UA80755C2 - Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method - Google Patents
Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method Download PDFInfo
- Publication number
- UA80755C2 UA80755C2 UAA200510499A UAA200510499A UA80755C2 UA 80755 C2 UA80755 C2 UA 80755C2 UA A200510499 A UAA200510499 A UA A200510499A UA A200510499 A UAA200510499 A UA A200510499A UA 80755 C2 UA80755 C2 UA 80755C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- sensor
- coating
- current
- tape
- eddy current
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 64
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 247
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 238
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 167
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 10
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000002950 deficient Effects 0.000 claims description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 claims 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 18
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000003780 insertion Methods 0.000 abstract 6
- 230000037431 insertion Effects 0.000 abstract 6
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 103
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 60
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 60
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 44
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 34
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 description 33
- 239000010408 film Substances 0.000 description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 28
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 27
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 24
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 6
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N Adenine Chemical compound NC1=NC=NC2=C1N=CN2 GFFGJBXGBJISGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930024421 Adenine Natural products 0.000 description 1
- 206010021118 Hypotonia Diseases 0.000 description 1
- 101150004367 Il4i1 gene Proteins 0.000 description 1
- 241001397173 Kali <angiosperm> Species 0.000 description 1
- 241000102542 Kara Species 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000006732 Torreya nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 244000111306 Torreya nucifera Species 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000002500 effect on skin Effects 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000012254 powdered material Substances 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 230000007847 structural defect Effects 0.000 description 1
- 239000003760 tallow Substances 0.000 description 1
- 235000012976 tarts Nutrition 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating 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
- G01N27/904—Investigating 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 with two or more sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
- G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws
- G01N27/90—Investigating 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
- G01N27/9046—Investigating 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 by analysing electrical signals
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
Опис винаходу
Винахід належить до електрохімічної промисловості, зокрема, до галузі технологічного неруйнівного 2 контролю в процесі виробництва хімічних джерел струму і суперконденсаторів.
В хімічних джерелах струму: батареях, акумуляторах, суперконденсаторах дуже важливим параметром є величина контактного опору між металевим струмовиводом і композиційним покриттям. Це покриття наноситься з використанням порошкоподібних матеріалів з іонною провідністю, добавок графіту, сажі і інших матеріалів в різних комбінаціях, які потім скріплюються сполучним. В якості металу струмовиводу в основному 70 використовується алюміній. Питома електрична провідність покриття на декілька порядків нижче провідності металу струмовиводу.
Величина контактного опору між струмовиводом і покриттям залежить від площі омічного контакту. Ця площа визначається мікрорельєфом поверхні покриття, а також наявністю і сумарною площею ізолюючої плівки окислу алюмінію на поверхні струмовиводу. При нанесенні покриття на стрічку струмовиводу окисна плівка в значній 19 мірі руйнується, в той же час для ряду покрить (тонкі покриття з високою поруватістю) зберігається можливість наступного часткового відновлення цієї плівки за рахунок дифузії кисню із повітря через шар покриття, а також дифузії кисню із внутрішніх пор покриття.
Вимірювання опору між стрічкою струмовиводу і покриттям на технологічній лінії в процесі руху стрічки зумовлює необхідність безконтактності вимірювань. Механічний контакт з поверхнею покриття в процесі руху стрічки приведе до руйнування високопорової, добре розвинутої поверхні покриття в місці контакту. Цьому сприяє невелика товщина покриття (100-15Омкм) і невисока щільність матеріалу покриття (1,5-3,Ог/см З ).
Руйнівний метод випробування полягає у вирізанні із уже готової стрічки з покриттям тестових зразків з наступним вимірюванням перехідного опору між фольгою і покриттям. Контактний спосіб практично неприйнятий із наступних міркувань. По-перше, велика кількість тестових зразків для виконання вимог відбраківки, і с 29 вирізати їх потрібно із різних ділянок стрічки. Ці ділянки повинні бути рівномірно розподілені по площі Ге) стрічки. Вирізання зразків зруйнує цілісність стрічки і значно ускладнить наступний технологічний процес виготовлення хімічних джерел струму і суперконденсаторів. По-друге, контактний метод вимірювання питомого опору матеріалу покриття і перехідного опору між фольгою струмовиводу і покриттям має серйозні труднощі.
Внаслідок необхідності мати розвинуту поверхню з великою площею, покриття виготовляють високопоровим. й
Пористість складає декілька десятків відсотків, а в ряді випадків вона перевищує 5095. Поверхня шару покриття ІС о) із-за наявності значної відкритої поруватості характеризується дуже складним стохастичним мікрорельєфом.
Притискаючи вимірювальний електрод до цієї поверхні, ми порушуємо мікрорельєф поверхні. Площа реального - омічного контакту покриття і контактної площини електрода при кожному вимірюванні буде різною, що вносить (СКЗ великі похибки в процес вимірювання.
Із всієї сукупності безконтактних методів контролю для вимірювання опору між стрічкою струмовиводу і со покриттям в принципі, за своєю фізичною суттю, можуть бути використані метод вихрових струмів і електроємнісний метод. Розглянемо можливість використання безконтактного електроємнісного методу. Він пропонує використання двох або декількох компланарних пластин, розташованих над покриттям, з деяким « дю повітряним зазором, як це показано на Фіг.1. При цьому процес взаємодії потенціального електричного поля -о такого накладного конденсатора з об'єктом контролю добре відображається еквівалентною схемою, с представленою на Рід.2 для конденсатора з двух пластин. з Враховуючи, що розміри пластин накладного конденсатора значно перевищують відстань від поверхні пластин 1 (Фіг.1) до поверхні алюмінієвої фольги 4, фактично утворюється ланцюг включених послідовно двох плоскопаралельних конденсаторів. Кожний з цих конденсаторів утворюється відповідною обкладкою накладного со 395 конденсатора 1 і екрануючою поле поверхнею алюмінієвої фольги. З'єднання пластин цих утворених конденсаторів здійснюється по фользі. На еквівалентній схемі (Фіг.2) схематично показана точка з'єднання цих (ав) конденсаторів і позначена як "ої". -1 Кожен з цих плоскопаралельних конденсаторів вміщує три шари, послідовно розташованих в полі між його пластинами. Ємність першого шару, що являє собою повітряний зазор між пластиною конденсатора і поверхнею (9) 50 покриття, позначена на еквівалентній схемі (Фіг.2) як Су. Другий шар, що являє собою слабопровідне покриття, сп відображений на еквівалентній схемі ланцюжком із паралельно з'єднаних резистора Ку і Ст Третій шар - це діелектрична плівка АІ2Оз, утворена на поверхні алюмінієвої фольги. На еквівалентній схемі вона відображена ємністю Су. ря Товщина плівки АІ2Оз дуже мала, зазвичай вона не перевищує десяти нанометрів. Тому величина ємності Са на 3-4 порядки більше ємностей С і Са. Відповідно до цього ємнісний опір окисної плівки близький до нуля.
ГФ) Тому визначити наявність чи відсутність окисної плівки за зміною величини загальної ємності накладного т конденсатора практично неможливо.
Накладний конденсатор з компланарними пластинами в деяких випадках можна використовувати для визначення відстані від його електродів до провідної поверхні зразка. Так, |наприклад, в патенті США 6593738) бо для вимірювання товщини тонкого провідного покриття на різних структурах, зокрема, металевих плівок на діелектричних чи напівпровідникових дисках, використовується вихрострумовий метод, однак з вихрострумовим датчиком механічно об'єднаний електроємнісний датчик, який використовується для визначення відстані до поверхні металевої плівки.
Безконтактний метод вихрових струмів використовується для вимірювання електромагнітних характеристик бо провідних шарів і покриттів, їх товщини, пошуку дефектів в шарах.
