (5) into real and imaginary parts.

Позначаючи дріб у (5), як ф (є, В), одержимо - 2 (6)Denoting the fraction in (5) as φ (is, В), we obtain - 2 (6)

Кк а 10 ОвKk and 10 Ov

Авн Зв ло7 ов МЕ (бо) о) кефів,в) сі п Га де І - індуктивність вимірювальної котушки, 2 (7Avn Zv lo7 ov ME (bo) o) kefiv,c) si p Ha de I - inductance of the measuring coil, 2 (7

ВО .VO.

Бефіг,ві- ' ве ота с де о о - зід? 1 сов 9. з вА ДЕ віпея- віп -1ВА соєв (А? НІ « зо Ве ато - 2А соз ців|іл|- 48 - ВІ)Befig, vi- ' ve ota s de o o - zid? 1 sov 9. with vaA DE vipeya- vip -1VA soev (A? NI « zo Ve ato - 2A soz tsiv|il|- 48 - ВИ)

ІФ) зва? 1 сов 0-12 Яд? віп. 2 2 (зе) я12А ДЕ віп двіплю зв сов |у « 2 2IF) zva? 1 owl 0-12 Poison? Vol. 2 2 (ze) I12A DE vip dviplyu zv sov |y « 2 2

І в) з ік2 Ві явивAnd c) with ik2 Vi appeared

З Фе 4 4 - пов е- 4 РFrom Fe 4 4 - pov e- 4 R

А щи їв -ї ПЕ віп то ІДІ- ів, ро т ад -а-В- Р увсно.A shchy ev -y PE vip to IDI- iv, rot ad -a-V- R uvsno.

Р 2 «P 2 "

На Фіг.2 показані залежності Кеф від В для трьох різних значень товщини пластини 4-1; 2 і Змм, К-7,25ммМ 70 (єн027; 0,55; 0,83). Дріб і(6 б і Бефвідвівє ці З с (2-0,27; 0,55; 0,83). Дріб у виразі (6) являє собою константу, тому залежності Керф від В і є цілком характеризують відповідні залежності Кевн/оїЇо. Як показали результати експериментальних досліджень, проведених з :з» порошкоподібними матеріалами, використання внесеного реактивного опору Х вн/оїо для контролю порошків недоцільно. Величина Хвн/оїо визначається напруженістю магнітного поля контуру вихрового струму, наведеного первинним полем у контрольованому матеріалі. У випадку не суцільного порошкоподібного «сл матеріалу щільність вихрового струму незначна, крім того вона піддана значним змінам за рахунок зміни контакту між частками порошку. Відповідно незначна та нестабільна і величина Хвн/оі о. ть Розглянемо криві, приведені на Фіг.2 для суцільної провідної пластини більш докладно. оз У початковій до екстремальній частини графіків збільшення товщини шару збільшує внесений в котушку сл 50 активний опір. Збільшення електропровідності шару, що збільшує величину р-р сно, також приводить до зростання Квн/о/ о. На ділянці після екстремуму картина змінюється. Тут збільшення провідності приводить доFigure 2 shows the dependence of Kef on B for three different thickness values of plate 4-1; 2 and Zmm, K-7.25mmM 70 (yen027; 0.55; 0.83). The fraction u(6 b and Befvvve these Z c (2-0.27; 0.55; 0.83). The fraction in expression (6) is a constant, therefore the dependences of Kerf on B and y fully characterize the corresponding dependences of Kevn/oiYo . As shown by the results of experimental studies conducted with "z" powdery materials, the use of introduced reactive resistance Хвн/оио for powder control is impractical. The value of Хвн/оио is determined by the strength of the magnetic field of the eddy current circuit induced by the primary field in the controlled material. In the case of no the eddy current density of a solid powder-like "sl" material is insignificant, in addition, it is subject to significant changes due to changes in the contact between powder particles. Accordingly, the value of Hvn/oi o. оз In the initial to extreme part of the graphs, an increase in the thickness of the layer increases the active resistance introduced into the coil sl 50. An increase in the electrical conductivity of the layer, which increases in elichynu r-r sno, also leads to the growth of Kvn/o/ o. In the area after the extremum, the picture changes. Here, the increase in conductivity leads to

Т» зменшення Квн/оі о, а зі збільшенням товщини пластини величина активного внесеного опору зменшується. Біля екстремуму спостерігається ситуація, коли пластини різної товщини можуть дати однакові значення К врн/оі о.T» decrease Kvn/oi o, and as the thickness of the plate increases, the value of the active introduced resistance decreases. Near the extremum, a situation is observed when plates of different thicknesses can give the same values of K vrn/oi o.

Відзначена закономірність якісно підтверджується і при дослідженні шарів порошкоподібних матеріалів. 99 Відповідні результати, отримані нами для диоксида марганцю приведені в прикладі 4.The noted regularity is qualitatively confirmed in the study of layers of powdery materials. 99 The corresponding results obtained by us for manganese dioxide are given in example 4.

ГФ) Таким чином, спостерігається неоднозначність. За обмірюваним значенням Квн/оЇ о ми не можемо визначити з значення В, і, відповідно с, тому що ми маємо два цих значення, одне в до екстремальній, а друге - у після екстремальній області залежності Кеф від В. во Крім того, для порошкоподібних матеріалів існує своя специфіка в порівнянні із суцільними матеріалами.GF) Thus, there is an ambiguity. From the measured value of Квн/оЙ о, we cannot determine from the value of В, and, accordingly, s, because we have two of these values, one in before the extreme, and the other in after the extreme region of the dependence of Kef on В. In addition, for powdered materials have their own specificity compared to solid materials.

Для суцільного матеріалу, максимум залежності Квн/о! о від В обумовлений наступним. Зі збільшенням частоти поля чи провідності матеріалу в межах малих значень параметру В відбувається збільшення щільності вихрових струмів, наведених полем котушки в об'ємі взірця. Унаслідок цього ростуть втрати потужності поля у взірці і, відповідно, росте активний, внесений в давач опір. При подальшому збільшенні електропровідності матеріалу чи б5 частоти струму, інтенсивність поля вихрових струмів, що діє зустрічне первинному полю котушки, стає помітною і індуктивність котушки зменшується. Починаючи з деякого значення добутку со індуктивний опір взірця вихровим струмам стає рівним активному опору і внесений активний опір перестає рости. Явища поверхневого ефекту, обумовлені полем вихрових струмів, витісняють поле і струми до поверхні взірця і також сприяють зменшенню відносного опору Квн/о| о.For solid material, maximum dependence Kvn/o! o from B is due to the following. With an increase in the frequency of the field or conductivity of the material within small values of the parameter B, the density of eddy currents induced by the field of the coil in the volume of the sample increases. As a result, field power losses in the sample increase and, accordingly, the active resistance introduced into the transducer increases. With a further increase in the electrical conductivity of the material or b5 current frequency, the intensity of the field of eddy currents acting against the primary field of the coil becomes noticeable and the inductance of the coil decreases. Starting from a certain value of the product co, the inductive resistance of the sample to eddy currents becomes equal to the active resistance and the introduced active resistance stops growing. Phenomena of the surface effect caused by the field of eddy currents displace the field and currents to the surface of the sample and also contribute to the reduction of the relative resistance Kvn/o| at.

Гетерогенний порошкоподібний матеріал, може бути представлений розподіленою ємнісно-резистивною еквівалентною схемою з випадковими параметрами, обумовленими активними опорами твердих частинок порошку вихровому струму, омічним контактом між частинками, а також ємностями відображаючими непровідні прошарки в гетерогенному середовищі.Heterogeneous powdery material can be represented by a distributed capacitive-resistive equivalent circuit with random parameters due to the active resistance of solid powder particles to the eddy current, ohmic contact between particles, as well as capacitances representing non-conductive layers in a heterogeneous medium.

Зі збільшенням частоти поля реактивні ємнісні опори зменшуються, збільшується щільність вихрових струмів 7/0 У твердих частинках порошку. Цей процес накладається на явища описані вище для суцільних середовищ, затягуючи максимум убік більш високих частот. Витиснення вихрових струмів до поверхні порошкоподібного матеріалу збільшує вплив крупнисті і щільності порошку в приповерхневому шарі (у товщі матеріалу цей вплив у значній мірі усереднюється). Цей процес збільшує нестабільність результатів вимірів, отриманих для порошкоподібних матеріалів у після екстремальній області залежності К вн/оЇ о від В. Тому виміри доцільно 75 проводити в області більш низьких частот, до екстремуму, де збільшення товщини шару і електропровідності дає однозначне збільшення відносного, активного опору Квн/о/ о, внесеного у вимірювальну котушку.As the field frequency increases, reactive capacitive resistances decrease, the density of eddy currents increases 7/0 In solid powder particles. This process is superimposed on the phenomena described above for continuous media, dragging the maximum to the side of higher frequencies. The extrusion of eddy currents to the surface of the powder-like material increases the influence of the coarseness and density of the powder in the near-surface layer (in the thickness of the material, this influence is largely averaged out). This process increases the instability of the results of measurements obtained for powder-like materials in the extreme region of the dependence of K vn/oY on V. Therefore, it is advisable to carry out measurements in the region of lower frequencies, to the extremum, where an increase in the layer thickness and electrical conductivity gives an unambiguous increase in the relative, active resistance Kvn/o/ o, introduced into the measuring coil.

Порівнюючи частотні характеристики для шарів з товщинами, наприклад, О.1К, 0.2К, і 0.3К знаходять частоту, де різниці між скорегованими значеннями внесених опорів для шарів 0.ЗК і 0.2К, а також 0.2К і 0ЛК максимально близькі між собою (принаймні відрізняються не більш, ніж у три рази). При цьому перевага віддається більшим значенням внесеного опору. У прикладі 4 з використанням графіків фіг.3, отриманих для порошку диоксиду марганцю, проілюстрована процедура визначення робочої частоти.Comparing the frequency characteristics for layers with thicknesses, for example, O.1K, 0.2K, and 0.3K, they find the frequency where the differences between the adjusted values of the introduced resistances for layers 0.ZK and 0.2K, as well as 0.2K and 0LK are as close as possible to each other ( at least differ no more than three times). At the same time, preference is given to larger values of the introduced resistance. In example 4, using the graphs of Fig. 3 obtained for manganese dioxide powder, the procedure for determining the operating frequency is illustrated.

Після цього усі відібрані зразки даної партії контролюють на робочій частоті з використанням шару середньої товщини. Ці результати приведені при розгляді прикладу 5. для того ж порошку диоксиду марганцю.After that, all selected samples of this batch are controlled at the operating frequency using a layer of medium thickness. These results are given when considering example 5. for the same manganese dioxide powder.

По внесених опорах вимірювальної котушки, скорегованим за допомогою компенсаційної котушки, а такожз с урахуванням геометричних параметрів вимірювальної котушки (число витків МУ, радіус котушки К, діаметр о проводу обмотки до), товщини шару матеріалу в пробовідбірнику і робочої частоти контролю визначають абсолютну електричну провідність кожного взірця порошкоподібного матеріалу на робочий частоті.Based on the introduced resistances of the measuring coil, corrected with the help of a compensation coil, and also taking into account the geometrical parameters of the measuring coil (number of turns MU, radius of the coil K, diameter o of the winding wire k), the thickness of the material layer in the sampler and the operating frequency of the control determine the absolute electrical conductivity of each samples of powdered material at the operating frequency.

Отримані для всіх проконтрольованих взірців значення усереднюють і відбраковування взірців здійснюють по відхиленню їх абсолютної провідності від середнього значення. Процедура розрахунку абсолютної «І електропровідності і процедура відбраковування проілюстровані в прикладі 5.The values obtained for all tested samples are averaged and samples are rejected based on the deviation of their absolute conductivity from the average value. The procedure for calculating the absolute conductivity and the rejection procedure are illustrated in example 5.

Взірці, що знаходяться за межами допуску, додатково перевіряються по тій же процедурі дослідження, що о була використана для першого випробного взірця, але на одній робочій частоті. Якщо умови для різниць со внесених опорів вимірювальної котушки, визначених для максимального і середнього, середнього і мінімального по товщині шарів, зазначені вище, виконуються, то взірці остаточно відбраковуються. ЗSamples that are outside the tolerance are additionally tested using the same test procedure as was used for the first test sample, but at the same operating frequency. If the conditions for the differences between the introduced resistances of the measuring coil, determined for the maximum and average, average and minimum thickness of the layers, specified above, are fulfilled, then the samples are finally rejected. WITH

Якщо кількість взірців, електропровідність яких знаходиться за межами допуску і різниці внесених опорів юю для яких не задовольняють зазначеним вище умовам перевищує 1095 від загального числа взірців даної партії, то використовуючи весь масив взірців даної партії, формують випробну групу взірців, в якій кожен взірець досліджують за тією ж методикою, що і перший випробний. При цьому нове значення робочої частоти « визначають як середнє значення робочих частот для всіх зразків взірців у випробній групі. Після цього повторюють остаточну процедуру контролю і відбраковування взірців. - с При вимірах, пробовідбірник розміщають на системі з вимірювальної і компенсаційної котушок так, що вісь а симетрії циліндричного пробовідбірника збігається з віссю симетрії системи котушок (див. Фіг.4). Діаметр шару "» матеріалу в пробовідбірнику задають не менш чим у два рази перевищуючим діаметр вимірювальної котушки.If the number of samples, the electrical conductivity of which is outside the tolerance limits and the difference of the introduced resistances, for which the above conditions are not satisfied, exceeds 1095 of the total number of samples of this batch, then using the entire array of samples of this batch, form a test group of samples, in which each sample is examined according to by the same method as the first trial. At the same time, the new value of the operating frequency " is determined as the average value of the operating frequencies for all sample samples in the test group. After that, the final procedure of control and rejection of samples is repeated. - c During measurements, the sampler is placed on the system of measuring and compensation coils so that the axis of symmetry of the cylindrical sampler coincides with the axis of symmetry of the coil system (see Fig. 4). The diameter of the "" material layer in the sampler is set at least twice the diameter of the measuring coil.