В статті (1) пропонується використовувати багаточастотний метод вихрових струмів для визначення ступеню корозії в двошарових структурах. Автори статті зазначають, що метод вихрових струмів широко використовується для виявлення підповерхневих несуцільностей в структурах літальних апаратів. В розглянутій роботі котушка, що збуджується синусоїдальним змінним струмом, (типовий частотний діапазон - від 5О0Гц до 5МГЦ) індуціює вихрові струми в електропровідному матеріалі, і зміна імпедансу котушки вимірюється. Дефекти, такі як тріщини, корозія і характеристики поверхні, призводять до зміни амплітуди і фази вихрового струму і, відповідно, його сигналу. В той же час сигнал вихрового струму може бути спотворений рядом факторів, які роблять його інтерпретацію дуже складною. В разі багатошарових структур, таких як з'єднані з накладанням /о одна на другу деталей літаків, в число таких факторів входять: відвід і перекіс датчика внаслідок деформації поверхні, зміна товщини фарби, деталі кріплення, зміна зазору між шарами. Одночасне тестування дає мало інформації для зменшення впливу цих факторів. Сьогодні техніка багаточастотного вихрострумового контролю успішно використовується для тестування прихованої корозії і підповерхневих тріщин в з'єднаних внапуск деталях літаків. В цій роботі для визначення втрати матеріалу в результаті корозії в двошаровій структурі /5 Використовується вихрострумовий метод з чотирма робочими частотами: ЗокГц, 17кГц, вкГц, 5.5кКГц.
В Іпатенті США 4268791| описується вихрострумовий датчик, що обертається в отворі кріплення багатошарової структури. По вихідному сигналу датчика, що піддається фільтрації, визначають наявність дефектів, а сигнал датчика, що не підлягає фільтрації, використовується для визначення межі між шарами в багатошаровій структурі.
В Іпатентах 54383218, 05Б6О37768| описуються вихрострумові інспектуючі системи для неруйнівного виявлення дефектів в межах багатошарової провідної структури навкруги місця її скріплення. В першому з них вихрові струми в структурі індуціюють аперіодичним збуджуючим струмом в котушці індуктивності.
Використовуються збуджуюча і приймаюча котушки. Здійснюється компенсація зміни висоти кріплення і зазорів між проміжними провідними шарами в багатошаровій структурі В другому патенті вихрострумовий сч об перетворювач збуджується пульсуючим струмом. Здійснюється фільтрація сигналів, що приймаються.
Індуціюється кріплення повітряного зазору між шарами структури. В результаті фільтрації визначаються і) параметри проміжного шару, товщина інспектуємої структури. Кількісні вимірювання параметрів дефектів здійснюються шляхом порівняння величини сигналу з калібрувальною кривою. Використовується
Фурье-перетворення сигналів для отримання амплітудно-частотних характеристик і частотна фільтрація. ю зо В Іпатенті 55206588) описаний пристрій і процес неруйнівних вимірювань омічного опору тонкого шару з використанням вихрових струмів. Котушка індуктивності живиться високочастотним струмом, її магнітне поле о наводить в шарі вихрові струми, які послаблюють магнітне поле котушки. Котушка є частиною генеруючого ї- ланцюга, який завжди підтримується в резонансі шляхом використання фазо-корегуючих схем. При цих резонансних умовах реактивними частинами генеруючого ланцюга можна знехтувати і струм, що протікає в о з5 Генеруючому ланцюзі, залежить виключно від омічного опору котушки індуктивності, зміна якого визначається со омічним опором шару, що тестується. Використання паралельного резонансного контуру, підключеного до генератора гармонічних коливань для вимірювання електричної провідності середовища, описано також |(|в патенті ЕК2782802А11.
В Іпатенті О55889401| запропонований метод вихрострумового контролю, як мінімум, одного шару, « розташованого на основі. Як мінімум, або шар, або основа проводять електричний вихровий струм, наведений в. 0/7) с провідному шарі чи основі, для чого використовується котушка індуктивності. Первинне магнітне поле
Й генерується, як мінімум, на двох частотах. Виміряні значення внесеного імпедансу використовуються для и?» визначення електромагнітних властивостей основи і шару, а також товщини шару. В |патенті 55416411) описана система для вимірювання товщини феромагнітного шару, що формується на основі провідного шару. Вихрострумовий датчик може бути розташований в прямому механічному контакті з феромагнітним шаром або о над його поверхнею з невідомим зазором. Цей зазор може бути зумовлений присутністю додатково зверху неферомагнітного непровідного шару або це може бути повітряний зазор над феромагнітним шаром. Аналоговий о детектор, підключений до датчика, забезпечує вихідні сигнали, що відповідають модуляції магнітного поля -І датчика феромагнітним і провідним шарами. Ці сигнали використовуються для знаходження товщини 5о феромагнітного шару і величини зазору. Функція відповідності калібрується шляхом вимірювань на декількох о тестових об'єктах з відомою товщиною феромагнітного шару і величиною зазору Використовується процедура сп інтерполяції.
В Іпатенті О55455910| описується вихрострумовий метод тестування багатошарових крупнозернистих зварювальних швів на відсутність дефектів. Відзначається, що виявлення тріщин в зварювальному шві значно дв ускладнюється через крупнозернистість матеріалу в місці шва. В |(патенті 56524460) розглядається метод визначення характеристик металевих електродів керамічних сенсорів, де металеві електроди напиляються як (Ф, шари і піддаються подальшому відпаленню. Задачею винаходу, як описується в тексті патента, є розробка ка простого, неруйнівного і економічного методу, придатного до автоматизації процесу приймання сенсорів. У відповідності з запропонованою процедурою тестування кількість і розподіл напиленого золота внаслідок того, бо що воно розміщується в захисному шарі, визначається побічно. Це робиться шляхом вимірювання товщини шару в процесі виготовлення електроду і відповідних процедур порівняння за допомогою вихрострумового вимірювального процесу. Для цього електрод розміщують в магнітний ланцюг котушки, яка живиться високочастотним струмом і результуючий імпеданс котушки вимірюється з використанням І СК вимірювального ланцюга. Відзначається, що котушка може бути включена в резонансний ланцюг за допомогою конденсатора. 65 В ряді патентів розглядається застосування двох вихрострумових датчиків, що працюють, як правило, на різних частотах для вимірювання властивостей шарових провідних об'єктів, при цьому використовуються різні процедури корекції вимірювальних сигналів.
В Іпатенті О56002251| метод вихрових струмів використовується для інспекції аномалій в провідних пластинах. Збуджуюча і приймальна котушки, розташовані на різних гранях пластини спочатку пропускають електромагнітну енергію в прямому напрямі - від збуджуючої до приймальної котушки, а потім ці котушки міняються ролями і енергія електромагнітного поля пропускається в зворотному напрямі. Внаслідок цього дефекти виявляються приблизно з однаковою чутливістю, незалежно від глибини їх розташування в пластині.
Датчики генерують періодичне магнітне поле. Збуджуюча котушка і допоміжний пристрій направляють електромагнітне поле в інспектуєму пластину. В одному варіанті конструкції допоміжний пристрій - це котушка, 7/0 що управляється сигналом, який має фазу і амплітуду, зв'язані з відповідними параметрами сигналу збуджуючої котушки. Для фокусировки електромагнітної енергії використовуються також багатошарові екрани.
В Ц(патенті 05Б6Б479990| розглядається вихрострумовий вимірювальний перетворювач, що містить вимірювальний і компенсаційний датчики, виконані у вигляді циліндричних котушок індуктивності, а також вимірювальний ланцюжок. Служить для визначення властивостей матеріалу об'єкта, який досліджується, і його 7/5 геометричних параметрів. Метод роботи вимірювального перетворювача включає розташування об'єкта на заданій відстані від вимірювального і компенсаційного датчиків, вимірювання імпедансу вимірювального датчика на першій і другій заданих частотах, визначення властивостей матеріалу, а також геометричних параметрів об'єкту, грунтуючись на виміряних значеннях імпедансу з використанням компенсації температурного впливу на вимірювальний датчик за допомогою сигналу, що формується компенсаційним датчиком. Компенсаційний датчик просторово менший, ніж вимірювальний і розташований в середині вимірювального. Витки обох датчиків співвісні, геометричні форми ідентичні. Компенсаційний датчик розташовується так, що вплив досліджуємого об'єкту на нього є мінімальним. Температурна компенсація полягає у відніманні комплексного импедансу компенсаційного датчика із комплексного імпедансу вимірювального датчика. Для визначення властивостей матеріалу, а також геометричних параметрів об'єкту спочатку об'єкт розташовують від вимірювального датчика с г На відстані, що перевищує діаметр датчика, при цьому визначається власний імпеданс вимірювального датчика.
Після цього об'єкт наближається до вимірювального датчика і знову вимірюється його імпеданс. На основі і) отриманих значень визначається внесений імпеданс датчика, який і служить для визначення електропровідності і геометричних розмірів об'єкту з урахуванням використаної корекції.