При цьому тангенціальна складова поля котушки практично не виходить за радіальні границі шару. Відповідні розрахунки приведені в прикладі 6 і ілюструються графіком на Фіг.5. 1 Пробовідбірник має регульовану висоту порожнини. Товщина шару порошкоподібного матеріалу в порожнині їз пробовідбірник змінюється дискретно, шляхом установки чи виїмки шайб 4 (див. Фіг.4). Перед засипанням у пробовідбірник чергової проби порошку її зважують і доводять щільність матеріалу в порожнині до заданого (95) рівня, однакового для всіх проб, незалежно від товщини шарів. Крім того порошкоподібний матеріал, що сл 50 використовується для вимірів, класифікують за розмірами гранул. Приведені нижче приклади ілюструють суть винаходу.At the same time, the tangential field component of the coil practically does not go beyond the radial boundaries of the layer. The corresponding calculations are given in example 6 and illustrated by the graph in Fig.5. 1 The sampler has an adjustable cavity height. The thickness of the layer of powdered material in the cavity of the sampler varies discretely, by installing or removing washers 4 (see Fig. 4). Before pouring the next sample of powder into the sampler, it is weighed and the density of the material in the cavity is brought to the specified (95) level, which is the same for all samples, regardless of the thickness of the layers. In addition, the powdered material used for measurements is classified according to the size of the granules. The following examples illustrate the essence of the invention.

Я» Приклад 1.I" Example 1.

Векторний потенціал магнітного поля витка з гармонійно змінним струмом у вільному просторі, у випадку, коли центр циліндричної системи координат поміщений у центрі витка, можна представити у вигляді |11.; й Тв (8)The vector potential of the magnetic field of a coil with a harmonic alternating current in free space, in the case when the center of the cylindrical coordinate system is placed in the center of the coil, can be represented as |11.; and TV (8)

Ф Ан оЕ імені) ох, з йF An oE of the name) oh, with y

Де /-деоі - струм у витку, В - радіус витка, шо - дк. 10-"Гн/м - магнітна постійна, )ї - функція Бесселя першого бо порядку, 7. - параметр перетворення; р, 2 - координати циліндричної системи координат. Інтеграл у (8) виражається через повні еліптичні інтеграли першого Е и другого К роду, таблиці яких містяться в ряді математичних довідників, включаючи ІЗ): б5Where /-deoi is the current in the coil, B is the radius of the coil, sho is DC. 10-"Hn/m is the magnetic constant, ) is the Bessel function of the first order, 7 is the transformation parameter; p, 2 are the coordinates of the cylindrical coordinate system. The integral in (8) is expressed in terms of complete elliptic integrals of the first E and second K , the tables of which are contained in a number of mathematical reference books, including IZ): b5

У |в тIn | in t

АН ДА КЕ,AN DA KE,

ЛЕ Пер 2 2. 4АЕр дк тов (Б вв нтLE Per 2 2. 4AEr dk tov (B vv nt

Напруженість електричного поля спрямована уздовж координати Ф і пропорційна векторному потенціалу / магнітного поля. ЕДС, що наводиться магнітним полем витка в будь-якому співвісному з ним контурі, що дорівнює циркуляції вектора Е по цьому контуру, також пропорційна векторному потенціалу. Таким чином, величина А є зручною характеристикою поля витка і відповідно, маловиткової вимірювальної котушки. На фіг.1 приведена розрахована по формулі (9) залежність величини А/5, де 5-цод/х -сопві, від відношення 2/кК. Як випливає з графіка при 2/Кі-1 величина векторного потенціалу зменшується приблизно в 10 разів від 75 максимальної величини, що спостерігається при 2-0, при 2/2К 1 величина векторного потенціалу зменшується приблизно в 40 разів, тобто складає приблизно 2,595 від максимальної. Та ж ситуація приблизно зберігається і для маловиткової котушки. Все це добре підтверджується експериментально.The electric field strength is directed along the F coordinate and is proportional to the vector potential / magnetic field. The emf induced by the magnetic field of the coil in any circuit coaxial with it, which is equal to the circulation of the vector E along this circuit, is also proportional to the vector potential. Thus, the value A is a convenient characteristic of the field of a turn and, accordingly, of a low-turn measuring coil. Figure 1 shows the dependence of the value A/5, where 5-tsd/x -sopvi, on the ratio 2/kK, calculated according to formula (9). As follows from the graph, at 2/Ki-1, the value of the vector potential decreases by approximately 10 times from 75 of the maximum value observed at 2-0, at 2/2K 1, the value of the vector potential decreases by approximately 40 times, that is, it is approximately 2.595 of the maximum . The same situation is approximately preserved for the low-turn coil. All this is well confirmed experimentally.

Таким чином, можна вважати, що якщо відстань між торцем вимірювальної котушки і границею матеріалу складає два і більше радіуси котушки, то матеріал не робить практично ніякого впливу на імпеданс котушки.Thus, it can be assumed that if the distance between the end of the measuring coil and the boundary of the material is two or more radii of the coil, then the material has practically no effect on the impedance of the coil.

Приклад2г.Example 2

Виміри внесеного імпедансу вимірювальної котушки для порівняно слабопровідних порошків, які використовуються у хімічних джерелах струму, здійснюють в області високих частот з використанням вимірювачів добротності, в основі роботи яких лежить резонансний метод вимірювань.Measurements of the input impedance of the measuring coil for relatively weakly conductive powders used in chemical current sources are carried out in the high-frequency range using Q-factor meters, the basis of which is the resonance method of measurements.