В (патенті ОЕ100255801| пропонується обчислення різниці між сигналами, отриманими на контрольованому і ю зо еталонному об'єктах, визначення відповідної поправки, яку слід вводити в результаті вимірювань електричного параметра контрольованого об'єкту. Відмічається, що згадана поправка може вводитися в розрахунках, що юю проводяться після вимірювань, а може реалізуватися в формі настройки характеристик датчика. ї-
В Іпатенті з82361065)| описаний пристрій для реєстрації дефектів в електропровідних матеріалах за допомогою сканування великих ділянок матеріалу. Пристрій містить декілька довгих вузьких елементів, що о зв проводять струм і які розташовуються в безпосередній близькості до поверхні досліджуваного матеріалу, але не со контактують з ним. З використанням цих елементів сканують матеріал, а електропровідність матеріалу визначають за величиною повного опору змінному струму, що протікає в елементі. Наявність дефектів в матеріалі призводить до локальної зміни електропровідності і, як наслідок, до зміни повного опору елемента, що переміщується над дефектом. Елементи з'єднуються в симетричну мостову схему. Така мостова схема не « піддається будь-яким впливам поблизу матеріалу, який досліджується, крім дефектів. з с В (Іпатенті 055399968| описаний комбінований вихрострумовий датчик для виявлення тріцин в багатошарових структурах. Комбінований датчик включає центральну збуджуючу котушку з сердечником і ряд ;» чуттєвих, приймаючих котушок, локалізованих у вигляді решітки. Центральна збуджуюча котушка живиться змінним струмом першої частоти, наводячи вихрові струми спочатку в верхній частині шарової структури. Поле цих вихрових струмів приймається чуттєвими котушками і аналізується для виявлення структурних дефектів на
Го! верхній поверхні шарової структури. Потім центральна котушка збуджується змінним струмом другої, більш низької частоти, наводячи вихрові струми в більш глибоких шарах структури. Сигнали, що реєструються о чуттєвими котушками на різних частотах, спільно обробляються з метою виділення дефектів в різних шарах -І структури.
В І(патенті 56545469) розглядається метод інспекції багатошарової структури, яка включає верхній, нижній, о і, як мінімум, один проміжний шар, розташований між верхнім і нижнім шарами структури. Використовується сп збудження тестуємої вихрострумової котушки, розташованої між верхнім і проміжним шарами. При цьому поле цієї котушки наводить вихрові струми у верхньому шарі багатошарової структури. Відзначається, що в якості верхнього може використовуватись і проміжний шар. Одночасно з тестуємою збуджується опорна ов вихрострумова котушка, розташована між верхнім і проміжним шарами. Сигнали тестуючої і опорної котушок порівнюються для визначення місця розташування дефекту у верхньому шарі. Запропонований метод
Ф) передбачає також збудження додаткової тестуючої котушки, розташованої між проміжним і нижнім шарами, яка ка наводить вихрові струми в нижньому шарі. Відзначається, що в якості нижнього може використовуватись і один із проміжних шарів. Одночасно з додатковою тестуючою збуджується і додаткова опорна котушка, розташована бо Між тими ж шарами, що і тестуюча. Сигнали додаткових тестуючої і опорної котушок порівнюються для визначення місця знаходження дефекту в нижньому шарі.
Найближчим за технічною сутністю до рішення, яке заявляється до реєстрації, є неруйнівний метод і комбінований датчик для вимірювання товщини тонких шарів і покриттів, (описаний в патенті США Мо51912861, що обраний авторами за прототип. У прототипі використовується магніто-індуктивний або, по іншому, 65 вихрострумовий метод, що дає вимірювальні величини, які залежать не тільки від дійсної товщини шарів, а також і від форми вимірювального об'єкту.
Метод включає наступні операції: - генерація первинного електромагнітного змінного поля з використанням котушки, розташованої поблизу із зовнішнім шаром зразка. При цьому наведені в зразку вихрові струми генерують вторинне електромагнітне поле; - збудження указаного первинного перемінного поля, щонайменше, на двох різних частотах; - вимірювання сумарного поля, утвореного первинним і вторинним змінними полями, на указаних частотах для визначення впливу зазначеного вихрових струмів; - обчислення товщини указаних шарів у відповідності з прийнятою математичною моделлю з використанням проведених. вимірів та електромагнітних властивостей шарів і підкладки. 70 Комбінований датчик має, як мінімум, дві різні котушки, при цьому скорегована товщина шару обчислюється на основі вимірювань двома котушками. Котушки мають різні середні діаметри, концентрично розташовані, працюють в діапазоні високих частот. Для обчислення товщини шарів використовуються комп'ютерні засоби.
В прототипі використовується декілька частот електромагнітного поля, що дає змогу змінювати глибину проникнення поля в зразок, і тим самим здійснити послідовне зондування шарів і підкладки. Крім цього, в /5 даному технічному рішенні визначається не тільки товщина шарів, але й електромагнітні властивості і шарів і підкладки. Також застосовуються математичні моделі для послідовного, ітераційного обчислення властивостей і товщини шарів.
Проте, не дивлячись на всі позитивні якості, дане технічне рішення має обмеження в застосуванні, обумовлене неможливістю забезпечити безконтактне вимірювання перехідного опору між металевою фольгою і тонким слабопровідним композитним покриттям, електропровідність якого може змінюватись в залежності від його щільності, зміни концентрації компонентів, гранулометричного складу, однорідності маси композиту після перемішування компонентів.
Зважаючи на недоліки відомих технічних рішень і прототипу, зокрема, задача винаходу, що подається до реєстрації, полягає у розробці методу визначення опору між струмовиводом і покриттям в процесі виробництва сч
Хімічних джерел струму і системи для його реалізації.
Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у вихрострумовому способі безконтактного визначення і) опору, який включає розміщення комбінованого вимірювального перетворювача, який містить перший і другий вихрострумові датчики, над поверхнею покриття на металевій стрічці струмовиводу, вимірювання відносного активного опору першого вихрострумового датчика на його робочій частоті, вимірювання відносного внесеного /((|(у зо активного опору другого вихрострумового датчика на його робочій частоті, відповідно до винаходу, комбінований вимірювальний перетворювач розміщують в зоні направляючого рух стрічки вала так, що всі точки робочої о поверхні перетворювача знаходяться на однаковій відстані від поверхні стрічки, розміщують струмові лінії М робочої поверхні першого та другого вихротокових датчиків паралельно між собою і направлені вздовж напряму руху стрічки струмовиводу, причому напрямок струмів у лініях першого датчика задають однаковим, а напрямок о струмів в лініях другого датчика - протилежним, обирають робочу частоту першого датчика відповідно мінімуму со частотної залежності його внесеного активного опору, вимірюють відносний внесений активний опір другого вихрострумового датчика комбінованого вимірювального перетворювача, струмові лінії робочої поверхні котрого паралельні між собою і направлені вздовж напряму руху стрічки струмовиводу, а напрямки струмів в сусідніх лініях протилежні, вибирають робочу частоту другого вихрострумового датчика після екстремальній зоні « годографа, внесеного стрічкою струмовиводу без покриття імпедансу так, щоб величина внесеного активного 7) с опору складала не більше 1095 від максимального значення, виділяють величину відносного внесеного
Й активного опору другого датчика, обумовлену тільки вихровими струмами, що протікають в шарі покриття, и?» здійснюють синхронизацію вимірювань першого і другого датчиків з урахуванням швидкості рівномірного руху стрічки токопідводу з покриттям так, щоб обидва датчики здійснювали вимірювання на одній і тій же ділянці покриття, проводять корекцію величини відносного внесеного активного опору першого датчика з використанням о виділених значень внесеного активного опору другого датчика, визначення величини контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям на різних ділянках під час руху стрічки здійснюють з використанням о скорегованих значень відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, позиціонують -І перший датчик над поверхнею стрічки струмовиводу без покриття, розташованій на направляючому валу на
Відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття і вимірюють частотну о характеристику внесеного активного опору, віднесеного до його власного індуктивного опору, позиціонують с перший датчик над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу, розташованій на направляючому валу на відстані, що дорівнює величині установочного зазору, і знову вимірюють частотну характеристику відносного внесеного активного опору, визначають частоту, що відповідає мінімуму частотної характеристики відносного внесеного опору при розташуванні першого датчика над покриттям на стрічці струмовиводу, яку приймають як робочу частоту першого датчика, запам'ятовують відносний внесений активний опір першого датчика, отриманий
Ф) при його розташуванні над стрічкою без покриття, відповідній робочій частоті та використовують його в ка подальшому як еталонне значення, в ході вимірювань визначають різницю відносного внесеного активного опору першого датчика, розташованого над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка рухається, і еталонним бо значенням, яке є сигналом першого датчика, робочу частоту другого вихрострумового датчика обмежують зверху граничною частотою, яка в три рази менша від частоти власного резонансу датчика, позиціонують другий датчик над поверхнею стрічки струмовиводу без покриття, розташованої на направляючому валу на відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття й вимірюють значення відносного внесеного активного опору датчика на його робочій частоті, потім знову позиціонують другий датчик над поверхнею стрічки 65 струмовиводу без покриття на відстані, що дорівнює товщині покриття, і вимірюють значення відносної внесеної індуктивності датчика на його робочій частоті, після цього встановлюють другий датчик безпосередньо на поверхні стрічки струмовиводу без покриття, розташованій на направляючому валу, і вимірюють відносну внесену індуктивність датчика на граничній частоті визначають різницю значень відносної внесеної індуктивності другого датчика, що виміряні на стрічці струмовідводу з нульовим зазором на граничній частоті і
З повітряним зазором, що дорівнює товщині покриття на робочій частоті, із значень відносного внесеного активного опору другого датчика, розташованого над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка рухається, віднімають однойменне значення, виміряне на робочій частоті при позиціюванні другого датчика над поверхнею стрічки без покриття на відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття, здійснюючи адитивну корекцію, адитивно скореговані значення опору другого датчика ділять на отриману 7/0 різницю відносних внесених індуктивностей цього датчика, здійснюючи мультиплікативну корекцію, використовуючи скореговані значення і враховуючи величину установочного зазору, отримують значення відносного внесеного активного опору другого датчика, зумовлені вихровими струмами, які протікають тільки в шарі покриття, перед початком робочого циклу вимірювань здійснюють не менш, ніж 200 попередніх вимірювань другим датчиком на стрічці струмовиводу з покриттям для визначення початкового середнього значення 7/5 Відносного, внесеного струмами покриття активного опору, яке потім уточнюють в ході робочого циклу вимірювань, сигнал першого вихрострумового датчика корегують шляхом множення його на коефіцієнт т- Род /Кгд , Що є відношенням внесеного струмами покриття активного опору другого датчика до його поточного середнього значення, перед початком робочого циклу вимірювань роблять не менш ніж 400 попередніх вимірювань на стрічці струмовиводу з покриттям для визначення початкового максимального значення сигналу першого датчика, скорегованого сигналом другого датчика, яке в ході робочого циклу вимірювань уточнюють, визначення величини контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям здійснюють по відношенню скорегованих величин максимального сигналу першого датчика до сигналу в даному місці контролю, яке пропорційне відношенню контактного опору в даному місці контролю до його усередненого мінімального значення, задають технологічний допуск, тобто верхнє значення діапазону, в межах якого с допускають зміну відносної величини контактного опору, здійснюють контроль за виходом відносної величини Ге) контактного опору за межі допуску і при цьому на поверхні покриття роблять помітки різними кольорами, за ступенем перевищення верхньої межі допуску.
Вихрострумова система для безконтактного визначення опору, що містить засоби для вимірювання відносного внесеного активного опору першого і другого вихрострумових датчиків комбінованого вимірювального юю перетворювача відповідно на робочій частоті першого та другого датчиків, засоби триканального (Й аналого-цифрового перетворення сигналів, блок запам'ятовування, блок контролю виходу за межі допуску та блок відмітки дефектних зон на поверхні покриття, відповідно до винаходу, додатково містить засоби - синхронізації вимірювань першим і другим датчиками, блок визначення різниці відносного внесеного активного /с3 опору першого датчика і еталонного сигналу, блок визначення значень відносної внесеної індуктивності другого
Зо датчика, виміряних на стрічці струмовиводу з нульовим зазором на граничній частоті і з повітряним зазором, що со дорівнює товщині покриття, на робочій частоті, блок адитивної корекції відносного внесеного активного опору другого вихрострумового датчика, блок мультиплікативної корекції відносного внесеного активного опору другого вихрострумового датчика, блок поточного усереднення скорегованих значень відносного внесеного активного « опору другого датчика, блок корекції різниці відносного внесеного активного опору першого датчика і - 70 еталонного сигналу з використанням скорегованих значень сигналу другого датчика, блок поточного визначення с максимальної скорегованої різниці для першого датчика, блок визначення і реєстрації контактного опору між
Із» стрічкою струмовиводу і покриттям в місці контролю та цифро-аналоговий перетворювач.
Перший і другий датчики об'єднані в єдину конструкцію і розташовані в ній послідовно по відношенню до руху стрічки, а їх загальна робоча поверхня є частиною поверхні циліндра з прямокутним розверненням і обмежена по ширині максимальною шириною одного із датчиків, а по довжині - сумарною довжиною датчиків з со урахуванням відстані між ними. Загальна робоча поверхня датчиків коаксіальна поверхні стрічки струмовиводу в ав) зоні вала, що направляє рух стрічки. Каркас першого вихрострумового датчика в перетині являє собою прямокутник, при цьому робочою є найближча до покриття вгнута поверхня каркасу з розташованими на ній з і постійним шагом паралельними однонаправленими струмовими лініями, а неробочою - випукла поверхня сл 250 каркасу з розташованими на ній паралельними струмовими лініями протилежного направлення.
Відстань між струмовими лініями першого датчика вибирають з урахуванням необхідності забезпечення сл максимальної сталості векторного потенціалу поля датчика в зоні контролю.
Обмотка другого вихрострумового датчика зосереджена на найближчій до покриття вгнутої поверхні каркасу і являє собою сукупність паралельних струмових ліній з протилежним направленням струмів в сусідніх лініях і 29 однаковою відстанню між ними.
ГФ) Відстань між струмовими лініями другого датчика вибирають з урахуванням необхідності забезпечення мінімального впливу фольги струмовиводу на величину його внесеного активного опору. по Відношення довжини струмових ліній, розташованих на робочих поверхнях першого і другого датчиків до відстані між струмовими лініями складає не менше 10. 60 Відстань між кінцем першого датчика і початком другого складає не менше подвійної ширини перетину каркаса першого вихрострумового датчика;
В разі двохстороннього покриття стрічки струмовиводу використовують два ідентичних комбінованих вимірювальних перетворювача, кожний із котрих розташований в оточенні свого направляючого валу, але над різною стороною покриття стрічки. бо Кожен із двох комбінованих вимірювальних перетворювачів розташований на одній і тій же відстані від бічної кромки стрічки струмовиводу.
Крім цього, вихрострумова система включає декілька комбінованих вимірювальних перетворювачів, розташованих над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу, закріплених на одній утворюючій, орієнтованій перпендикулярно бічній кромці стрічки струмовиводу, при цьому відстань між перетворювачами однакова. А також в разі двостороннього покриття включає декілька пар вимірювальних перетворювачів, причому вимірювальні перетворювачі, розташовані над одною стороною покриття і вимірювальні перетворювачі, розташовані над протилежною стороною, закріплені на окремих поверхнях, орієнтованих перпендикулярно бічній кромці стрічки. 70 Найменша відстань між бічною гранню комбінованого вимірювального перетворювача і бічною кромкою покриття на стрічці струмовиводу складає не менше висоти першого вихрострумового датчика, а відстань між найближчими одна до одної бічними гранями сусідніх комбінованих перетворювачів складає не менше подвійної висоти першого датчика.
Вихрострумова система додатково включає блок означення дефектних зон, в межах яких відносна величина 7/5 Контактного опору між струмовиводом і покриттям виходить за межі встановленого допуску, що проводить відмітки для кожного комбінованого вимірювального перетворювача окремо різними кольорами за ступенем перевищення величиною контактного опору верхньої межі допуску.
Суть винаходу пояснюється кресленнями, де представлені:
Фіг1. Накладний конденсатор з двома компланарними пластинами, розташованими над стрічкою 2о струмовиводу з покриттям: 1- пластини накладного конденсатору, 2 - покриття, З-ізолююча окисна плівка на поверхні стрічки (фольги) струмовиводу, 4 - стрічка (фольга) струмовиводу.