Для ненавантаженої вимірювальної котушки на робочій частоті фіксують її власну добротність Об і ємність Со сч резонансного контуру: о 1 по) до -- - вд й - 5. ! З зо де го - власний активний опір обмотки котушки. Звідси визначаємо: ів) 1 11 ше ше со піде « і по формулі Томпсона для резонансного контуру: юю в - 1 ч2 --я-- ухFor an unloaded measuring coil at the operating frequency, its own Q-factor Об and capacitance Со сч of the resonant circuit are fixed: о 1 po) to -- - вд и - 5. ! Z zo de go is the own active resistance of the coil winding. From here we determine: ив) 1 11 ше ше со will go " and according to Thompson's formula for the resonance circuit: юю в - 1 х2 --я-- ух

Гі 0 « де о - робоча частота. З с Для навантаженої вимірювальної котушки, тобто вимірювальної котушки зі зразком на тій же робочій частоті "» фіксують значення добротності: п 1 (13) з пт осіб вну сл вія же ВН т» де Квн - активний, внесений у вимірювальну котушку опір; а також величину ємності: (95) сі 1 (14) 1 1 що пуп се в ж вн) с» де І вн - внесена у вимірювальну котушку індуктивність.Gi 0 « where o is the operating frequency. With c For a loaded measuring coil, i.e. a measuring coil with a sample at the same operating frequency "» fix the Q factor value: n 1 (13) with pt persons vnu slvia same VN t" where Kvn is the active resistance introduced into the measuring coil; a also the value of the capacity: (95) si 1 (14) 1 1 that the navel is in the same vn) s» where I vn is the inductance introduced into the measuring coil.

З виразів (12) і (14) випливає, що о ІЇвн о Сі-бд 005)It follows from expressions (12) and (14) that

Їз бр іме) а з обліком того, що при резонансі їй 1 сі -8Е- -- 60 гоIt is taken) and taking into account the fact that at resonance it 1 si -8E- -- 60 th

Квно ен - боса (16)Kvno en - boss (16)

Фіз сія б5 й йPhys sia b5 and y

З використанням формули (16) розраховані результати, наведені в прикладах 4, 5 щодо експериментального дослідження порошку диоксида марганцю.Using formula (16), the results given in examples 4, 5 regarding the experimental study of manganese dioxide powder were calculated.

Приклад 3.Example 3.

Розглянемо методику розрахунку погоджувального коефіцієнта у виразі (4). Позначимо його як ї: 17 в-во вів) 77 а Со Рі) де р - відношення радіусів вимірювальної і компенсаційної котушок, 4 - відношення робочих частот 70 компенсаційної і вимірювальної котушок.Let's consider the method of calculating the adjustment coefficient in expression (4). Let's denote it as: 17 in-vo viv) 77 a So Ri) where p is the ratio of the radii of the measuring and compensating coils, 4 is the ratio of the operating frequencies 70 of the compensating and measuring coils.

Індуктивність вимірювальної котушки визначається відповідно до виразу (12), де о - робоча частота, а Со - ємність резонансного контуру вимірювача добротності, відлічувана при досягненні резонансу по шкалі приладу.The inductance of the measuring coil is determined according to expression (12), where о is the operating frequency, and Со is the capacitance of the resonance circuit of the Q-factor meter, measured when resonance is reached on the scale of the device.

Аналогічним образом визначається й індуктивність І, компенсаційної котушки.The inductance I of the compensating coil is determined in a similar way.

Методику розрахунку функції впливу зазору К(до) розглянемо на прикладі.We will consider the method of calculating the function of the influence of the gap K(to) on an example.

Нехай радіус вимірювальної котушки К-7.25мм, товщина дна пробовідбірнику в місці розташування витків вимірювальної котушки п-0.5мм, діаметр проводу обмотки котушки д9-1.5мм, число витків М/-3. Величина К(до) визначається як середнє значення трьох експонент:Let the radius of the measuring coil be K-7.25 mm, the thickness of the bottom of the sampler at the location of the turns of the measuring coil n-0.5 mm, the diameter of the coil winding wire d9-1.5 mm, the number of turns M/-3. The value of K(to) is defined as the average value of three exponents:

З (18) свое КFrom (18) svoe K

РR

Тут п - відстань від кожного витка до поверхні матеріалу, тобто для першого витка п - 0.5мм, для другого п-0.5вад-2мм, для третього витка п-0.542а0-3.5мм. Відповідне значення К(ар) дорівнює: с з 1Ї 05 а дж о гео ТБ ве! нат (сеHere n is the distance from each turn to the surface of the material, i.e. for the first turn n - 0.5mm, for the second n-0.5vad-2mm, for the third turn n-0.542a0-3.5mm. The corresponding value of K(ar) is equal to: s z 1Y 05 a j o geo TB ve! nat (se

Аналогічним чином розраховується і функція впливу К(а 4) компенсаційної котушки з урахуванням товщини « зо чна пробовідбірника в місці розташування витків компенсаційної котушки і діаметра проводу її обмотки.In a similar way, the influence function K(a 4) of the compensating coil is calculated, taking into account the thickness of the lens of the sampler at the location of the turns of the compensating coil and the diameter of the wire of its winding.

Приклад 4. ів)Example 4.iv)

Дослідженню піддавався взірець порошкоподібного матеріалу (диоксид марганцю), що використовується при со виготовленні катодів електрохімічних джерел струму. Вимірювальна котушка містила три витки (МУ - З) мідного проводу діаметром 40-1.5мм. Зовнішній діаметр котушки ЮОзовн-1бмм, внутрішній діаметр Овнутр-1Змм. «A sample of powdered material (manganese dioxide) used in the co-production of cathodes of electrochemical current sources was tested. The measuring coil contained three turns (MU - Z) of copper wire with a diameter of 40-1.5 mm. The outer diameter of the coil is 1mm, the inner diameter is 1mm. "

Середній радіус котушки, таким чином, дорівнює К-7.25мМм. юThe average radius of the coil, thus, is equal to K-7.25mm. yu

Взірець відібраний з вихідної промислової партії, фракція 40мкм. Для дослідження використовувалися шари товщиною а-1мм, а-2мм і д-Змм. Залежності відносного, внесеного у вимірювальну котушку активного опору від частоти для цього матеріалу показані на Фіг.3.The sample was selected from the original industrial batch, fraction 40 μm. Layers with a thickness of 1 mm, 2 mm and 3 mm were used for the study. Dependencies of the relative active resistance entered into the measuring coil on the frequency for this material are shown in Fig.3.