Фіг.2. Еквівалентна схема накладного конденсатора, розташованого над покриттям на стрічці струмовиводу:
Су - ємність повітряного зазору між відповідною пластиною конденсатора і зовнішньою поверхнею покриття,
Кл» Ст - опір і ємність покриття в напрямі, перпендикулярному поверхні, С у - ємність діелектричної плівки АІ2Оз сч ов на поверхні алюмінієвої фольги.
Фіг.3. Схема розташування вихрострумових датчиків відносно стрічки струмовиводу з покриттям (рисунок і) праворуч є збільшеним варіантом лівого рисунку): 1 - вал, направляючий рух стрічки струмовиводу, 2 - стрічка (фольга) струмовиводу, З - перший вихрострумовий датчик, 4 - другий вихрострумовий датчик, 5 - загальний каркас кріплення датчиків, 6 - композитне покриття на стрічці струмовиводу; Т; - товщина фольги, Тс - товщина му
Зо покриття, до - величина установочного зазору датчиків відносно зовнішньої поверхні покриття, Іо - відстань між датчиками на їх загальному каркасі, Мо - швидкість руху стрічки струмовиводу. о
Фіг4. Схема розташування комбінованих вимірювальних перетворювачів в разі двостороннього покриття М стрічки (фольги) струмовиводу: 1 - перший комбінований перетворювач, що містить два вихрострумових датчики, 2- другий комбінований перетворювач, що містить два вихрострумових датчики; Т; - товщина фольги, То - о
Зз5 Товщина покриття, до - величина установочного зазору датчиків відносно зовнішньої поверхні покриття, Мо - со швидкість руху стрічки струмовиводу.
Фіг.5. Розташування першого вихрострумового датчика відносно стрічки струмовиводу з покриттям (рисунок зверху показує вид в напрямі руху стрічки струмовиводу з покриттям, рисунок внизу показує вид в напрямі, перпендикулярному руху стрічки струмовиводу з покриттям): 1 - стрічка (фольга) струмовиводу, 2 - покриття, З « 7 поверхня валу, який направляє рух стрічки струмовиводу, 4 - лінії струму на робочій поверхні каркасу з с датчика, 5 - лінії струму на протилежній поверхні каркасу датчика, 6 - вихрові струми в фользі з покриттям, 7 . - лінії напруженості магнітного поля датчика ; Т; - товщина фольги, То - товщина покриття, 40 - величина и?» установочного зазору датчиків відносно зовнішньої поверхні покриття, О - ширина каркасу датчика.
Фіг.6. Частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, розташованого над шаром покриття з графіту, нанесеного на непротравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1
Го! - непротравлена (гладка) алюмінієва фольга товщиною Т,.-25мкм без покриття, 2 - непротравлена алюмінієва фольга з нанесеним шаром графіту товщиною То-2Змкм без підпресовки, З - непротравлена алюмінієва фольга о з нанесеним шаром графіту товщиною Т-2Змкм, підпресованим зусиллям З тони. -І Фіг.7. Частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, 5р розташованого над шаром покриття із графіту, нанесеного на протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - о протравлена хімічним шляхом алюмінієва фольга товщиною Т,-11мкм (після травлення) без покриття, 2 - сп протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту товщиною ТО-2Змкм без підпресовки, З - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту товщиною ТО-2З3мкм, підпресованим зусиллям З тони. 5Б Фіг.8. Частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, розташованого над шаром композиційного покриття (шар шпінелі ГіМп2»О, з підшаром графіту), нанесеного на
Ф) протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї ка композиційним покриттям, що складається з шару шпінелі товщиною Т с1-120мкм і підшару графіту товщиною
То»-25мкм без підпресовки, 2 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї композиційним покриттям, що бо складається із шару шпінелі товщиною Т1-120мкм і підшару графіту товщиною То2-25Ммкм, який підпресований зусиллям З тонни.
Фіг.9. Частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, розташованого над протравленою алюмінієвою фольгою і шаром композитного покриття, нанесеного на протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - протравлена хімічним шляхом алюмінієва фольга 65 товщиною ТеЛ11мкм без покриття, 2 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром композитного покриття (МпО» с додатком графіту і сажі) товщиною Т-100мкм.
Фіг.10. Розташування другого вихрострумового датчика відносно стрічки струмовиводу з покриттям (рисунок справа демонструє вид в напрямі руху стрічки струмовиводу з покриттям, рисунок ліворуч показує вид на робочу поверхню датчика): 1 - стрічка (фольга) струмовиводу, 2 - покриття, З - поверхня валу, який направляє рух стрічки струмовиводу, 4 - лінії струму на робочій поверхні каркасу датчика, 5 - каркас датчика, 6 - смуга вихрових струмів в покритті, 7 - смуга вихрових струмів в фользі; Т;- товщина фольги, То - товщина покриття, до - величина установочного зазору датчиків відносно зовнішньої поверхні покриття, а - відстань між струмовими лініями на робочій поверхні датчика.
Фіг.11. Зміна нормованої величини векторного потенціалу магнітного поля першого вихрострумового датчика, 7/0 що складається з двох силових ліній, розміщених на відстані мм одна від одної, в напрямі, перпендикулярному цим лініям по осі х на висоті 2-0,4мм над площиною двопровідної лінії: струмові лінії розташовані в точках хіт1мм, хо-2мм, Ао-Мої/2л, Де Мо-4х-10-7Н/т, І - величина струму в струмовій лінії.
Фіг.12. Зміна нормованої величини векторного потенціалу магнітного поля першого вихрострумового датчика, що складається з двох струмових ліній, розташованих на відстані 1,6мм одна від одної, в напрямі, 75 перпендикулярному цим лініям по осі х на висоті 2-0,4мм над площиною двопровідної лінії: струмові лінії розташовані в точках х/-1,6мм хо-З3,2мм, Ао-Моі/2х, де Мо-ал.1077Н/т, І - величина струму в струмовій лінії.
Фіг.13. Зміна нормованої величини векторного потенціалу магнітного поля другого вихрострумового датчика, який складається з двох струмових ліній, в напрямі, перпендикулярному цим лініям по осі х на висоті 2-0,3мМмМ над площиною двопровідної лінії: крива 1 відповідає струмовим лініям, розташованим на відстані мм одна від одної в точках х/-1мм, хо-2мм; крива 2 відповідає струмовим лініям, розташованим на відстані 1,бмм одна від одної в точках х/-1,бмм, хо-3,2мМм, Ао-Моі/2л, де Мо-4л.10-7Н/т, І - величина струму в струмовій лінії.
Фіг.14. Годографи внесеного імпедансу другого вихрострумового датчика, розташованого над алюмінієвою фольгою (крива 1) і над покриттям, нанесеним на алюмінієву фольгу (крива 2), а також годограф короткої циліндричної котушки індуктивності (крива 3): алюмінієва фольга товщиною ГП-25мМкмМ, композитне покриття на с основі МпО» товщиною Т-100мкм. о
Фіг.15. Функціональна схема системи для безконтактного визначення методом вихрових струмів опору між стрічкою струмовиводу і покриттям при виготовленні хімічних джерел струму і суперконденсаторів: 1 - вал, який направляє рух стрічки струмовиводу, 2 - стрічка струмовиводу з покриттям, З - перший вихрострумовий датчик, 4 - другий вихрострумовий датчик. іс)
Комбінований вимірювальний перетворювач має два накладних параметричних вихрострумових датчики, ю об'єднаних в одну конструкцію і розташованих в ній послідовно по відношенню до руху стрічки. Комбінований вимірювальний перетворювач розташований над поверхнею покриття, що знаходиться на металевій стрічці і - (фользі) струмовиводу в зоні направляючого рух стрічки кругового циліндричного вала. Робоча поверхня о перетворювача - це загальна робоча поверхня першого і другого вихрострумових датчиків, що має циліндричну форму з прямокутною розгорткою. По ширині, в напрямі, перпендикулярному руху стрічки, ця поверхня г) обмежена максимальною шириною одного з датчиків. По довжині, в напрямі руху стрічки, ця поверхня обмежена сумарною довжиною датчиків з урахуванням відстані між ними. Всі точки робочої поверхні комбінованого вимірювального перетворювача знаходяться на однаковій відстані від поверхні стрічки. Таким чином, робоча « поверхня перетворювача коаксіальна поверхні стрічки в зоні направляючого вала. Схема взаємного розташування вихрострумових датчиків і стрічки струмовиводу з покриттям показана на Фіг.3. т с В разі двостороннього покриття стрічки струмовиводу використовують два комбінованих вимірювальних в перетворювачі. Один з них розташовують поблизу першого валу, направляючого рух стрічки, як показано на » Фіг.3. Другий розташовують поблизу другого вала з тим же установочним зазором до, але відносно поверхні покриття, що знаходиться на другому боці стрічки струмовиводу, як показано на Фіг.4.