У якості робочої вибирають частоту, на якій різниці між внесеними опорами вимірювальної котушки для « 20 максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів позитивні й у максимальному ступені ш-в близькі між собою, при цьому перевага віддається більшим значенням внесеного опору. Цим умовам відповідає с частота Т1-140МГЦ, що і була обрана в якості робочої. Величина коригувального впливу з боку компенсаційної ;» котушки на цій частоті склала (Евні/оі о)кореР-0.02.1033. Таким чином проілюстрована методика визначення робочої частоти.The frequency at which the differences between the introduced resistances of the measuring coil for "20 maximum and average, as well as the average and minimum thickness of the layers are positive and close to each other to the maximum degree is chosen as the working frequency, while preference is given to larger values of the introduced resistance. These conditions correspond to the T1-140 MHz frequency, which was chosen as the working frequency. The magnitude of the corrective impact from the compensatory side;" coil at this frequency was (Evni/oi o)correP-0.02.1033. Thus, the method of determining the operating frequency is illustrated.

Приклад 5. с Сформовано партію із 8 взірців вихідного порошку диоксиду марганцю, фракція 4Омкм. Зразки пронумеровані. Формальним чином з цієї партії обраний взірець Моб Цей взірець досліджений з використанням пи трьох шарів за методикою, описаною вище. Результати дослідження приведені в прикладі 4, частотні 2) характеристики показані на Фіг.3. Робоча частота обрана рівною 140Мгц. Величина внесеного опору для 5р береднього шару товщиною а-2мм на цій частоті з урахуванням корекції компенсаційної котушки й Ввні/оі-0-1.12.107, «з» Скориставшись вираженням (6), визначимо величину Кеф:Example 5. c A batch of 8 samples of the original manganese dioxide powder, fraction 4Ωm, was formed. Samples are numbered. Formally, a Mob sample was selected from this batch. This sample was examined using three layers according to the method described above. The results of the study are given in example 4, the frequency 2) characteristics are shown in Fig.3. The operating frequency is chosen equal to 140MHz. The value of the introduced resistance for the 5th layer of a-2mm thickness at this frequency, taking into account the correction of the compensation coil and Vvni/oi-0-1.12.107, "z" Using expression (6), we determine the value of Kef:

Кан їй (18)Can her (18)

Бвер- Фа о 481077 ву ві іме) Щ Щ й . щ . . . . де К-7.25мм, М/-3, функція впливу, визначена в прикладі ЗЕ(40)-0.49. Власна індуктивність вимірювальної во котушки визначена по формулі Томпсона (див. приклад 2, вираження 12) і дорівнює І 00.24.10 Гн,Bver-Fa o 481077 vu vi ime) Щ Щ y . sh. . . . where K-7.25mm, M/-3, the impact function is defined in the example of ZE(40)-0.49. The self-inductance of the measuring coil is determined by Thompson's formula (see example 2, expression 12) and is equal to I 00.24.10 Hn,

Підставляючи ці значення в (19), одержимо Ке Ф-0.16.107, Відповідно до виразу (7) і графіку 2 на Фіг2 це відповідає В-0.21. Знаючи величину В, визначимо значення електропровідності: в- ни ж «втвсмм 65 КДSubstituting these values in (19), we obtain Ke F-0.16.107. According to expression (7) and graph 2 in Fig.2, this corresponds to B-0.21. Knowing the value of B, we will determine the value of electrical conductivity: v- or "vtvsmm 65 KD

Інші 7 взірців даної партії проконтролювали на частоті 140Мгц із використанням шару товщиною а-2мм.The other 7 samples of this batch were tested at a frequency of 140 MHz using a layer with a thickness of 2 mm.

Значення їх провідності приведені в таблиці 1. й ов оо | тв з з || оо | тв вот ою ля в | ою оо зв 15 в ов ол воThe values of their conductivity are given in Table 1. и ов оо | tv with with || oh | tv here oyu la in | oyu oo zv 15 in ov ol vo

Середнє значення провідності сср-0.79См/м. Абсолютні і відносні значення похибок наведені в таблиці 1The average value of conductivity ssr-0.79Sm/m. The absolute and relative values of the errors are given in Table 1

Установимо допуск 1095. Зразки Мо7 і Мо8 розташовуються за межами цього допуску. Для них проведений контроль з використанням процедури, як і для першого взірця Моб (із застосуванням трьох шарів), але на одній 20 робочій частоті. Для взірця Мо7 різниці внесених опорів для шарів з 4-З3мм і 4-2мм, а також а-2мм і а-1мм відповідно склали: л.-0.18.107 ії д»-0.25.1073; для взірця Мо8: А.-0.18.1073 і А/-0.36.1073. При цьому умова, що різниці повинні відрізнятися не більш, ніж у три рази виконується, взірці Мо7 і Мо8 відбраковуються.Let's set the tolerance to 1095. Samples Mo7 and Mo8 are located outside this tolerance. For them, control was carried out using the same procedure as for the first Mob sample (using three layers), but at the same 20 operating frequency. For the Mo7 sample, the differences in the applied resistances for the layers with 4-Z3mm and 4-2mm, as well as a-2mm and a-1mm, respectively, were: l.-0.18.107 and d»-0.25.1073; for sample Mo8: A.-0.18.1073 and A/-0.36.1073. At the same time, the condition that the differences should differ by no more than three times is fulfilled, samples Mo7 and Mo8 are rejected.

Приклад 6.Example 6.

Результати розрахунку векторного потенціалу А/з у залежності від радіальної координати (р/к, по формулі с 29 (9), приведеної в прикладі 1, показані на Фіг.5. Графік показаний для поля у вільному просторі. Ге)The results of calculating the vector potential A/z depending on the radial coordinate (r/k, according to formula c 29 (9) given in example 1, are shown in Fig. 5. The graph is shown for the field in free space. Ge)

Графік показує, що на відстані від центру витка (р/К-2 величина А/5 складає приблизно 1295 від максимальної. Та ж ситуація приблизно зберігається і для маловиткової котушки. У провідному середовищі поле загасає швидше, ніж у вільному просторі, причому швидкість загасання по радіальній координаті збільшується зі « збільшенням добутку частоти поля на провідність матеріалу. Таким чином, якщо діаметр шару матеріалу в 30 пробовідбірнику в два рази перевищує діаметр вимірювальної котушки, то на зовнішній радіальній границі шару величина векторного потенціалу поля складає менш ніж 1095 від максимальної, що є допустимим, а величину со діаметру шару матеріалу можна вважати такою, що задовольняє умовам вимірювання за точністю.The graph shows that at a distance from the center of the turn (p/K-2, the value of A/5 is approximately 1295 from the maximum. The same situation is approximately preserved for a low-turn coil. In a conducting medium, the field decays faster than in free space, and the decay rate along the radial coordinate increases with the increase in the product of the field frequency by the conductivity of the material. Thus, if the diameter of the material layer in the sampler 30 is twice the diameter of the measuring coil, then at the outer radial boundary of the layer, the value of the vector potential of the field is less than 1095 of the maximum, which is permissible, and the value of the diameter of the material layer can be considered as satisfying the measurement conditions for accuracy.