Каркас першого вихрострумового датчика комбінованого вимірювального перетворювача в розрізі являє со собою прямокутник. Робочою є найближча до покриття вгнута поверхня каркасу, як показано на Фіг.3, з о розташованими на ній з постійним кроком паралельними струмовими лініями. Напрям струмів в лініях однаковий.
Неробочою є протилежна вигнута поверхня каркасу з розташованими на ній паралельними струмовими лініями - протилежного напряму. Датчик орієнтований таким чином, що напрям струмових ліній співпадає з напрямом руху с 20 стрічки струмовиводу.
В якості інформаційного сигналу першого вихрострумового датчика, що фіксується в процесі руху стрічки сл струмовиводу з покриттям, використовують внесений активний опір, нормований до його власного індуктивному опору, Кад/оГо. На Фіг.5 показано в розрізі взаємне розташування першого вихрострумового датчика і стрічки (фольги) струмовиводу з покриттям, а також напрям проходження вихрових струмів в фользі струмовиводу з го покриттям. Як видно на Фіг.5, траєкторії вихрових струмів, індуційованих полем першого датчика в зразку,
Ге) переходять межу розділу фольги з покриттям. При цьому вихровий струм послідовно проходить через зону фольги, межу розділу і зону покриття. Електрична провідність металевої фольги є величиною стабільною. Тому о величина вихрового струму і конфігурація кожної його траєкторії буде залежати від контактного опору між фольгою і покриттям і від питомої електричної провідності покриття. бо Поверхня алюмінієвої фольги, розташованої у повітряному середовищі, покрита тонкою плівкою окислу алюмінію (Аі2Оз). В процесі нанесення покриття на рухому фольгу ця плівка в значній мірі руйнується. Однак, як показують проведені дослідження, руйнування плівки при нанесенні покриття відбувається не повністю. Крім того, при тонких покриттях з невисокою щільністю і високою поруватістю може відбуватися дифузія молекул кисню із повітря через покриття до поверхні фольги, а також дифузія кисню із внутрішніх пор покриття. бо Контактний опір алюмінієвої фольги з покриттям на ділянці, яка контролюється, обернено пропорційний площі омічного контакту між фольгою і покриттям, тобто обернено пропорційний площі ділянки, що контролюється, де відсутня ізолююча окисна плівка. Таким чином, чим більша площа ділянки, на котрій ізолююча плівка зруйнована, тим менша величина контактного опору між фольгою і покриттям, і навпаки. В хімічних джерелах струму, суперконденсаторах, алюмінієва фольга виконує роль струмовиводу, тобто призначена для того, щоб передати струм композитному покриттю і прийняти струм від нього. Тому величина контактного опору відіграє в цих елементах дуже важливу роль, і в значній мірі визначає швидкість заряду/розряду елементу.
Якщо в деякій зоні контакту фольги і покриття присутня ізолююча окисна плівка, то вихровий струм, що протікає в цій зоні, не перетинає межу розділення фольги і покриття. При цьому утворюються дві окремі замкнуті траєкторії вихрового струму, одна з них розташовується в шарі фольги, а друга - в шарі покриття. 7/0 Аналогічна картина відбувається при вихрострумовій дефектоскопії поверхневих тріщин в провідних матеріалах в разі використання накладного вихрострумового датчика у вигляді, наприклад, короткої циліндричної котушки індуктивності. В цьому разі вихровий струм, що протікає в матеріалі по круговій траєкторії, співвісною із збуджуючою циліндричною котушкою |21, розбивається довгою глибокою поверхневою тріщиною на дві замкнуті траєкторії, розташовані по обидві сторони від тріщини.
В цих ситуаціях: при відсутності ізолюючої окисної плівки, коли утворюється загальна траєкторія вихрового струму, що послідовно протікає Через шар фольги, межу розділу, шар покриття і повертається в фольгу, і при наявності ізолюючої плівки, коли вихрові струми замикаються окремо в шарі фольги і окремо в шарі покриття не перетинаючи межу розділення, величина імпедансу вихрострумового датчика буде різною. Тому, фіксуючи складові внесеного імпедансу вихрострумового датчика, можна визначити наявність ізолюючої окисної плівки в зоні контролю. Силові лінії вихрового магнітного поля датчика, проникаючи в зразок, як показано на Фіг.5, індуціюють навкруги себе багато замкнутих траєкторій вихрового струму. Так як магнітне поле, що задається паралельними лініями струму, розташованими на однаковій відстані одна від одної і утворюючими робочу поверхню вихрострумового датчика, має регулярний характер, щільність вихрового струму в межах робочої ділянки контролю на меж розділення фольги і покриття постійна. Таким чином, з'являється можливість визначити сч ов наявність чи відсутність ізолюючої окисної плівки практично в кожній точці поверхні розділення фольги і покриття. А від величини площі омічного контакту в межах зони контролю залежить загальний, на ділянці і) контролю, контактний опір між фольгою і покриттям.
Як показали проведені експериментальні дослідження з покриттями із графіту, а також з композитними покриттями, які містять шар графіту і шар шпінелі (Мп 204), з композитними покриттями на основі МпО», ку зо Величина внесеного реактивного опору першого вихрострумового датчика, нормованого до його власного індуктивного опору змінювалась в межах 1095. Значно більший діапазон змін спостерігається для відносного о внесеного активного опору датчика. Тому величина цього параметру датчика і фіксується в якості ї- інформаційного сигналу.
Вимірювання частотних характеристик відносного внесеного активного опору першого вихрострумового о з5 датчика, розташованого над алюмінієвою фольгою з різною товщиною без покриття показало, що ці со характеристики мають мінімум. Ці характеристики показані на Фіг.б і Фіг.7 (Залежність на Фіг.б, позначена номером 1, знята для алюмінієвої фольги з гладкою поверхнею, товщиною Т 0-25мкм, залежність на Фіг.7, також під номером 1, знята для протравленої в лужному розчині алюмінієвій фользі і, відповідно, з шорсткою поверхнею, товщиною То-11мкм). Крім загального екстремального характеру цих кривих слід відзначити, що для « гладкої непротравленої фольги, яка має значно більшу товщину, величина відносного внесеного активного опору 7-3) с Каа/оГо в середньому більш ніж в два рази нижче, ніж для протравленої фольги з шорсткою поверхнею, що має й меншу товщину. Відмічені факти пояснюються наступним. "» Зниження внесеного активного опору К ад/оЇо зі збільшенням частоти в доекстремальній зоні пов'язано із зменшенням перерізу трубки вихрового струму при його витісненні до поверхні фольги за рахунок скін - ефекту |2). При цьому величина вихрового струму зменшується, відповідно знижується потужність омічних (джоулевих) (ее) втрат, пропорційна добутку квадрата величини струму на активний опір матеріалу (12). Внаслідок цього о знижується внесений активний опір Кад/юЇ о першого вихрострумового датчика.
Враховуючи, що котушка індуктивності, яка є вихрострумовим датчиком, живиться від частотно незалежного - генератора струму, напруженість магнітного поля датчика Но зберігається постійною в робочому частотному сл 50 діапазоні. Відносна величина внесеного реактивного опору або внесеної індуктивності, яка характеризує напруженість результуючого контуру вихрового струму в фользі Нь, при переході від непротравленої до сл протравленої фольги змінюється в межах 1095. Отже, напруженість сумарного магнітного поля Н 5, Що визначається на основі закону електромагнітної індукції зустрічно діючими первинним полем котушки Но і полем вихрових струмів Нь як Н 8-НОо-Нь , також достатньо стабільна. При цьому в такій же мірі стабільна і напруженість електричного поля Е,, збуджуючого вихровий струм в фользі і визначається Н, Це свідчить про о те, що зміна потужності джоулевих втрат зумовлюється зміною опору зразка, який досліджують і частоти зондуючого поля. іме) Зменшення величини Кад/оГо при збільшенні частоти, що спостерігається в доекстримальній зоні частотних характеристик зразків алюмінієвої фольги могло б продовжуватись практично до нуля при значному збільшенні 60 частоти. Подібний ефект спостерігають, наприклад, в хвилеводах сантиметрового діапазону з полірованою мідною, чи покритою сріблом поверхнею або в резонаторах, де електромагнітна хвиля практично не проникає в метал і затухання наближується до нуля.