Джерела інформації. чІSources. ch.i

УР 3048006826294764А, дипе 05, 2000, Загаке Тозпіпіко еї аї. ою 35 УР 3048377824058143А, дипе 05, 2000, Капеко АїЇго еї аї.UR 3048006826294764А, dipe 05, 2000, Zagake Tozpipiko ei ai. oyu 35 UR 3048377824058143А, dipe 05, 2000, Capeko AiYigo ei ai.

ОЗ 6076396А, дипе 20, 2000, Юадаснагпі еї аї.ОЗ 6076396А, dipe 20, 2000, Yuadasnagpi ei ai.

ОЗ 5859537А, дапиагу 12, 1999, Юаміа Сиу О еї аї.OZ 5859537A, dapyagu 12, 1999, Yuamia Siu Oei ai.

ОЕ 19833331А1, Рергиагу 10, 2000, Вгапаеїїк А еї аї. « 4303885, Оесетрбег 01, 1981, Юаміз еї аї. -о то ци5 5077525, Оесетрег 31, 1991, Ууеві еї а. с ОБ 5889401, Магсй 30, 1999, Хдоцгааїп еї аї. :з» Об6288536, Зеріетрбег 11, 2001, Мапа) еї аї. 5 6479990, Мометрег 12, 2002, Меапіком еї аї. 1. Соболев В.С., Шкарлет Ю.М., "Накладньсе и зкранньсе датчики", Новосибірськ, "Наука", 1967, 149бс. сл 395 2. Гему 5. ЕІесіготадпейїс зспієеідіпуд оейесі ої ап о іпбіпіе оріапе сопацйсіпуд взпееї ріасей бБеїмееп сігсеціаг соахіаї соїЇв. Ргос. ІКЕ, 1936, 24, МобOE 19833331A1, Rergiagu 10, 2000, Vgapaeiik A ei ai. « 4303885, Oesetrbeg 01, 1981, Yuamiz ei ai. -o to tsy5 5077525, Oesetreg 31, 1991, Uuevi ei a. with OB 5889401, Magsy 30, 1999, Khdotsgaaip ei ai. :z» Ob6288536, Zerietrbeg 11, 2001, Map) ей ай. 5 6479990, Mometreg 12, 2002, Meapikom ei ai. 1. Sobolev V.S., Shkarlet Yu.M., "Wearable and Touchable Sensors", Novosibirsk, "Nauka", 1967, 149bs. page 395 2. Hemu 5. EIesigotadpeyis zspiyeeidipud oeyesi oi ap o ipbipie oriape sopacysipud vzpeei riasey bBeimeep sigsetsiag soahiai soiYiv. Rgos. IKE, 1936, 24, Mob

ЧК» З. МУпееіоп А.О. Таріез ої зиттабріе зегіев апа іпіедгаіє іпмоїміпд Вевззе! Типсіопв. Зап Егапсівсо:ChK» Z. MUpeeiop A.O. Tariez oi zittabrie zegiev apa ipiedgaie ipmoimipd Vevzze! Typsiopv. Zap Egapsivso:

Ноїдеп. Вау Іпс., 1968.Noidep Wow Ips., 1968.

ОО У с 50 с»OO U s 50 s"

Ф) іме) 60 б5F) name) 60 b5

АAND

ЗWITH

1 в в 0 . 21 in 0. 2

ФігFig

Вегчо""Vegcho"

Й м ) сч 16 з Я оY m ) sch 16 with Ya o

Дом 12 Й ; ' з шк «І й ою й ду о 4 «House 12 Y; ' with shk "I and oyu and du o 4 "

Е Іо) аE Io) a

Гн 2 й Е 3Hn 2 and E 3

Фіг.2 « й -Fig. 2 « and -

К. с Вані оK. with Vani o

І» Фі, з 16 рай 2I" Phi, from 16 ray 2

Го т. 12 і о сл 50 0, т» ва оо Ї, МГGo t. 12 and o sl 50 0, t» va oo Y, MG

ГФ) 43 Іти 80 190 120 ч4й ТБ ко Фіг.З бо 65 о и Ук Ви ДИ а ие ЗК ! Ко но в а ен на ЗGF) 43 Go 80 190 120 h4th TB ko Fig.Z bo 65 o i Uk You DY a ie ZK ! Ko no v a en na Z

ПИ стен КК НВАНВЄЛИБ КИНЕ с щГИР-А-А- (7 6 7 2PI sten KK NVANVELYB KINE with shGIR-A-A- (7 6 7 2

Фіг.4Fig. 4

АвAv

ЗWITH

2 с щі 6) 1 р/н в. 0 ІФ) 0 1 2 3 . (зе)2 s schi 6) 1 r/n c. 0 IF) 0 1 2 3 . (ze)

Фіг5 «Fig5

І в)And c)