В нашому випадку зниженню величини Кад/оїо з частотою перешкоджає інший механізм. При витісненні вихрового струму в приповерхневі шари фольги переважний характер набуває зростання активного опору з бо частотою. По - перше це відбувається за рахунок зменшення розрізу трубки вихрового струму, а по-друге - за рахунок значно більш високого значення поверхневого опору фольги в порівнянні з об'ємним із-за наявності мікрорельєфу поверхні. При цьому потужність джоулевих втрат зростає і внесений активний опір Кад/ої о із зростанням частоти збільшується. Аналогічний ефект спостерігають при знижені власної добротності повітряних котушок індуктивності метрового діапазону довжин хвиль при збільшенні частоти.
Значне збільшення шорсткості поверхні фольги, досягнуте шляхом її травлення в лужному розчині, і зниження товщини фольги з 25 до 11мкм суттєво збільшили внесений активний опір датчика. Для протравленої фольги з шорсткою поверхнею, що має меншу товщину (То-11мкм), величина відносного внесеного активного опору Кад/ю! о в середньому більше ніж в два рази вища, ніж для гладкої непротравленої фольги, з товщиною 70. «То-25мкм) (дивись частотні характеристики для кривих з номером 1 на Фіг.б і Фіг.7).
Аналогічний вигляд мають і криві, відповідно зняті на фользі з покриттям у вигляді шару підпресованого і непідпресованого графіту, а також з більш складними композитними покриттями, частотні характеристики для яких приведені на Фіг.8 і Фіг.9.
Вибір робочої частоти першого вихрострумового датчика здійснюють в точці, що відповідає мінімуму 75 частотної залежності його відносного внесеного активного опору Кад/оїЇо, при розташуванні датчика з установочним зазором до відносно поверхні покриття як показано на Фіг.3. Як видно із частотних характеристик, приведених на Фіг.6-Фіг.9 на цій частоті ще не сильно виявляється вплив поверхневого опору фольги, який змінюється під дією шорсткості поверхні, в той же час частота достатньо висока для витіснення поля в приповерхневі шари алюмінієвої фольги і відмінність між кривими в точці мінімуму близька до максимальної.
Процедура проведення вимірювань з використанням першого вихрострумового датчика має наступний вигляд.
Перед процесом вимірювань розташовують перший датчик над поверхнею стрічки струмовиводу без покриття, яка розміщена на направляючому валу, на відстані, яка дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття Я4оТо (Фіг-3) і вимірюють частотну характеристику відносного внесеного активного опору СМ датчика Кад/ю! о. Потім позиціонують перший датчик над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу, яка о розміщена на направляючому валу, на відстані, яка дорівнює величині установочного зазору й о, і знову вимірюють частотну характеристику відносного внесеного активного опору датчика Кад/оїо. Визначають частоту, яка відповідає мінімуму частотної характеристики Кад/оЇ о при розташуванні датчика над покриттям на стрічці струмовиводу, яку приймають як робочу частоту першого датчика. Запам'ятовують величину опору що)
Вадіюїо датчика, отриману при його розміщенні над стрічкою без покриття, що відповідає робочій частоті, і ю надалі використовують її як еталонне значення. В процесі вимірювань визначають різницю відносного внесеного активного опору Кад/юїо першого датчика, розташованого над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка - рухається, і еталонного значення. ав)
Обмотка другого вихрострумового датчика є сукупність паралельних струмових ліній з протилежним
Зо напрямом струму в сусідніх лініях і постійним віддаленням між ними (Фіг.10). Обмотка зосереджена на со найближчій до покриття вигнутої поверхні каркасу. Справа на Фіг.10 показано розташування вихрострумового датчика відносно стрічки струмовиводу з покриттям (цей рисунок представляє собою вид в напрямі руху стрічки).
Таким чином, в якості джерела первинного магнітного поля виступає смуга паралельних струмових ліній з « протилежним направленням струму в сусідніх лініях. На Фіг.10 ці струмові лінії позначені цифрою 4, відстань З7З 70 між ними рівно А. Хрестиком для кожної струмової лінії показаний напрям струму "в площину креслення", а с точкою - "із площини креслення". Розміщені поруч дві струмові лінії можна уявити як елементарну двопровідну "з лінію, а магнітне поле всього датчика можна вирахувати як сукупність полів цих елементарних двопровідних ліній.
Вихрові струми, наведені полем двопровідної лінії в провідному середовищі, зовнішня плоска, межа якої со 75 паралельна площині струмових ліній, утворюють замкнуті контури в площинах, паралельних площині струмових ліній, утворюючих первинне зондуюче поле. При цьому контур з максимальною густиною вихрового струму («в розташовують безпосередньо у поверхні розділу (зовнішньої поверхні) провідного середовища в зоні максимальної напруженості електричного поля. Далі по глибині густина вихрового струму зменшується по - експоненті, в показнику якої міститься добуток питомої електропровідності середовища на частоту магнітного с 20 поля. Ця ситуація подібна випадку збудження вихрових струмів в провідному середовищі за допомогою короткої циліндричної котушки індуктивності, робочий торець якої (основа циліндру) паралельний плоскій межі сл середовища. В цьому випадку вихрові струми утворюють співвісні з котушкою кругові контури, площини котрих паралельні робочій основі циліндричної котушки 2, ЗЇ. Контур з максимальною густиною вихрового струму розташовують у площині розділу провідного середовища і повітряного простору, в якому розміщена котушка. 99 На Фіг.10 номером 6 позначені лінії вихрового струму максимальної густини, наведені первинним полем
ГФ) другого вихрострумового датчика в шарі покриття. Напрям вихрового струму в кожній з цих ліній протилежний т напряму струму у відповідній струмовій лінії датчика. Номером 7 на цій же фігурі позначені лінії вихрового струму, наведені первинним полем вихрострумового датчика в металевій фользі струмовиводу. Як і для вихрового струму в покритті, напрям вихрового струму в кожній з цих ліній протилежний напряму струму у 60 відповідній струмовій лінії датчика.
Внаслідок високої питомої електричної провідності металу фольги і високої частоти зондуючого магнітного поля (робочий діапазон частот лежить в межах метрових довжин хвиль) магнітне поле вихрових струмів, що протікають в шарі фольги, має суттєву величину. Відповідно до цього значну величину має і внесена у вихрострумовий датчик з від'ємним знаком індуктивність. Внаслідок стабільних геометричних параметрів фольги бо і її електропровідності величина цієї внесеної індуктивності також стабільна. Недостатньо стабільною,
внаслідок зміни густини, гранулометричного складу, концентрації складових компонентів, власної електропровідності зерен цих компонентів є електропровідність матеріалу покриття. Як показують вимірювання, вона на декілька порядків і більше, в залежності від типу покриття, менше питомої електропровідності фольги.
Величина внесеної індуктивності, що формується полем вихрових струмів, які протікають в шарі покриття, внаслідок порівняно малої питомої електропровідності матеріалу покриття, незначна. Тому в якості інформаційного параметру другого вихрострумового датчика, що характеризує питому електричну провідність матеріалу покриття, використовують внесений активний опір, нормований до власного індуктивного опору датчика. 70 Формування поля для елементарних двопровідних чарунок першого і другого вихрострумових датчиків розглянуто в прикладах 1 і 2 відповідно.
Задачею другого вихрострумового датчика є формування сигналу, пропорційного питомій електричній провідності матеріалу покриття. Для отримання відчутного вкладу покриття в загальну величину внесеного активного опору датчика, яка формується вихровими струмами, що протікають як в покритті, так і в металевій 7/5 фользі, необхідно значно підвищити частоту струму, що живить датчик. Вихрострумовий датчик має частоту власного резонансу, яка визначається його власною індуктивністю і паразитною ємністю між лінійними провідниками датчика. Щоб власний резонанс датчика не впливав на процес вимірювань, робочу частоту другого вихрострумового датчика обмежують зверху граничною частотою, яка в три рази менше від частоти власного резонансу датчика.