Claims (1)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Спосіб вихорострумового контролю порошкоподібних матеріалів, що включає розташування « досліджуваного матеріалу в пробовідбірнику з діелектрика, який має форму циліндра, збудження зондуючого вихорового магнітного поля і вимір імпедансу вимірювальної котушки на декількох частотах при двох різних т с відстанях між поверхнею матеріалу в пробовідбірнику і робочим торцем вимірювальної котушки, причому перша "» відстань перевищує її подвійний радіус, розташування усередині вимірювальної котушки, співвісно з нею, " компенсаційної котушки, що має ту ж форму, який відрізняється тим, що друга відстань установлюється рівною товщині основи пробовідбірника, за результатами вимірів при двох відстанях для відповідно ненавантаженої і навантаженої котушки визначають внесений у вимірювальну котушку активний опір, нормований до її власного о реактивного опору, повторюють цей процес при різній товщині шару порошкового матеріалу в пробовідбірнику їз для кожної частоти зондуючого поля, порівнюють отримані результати між собою з урахуванням коригуючого впливу компенсаційної котушки, що визначається при зміні проби матеріалу в пробовідбірнику, за результатами о порівняння знаходять робочу частоту, на якій роблять масові виміри проб, визначають абсолютну електричну сл 20 провідність порошкового матеріалу на робочій частоті, проводять відбраковування проб матеріалу за цим параметром. ї» 2. Спосіб по п. 1, який відрізняється тим, що з даної партії зразків порошкоподібних матеріалів, для яких проводиться вимірювання провідності та відбраковування, довільним чином вибирають перший випробний зразок, дослідження якого здійснюють з використанням трьох різних товщин шарів цього матеріалу в 2о пробовідбірнику.1. The method of eddy current control of powdery materials, which includes the location of the tested material in a dielectric sampler that has the shape of a cylinder, the excitation of the probing eddy magnetic field and the measurement of the impedance of the measuring coil at several frequencies at two different ts distances between the surface of the material in the sampler and the working the end of the measuring coil, and the first "" distance exceeds its double radius, the location inside the measuring coil, coaxial with it, " of the compensating coil, which has the same shape, which differs in that the second distance is set equal to the thickness of the sampler base, according to the results of measurements at at two distances for the correspondingly unloaded and loaded coil, determine the active resistance introduced into the measuring coil, normalized to its own reactive resistance, repeat this process with different thicknesses of the layer of powder material in the sampler for each frequency of the probing field, compare the obtained and the results among themselves, taking into account the corrective effect of the compensation coil, which is determined when changing the material sample in the sampler, based on the results of the comparison, find the working frequency at which the mass measurements of the samples are made, determine the absolute electrical conductivity of the powder material at the working frequency, carry out sample rejection material according to this parameter. 2. The method according to claim 1, which is characterized by the fact that from a given batch of samples of powdered materials for which conductivity and rejection are measured, the first test sample is arbitrarily selected, the research of which is carried out using three different thicknesses of layers of this material in a 2o sampler . о З. Спосіб по пп. 1, 2, який відрізняється тим, що на ряді дискретних частот визначають внесені опори вимірювальної котушки для мінімальної товщини шару матеріалу, отримані значення запам'ятовують, о визначають коригувальні впливи на тих же частотах з використанням компенсаційної котушки і повторюють цей процес для середньої і максимальної товщини шарів. 60 4. Спосіб по пп. 1-3, який відрізняється тим, що як робочу вибирають частоту, на якій різниці між скорегованими внесеними опорами вимірювальної котушки для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів позитивні і максимально близькі між собою, при цьому перевага віддається найбільшим значенням внесеного опору.o C. The method according to claims 1, 2, which differs in that at a number of discrete frequencies, the introduced resistances of the measuring coil for the minimum thickness of the material layer are determined, the obtained values are memorized, o the corrective effects are determined at the same frequencies using a compensation coil and repeated this process is for the average and maximum thickness of the layers. 60 4. The method according to claims 1-3, which differs in that the working frequency is chosen as the frequency at which the differences between the adjusted input resistances of the measuring coil for the maximum and average, as well as the average and minimum thickness of the layers are positive and as close as possible to each other, while the largest value of the applied resistance is preferred. 5. Спосіб по пп. 3, 4, який відрізняється тим, що визначені відповідно до п. 4 різниці повинні відрізнятися 65 не більше, ніж у три рази.5. The method according to claims 3, 4, which differs in that the differences determined according to claim 4 must differ 65 no more than three times. б. Спосіб по пп. 1-5, який відрізняється тим, що товщини шарів порошкоподібного матеріалу в пробовідбірнику вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіуса вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною.b. The method according to claims 1-5, which differs in that the thicknesses of the layers of powdery material in the sampler are chosen in the range from 0.1 to 0.5 of the radius of the measuring coil, the difference between the thicknesses is kept constant. 7. Спосіб по пп. 1-6, який відрізняється тим, що всі зразки даної партії, що залишилися, контролюють на робочій частоті з використанням шару середньої товщини.7. The method according to claims 1-6, which differs in that all remaining samples of this batch are monitored at the operating frequency using a layer of medium thickness. 8. Спосіб по пп. 1-7, який відрізняється тим, що за значеннями внесених опорів вимірювальної котушки для шару середньої товщини, скорегованих за допомогою компенсаційної котушки, а також з урахуванням геометричних параметрів вимірювальної котушки, товщини шару матеріалу в пробовідбірнику і робочої частоти визначають абсолютну електричну провідність кожного зразка порошкоподібного матеріалу на цій частоті. 70 9. Спосіб по п. 8, який відрізняється тим, що відбраковування зразків здійснюють по величині абсолютної електричної провідності матеріалу щодо середнього для всієї партії значення, причому зразки, що знаходяться за межами допуску, піддаються тій же процедурі дослідження, що і для першого випробного зразка, але на робочій частоті, і остаточно відбраковуються, якщо для них виконуються умови пп. 4-5.8. The method according to claims 1-7, which is distinguished by the fact that the values of the input resistances of the measuring coil for a layer of medium thickness, adjusted with the help of a compensating coil, as well as taking into account the geometric parameters of the measuring coil, the thickness of the material layer in the sampler and the operating frequency, determine the absolute electrical conductivity of each sample of powdered material at this frequency. 70 9. The method according to claim 8, which is characterized by the fact that the rejection of samples is carried out according to the value of the absolute electrical conductivity of the material in relation to the average value for the entire batch, and the samples that are outside the tolerance are subjected to the same research procedure as for the first test sample , but at the operating frequency, and are finally rejected if the conditions of claims 4-5 are fulfilled for them. 10. Спосіб по пп. 1-9, який відрізняється тим, що, якщо кількість зразків, електропровідність яких перебуває за межами допуску і які не задовольняють умовам пп. 4-5, перевищує 1095 від загального числа зразків, то, використовуючи весь масив зразків даної партії, формують випробну групу зразків, кожний з яких досліджують за процедурою, викладеною в пп. 1-5, а нову робочу частоту визначають як середнє значення робочих частот для всіх зразків у групі, при цьому повторюють процедуру контролю зразків згідно з пп. 7-8 і процедуру відбраковування згідно з пп. 9-10.10. The method according to claims 1-9, which differs in that, if the number of samples whose electrical conductivity is outside the tolerance limits and which do not satisfy the conditions of claims 4-5 exceeds 1095 of the total number of samples, then, using the entire array of samples of this batch , form a test group of samples, each of which is examined according to the procedure set forth in claims 1-5, and the new operating frequency is determined as the average value of the operating frequencies for all samples in the group, while repeating the sample control procedure according to claims 7-8 and the procedure rejection according to claims 9-10. 11. Спосіб по пп. 1-10, який відрізняється тим, що радіус компенсаційної котушки задають у р раз менше радіуса вимірювальної котушки (р-1,5-2), частоту поля компенсаційної котушки вибирають у 4 раз більше робочої частоти (д-4-8), а робочий торець компенсаційної котушки розташовують на зменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з відстанню від робочого торця вимірювальної котушки. сч11. The method according to claims 1-10, which differs in that the radius of the compensating coil is set p times less than the radius of the measuring coil (p-1.5-2), the frequency of the field of the compensating coil is chosen 4 times greater than the operating frequency (d-4 -8), and the working end of the compensating coil is placed at a distance reduced by P times to the nearest surface of the material layer in the sampler compared to the distance from the working end of the measuring coil. high school 12. Спосіб по пп. 1-11, який відрізняється тим, що число витків компенсаційної і вимірювальної котушок о задають рівним, довжини котушок задають не перевищуючими їхні діаметри, намотування котушок здійснюють впритул, при цьому з урахуванням діаметра проводу обмоток визначають функції впливу зазору вимірювальної і компенсаційної котушок.12. The method according to claims 1-11, which differs in that the number of turns of the compensating and measuring coils is set equal, the lengths of the coils are set not exceeding their diameters, the winding of the coils is carried out close to each other, while taking into account the diameter of the winding wire, the functions of the influence of the gap of the measuring and compensation coils. 13. Спосіб по пп. 1-12, який відрізняється тим, що після видалення чергового зразка порошкоподібного «г зо матеріалу з пробовідбірника дно пробовідбірника механічно очищають, а вимір внесеного опору навантаженої компенсаційної котушки здійснюють, розташовуючи пробовідбірник без матеріалу на робочому торці о компенсаційної котушки. с13. The method according to claims 1-12, which is distinguished by the fact that after removing the next sample of the powder-like material from the sampler, the bottom of the sampler is mechanically cleaned, and the measurement of the introduced resistance of the loaded compensating coil is carried out by placing the sampler without material on the working end of the compensating coil. with 14. Спосіб по пп. 1-13, який відрізняється тим, що вісь симетрії циліндричного пробовідбірника сполучають з віссю симетрії системи котушок, діаметр шару матеріалу в пробовідбірнику задають не менше ніж у два рази - зв5 перевищуючим діаметр вимірювальної котушки, при цьому корекцію здійснюють шляхом віднімання від величини ю відносного внесеного опору вимірювальної котушки величини відносного внесеного опору компенсаційної котушки, помноженої на коефіцієнт, що дорівнює добутку р"/4 на відношення функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок. «14. The method according to claims 1-13, which differs in that the axis of symmetry of the cylindrical sampler is connected to the axis of symmetry of the coil system, the diameter of the material layer in the sampler is set at least twice - zv5 exceeding the diameter of the measuring coil, while the correction is carried out by subtracting from the value of the relative input resistance of the measuring coil to the value of the relative input resistance of the compensating coil, multiplied by a factor equal to the product p"/4 by the ratio of the gap influence functions and the inverse ratio of the inductances of the measuring and compensating coils. " 15. Спосіб по пп. 1-14, який відрізняється тим, що при вимірах щільність матеріалу в пробовідбірнику 70 підтримують на заданому рівні для всіх проб незалежно від товщини шарів. - с 16. Спосіб по пп. 1-15, який відрізняється тим, що порошкоподібний матеріал, що використовується для ц вимірів, класифікують за величиною гранул. и? Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних Мікросхем", 2005, М З, 15.03.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і ос науки України. щ» (95) с 50 с» Ф) іме) 60 б515. The method according to claims 1-14, which is characterized by the fact that during measurements, the density of the material in the sampler 70 is maintained at a given level for all samples, regardless of the thickness of the layers. - c 16. The method according to claims 1-15, which differs in that the powdery material used for these measurements is classified by the size of the granules. and? Official bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M Z, 15.03.2005. The State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. sh» (95) s 50 s» F) ime) 60 b5
UA2002129690A 2002-12-04 2002-12-04 Method for testing powder materials by eddy currents UA54354C2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002129690A UA54354C2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Method for testing powder materials by eddy currents
PCT/UA2003/000022 WO2004051254A1 (en) 2002-12-04 2003-06-27 Method for eddy-current testing of powdered materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UA2002129690A UA54354C2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Method for testing powder materials by eddy currents

Publications (1)

Publication Number Publication Date
UA54354C2 true UA54354C2 (en) 2005-03-15

Family

ID=34391462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
UA2002129690A UA54354C2 (en) 2002-12-04 2002-12-04 Method for testing powder materials by eddy currents

Country Status (2)

Country Link
UA (1) UA54354C2 (en)
WO (1) WO2004051254A1 (en)

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4922201A (en) * 1989-01-09 1990-05-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Eddy current method for measuring electrical resistivity and device for providing accurate phase detection
RU2020469C1 (en) * 1992-05-08 1994-09-30 Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Eddy-current instrument for quality control of metal alloying
JP2002533659A (en) * 1998-12-18 2002-10-08 マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲー Operation method of eddy current sensor and eddy current sensor
RU2166190C1 (en) * 2000-05-23 2001-04-27 Сущев Анатолий Константинович Process determining capability of compaction and formation of magnetic powders

Also Published As

Publication number Publication date
WO2004051254A1 (en) 2004-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lu et al. A novel compensation algorithm for thickness measurement immune to lift-off variations using eddy current method
RU2629901C2 (en) Systems and methods of impedance measurement for determining components of solid and fluid objects
US3400331A (en) Gaging device including a probe having a plurality of concentric and coextensive electrodes
Xie et al. Design of capacitance electrodes for concentration measurement of two-phase flow
EP2405263B1 (en) Analysis of a dielectric medium
Avila et al. A novel dual modality sensor with sensitivities to permittivity, conductivity, and permeability
US7355395B2 (en) Method and apparatus for eddy current-based quality inspection of dry electrode structure
US20090251137A1 (en) Method for determining the layer thickness of an electrically conductive coating on an electrically conductive substrate
Dziczkowski Elimination of coil liftoff from eddy current measurements of conductivity
US8390304B2 (en) Electrical resonance detection of particles and analytes in microfluidic channels
EP3393335B1 (en) Apparatus and methods for determining electrical conductivity of tissue
Dmitriev et al. Subminiature eddy current transducers for studying metal-dielectric junctions
UA80755C2 (en) Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method
Noras et al. Surface charge density measurements
Chen et al. Analysis of arc-electrode capacitive sensors for characterization of dielectric cylindrical rods
Boczar et al. Indicator analysis of partial discharges measured using various methods in paper-oil insulation
Gabriel et al. Use of time domain spectroscopy for measuring dielectric properties with a coaxial probe
Lu et al. A high-frequency phase feature for the measurement of magnetic permeability using eddy current sensor
Kumada et al. Influences of probe geometry and experimental errors on spatial resolution of surface charge measurement with electrostatic probe
Cheng et al. Determination of layers’ thicknesses by spectral analysis of swept-frequency measurement signals
UA54354C2 (en) Method for testing powder materials by eddy currents
Sotirov et al. Design and development of an electrostatic voltmeter based on surface potential sensor
Iglesias et al. Proof of concept and preliminary results of gas detection by measuring the admittance at the resonance and anti-resonance of an uncoated CMUT
Shull et al. Characterization of capacitive array for NDE applications
RU2234102C2 (en) Method for determination of dielectric parameters of water and its solutions in audio-frequency region with the aid of l-cell