При збільшенні частоти струму, що живить вихрострумовий датчик, внесений активний опір спочатку збільшується, сягає максимуму, а потім зменшується. Внесений реактивний опір при збільшенні частоти зростає монотонно. Це звичайно відображається у вигляді годографу на комплексній площині внесених опорів (2, 3). Для зменшення впливу фольги на сигнал другого вихрострумового датчика його робочу частоту обирають в післяекстримальній зоні годографу внесеного стрічкою струмовиводу без покриття імпедансу так, щоб величина сч об Внесеного активного опору складала не більше 1095 від максимального значення годографа.
Величина відносного внесеного в другий вихрострумовий датчик активного опору, при його розташуванні над і) покриттям, нанесеним на фольгу струмовиводу (Фіг.10) залежить від ряду факторів: по-перше, первинне поле датчика послаблюють полем вихрових струмів, наведених в металевій фользі (вторинне поле). Напруженість вторинного поля залежить від питомої електричної провідності с; і товщини Те ю металевої фольги, частоти і відстані до джерела первинного поля. Напруженість вторинного поля можна охарактеризувати величиною, внесеною в датчик індуктивності, нормованою до його власної індуктивності. При о цьому, якщо датчик розмістити безпосередньо на поверхні фольги і збільшити частоту струму, що живить датчик р до граничної частоти, напруженість вторинного поля буде найбільшою, максимально наближеною до первинного поля датчика. Відповідно максимальною буде і величина відносної внесеної в датчик індуктивності. Тоді о з5 величину різницевого поля датчика, яке є робочим для шару покриття, можна визначити за різницею двох Ге) значень відносної внесеної індуктивності датчика. Перше значення є максимальним, його отримують при розташуванні датчика на поверхні фольги струмовиводу без покриття, яка розміщена на направляючому валу, при цьому частоту датчика задають рівній його граничній частоті. Друге значення отримують при позиціюванні датчика над поверхнею фольги також без покриття, розміщеної на направляючому валу, при цьому відстань від « робочої поверхні датчика до поверхні фольги встановлюють такою, що дорівнює товщині покриття То, а й с частоту датчика задають рівною його робочій частоті. Отримана різниця залежить тільки від питомої електричної й провідності матеріалу фольги с, товщини фольги Т,, робочої і граничної частот і практично не залежить від "» електропровідності слабо провідного покриття; по-друге, загальна величина внесеного в другий вихрострумовий датчик активного опору, який є сигналом, залежить не тільки від опору, внесеного вихровими струмами покриття, але і від опору, внесеного вихровими (оо) струмами, що протікають в фользі струмовиводу. За своєю фізичною природою внесений активний опір визначається потужністю джоулевих втрат за рахунок протікання в провідному середовищі вихрового струму. о Вихрові струми, що протікають в шарі покриття і в фользі незалежні, величину їх густини згідно закону Ома -І визначають питомою електричною провідністю середовища протікання і напруженістю діючого поля. Тому 5ор загальний внесений в датчик активний опір можна представити у вигляді суми внесених активних опорів.
Мн Перший з них, обумовлений вихровими струмами, що протікають в покритті. Його величина, нормована до «(пл власного індуктивного опору датчика, залежить від питомої електропровідності матеріалу покриття ср, значення робочої частоти о, товщини покриття То і величини установочного зазору до. Другий, обумовлений вихровими струмами, що протікають в фользі струмовиводу. Його відносна величина залежить від питомої електропровідності матеріалу фольги с, значення робочої частоти о, товщини фольги Т; і величини
Ге! установочного зазору до.
Процес взаємодії вихрового магнітного поля другого датчика з об'єктом, що досліджують, можна описати ко наступним рівнянням: бо се - два (сив, Те п Те) . о са т Ї а . | де І
Іе (се, Те жі, Кая (се Тел - ІЙ Що р : ід : «іа б5 .
де у Ї заїбе, Тез - оліях Й - 0) Ка - внесений в датчик активний опір, 44 - внесена в датчик нини ' індуктивність, Їо - власна індуктивність вихрострумового датчика, оо - робоча частота поля датчика, стлах - гранична частота поля датчика, с; - питома електрична провідність матеріалу фольги, с; - питома електрична провідність матеріалу покриття, Т; - товщина фольги, Т; - товщина шару покриття, К - постійний коефіцієнт, який визначається експериментально при зміні установочного зазору, до - величина установочного зазору між робочою поверхнею датчика і поверхнею покриття, а - відстань між струмовими лініями другого датчика.
Результати вимірювань другим вихрострумовим датчиком, проведених з використання композиційного 70 покриття, нанесеного на алюмінієву фольгу, наведені в прикладі 3.
Із сумарного значення відносного внесенного активного опору другого вихрострумового датчика, розташованого над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка рухається, віднімають значення відносного внесеного активного опору, виміряного на робочій частоті при позиціюванні другого датчика над поверхнею стрічки без покриття, розміщеної на направляючому валу, на відстані, що дорівнює сумі величини установочного 75 зазору і товщини покриття, здійснюючи адитивну корекцію.
Адитивно скореговане значення відносного внесеного активного опору другого датчика, розташованого над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка рухається, ділять на отриману раніше різницю відносних внесених індуктивностей, здійснюючи мультиплікативну корекцію.
Після процедур адитивної і мультиплікативної корекції ми отримали величину відносного внесеного активного опору другого датчика, зумовленого вихровими струмами, які протікають в шарі покриття. Цю величину ми використовуємо для корекції сигналу першого вихрострумового датчика, що визначає величину опору між стрічкою струмовиводу і шаром покриття. При цьому здійснюють синхронізацію вимірювань першим і другим датчиками з урахуванням швидкості рівномірного руху стрічки струмовиводу з покриттям так, що обидва датчики здійснюють вимірювання на одній і тій же ділянці покриття. с
При відсутності ізолюючої окисної плівки і повітряних мікрозазорів на даній ділянці поверхні розділу Ге) фольги і покриття замкнений контур вихрового струму перетинає поверхню розділу. При цьому вихровий струм послідовно протікає в шарі металевої фольги і шарі покриття. Враховуючи, що питома електрична провідність матеріалу покриття на декілька порядків нижче питомої провідності металу фольги, загальний опір вихровому струму вздовж його траєкторії буде в основному визначатися опором на ділянці покриття. о
Як відомо з класичної теорії вихрових струмів для слабопровідних матеріалів, в початковій частині ю доекстремальної зони годографа внесеного імпедансу вихрострумового датчика |З), величина внесеного активного опору лінійно залежить від питомої електропровідності матеріалу. Тому при збільшенні провідності - покриття величина активного опору першого датчика буде зростати, а при зменшенні провідності - о зменшуватись. Це вносить похибку в оцінку величини опору між фольгою струмовиводу і покриттям. 3о Виділений за допомогою процедур адитивної і мультиплікативної корекції сигнал другого датчика являє со собою його відносний внесений активний опір, зумовлений вихровими струмами, які протікають тільки в покритті.
Як видно із теорії вихрових струмів, цей сигнал пропорційний електропровідності слабопровідного покриття абс.
При цьому процедура корекції сигналу першого вихрострумового датчика здійснюють шляхом множення його « лю відносного внесеного активного опору на коефіцієнт т- Род /Кгд , Який є відношенням внесеного активного - с опору другого датчика до його поточного середнього значення. ц Перед початком робочого циклу вимірювань здійснюють не менше 200 попередніх вимірювань другим "» датчиком на стрічці струмовиводу з покриттям з метою визначення початкового середнього значення відносного внесеного активного опору, який потім безперервно уточнюють в процесі робочого циклу вимірювань.
Оцінку величини контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям здійснюють за допомогою (ее) першого датчика за величиною різниці скорегованого значення його відносного внесеного активного опору і еталонного значення, отриманого при вимірюванні на стрічці струмовиводу без покриття. о Розділимо площу ділянки, що знаходиться в робочій зоні першого датчика в даному його положенні, на -І кінцеве число М елементарних ділянок. Будемо вважати, що межу розділу фольги і покриття в межах одної елементарної ділянки перетинає один елементарний контур вихрового струму. Величина струму в контурі буде і-й порівняно невелика, так як вона визначається опором струму на ділянці слабо провідного покриття. Відповідно сл невелика і потужність джоулевих втрат.
Якщо межа розділу на елементарній ділянці є ізолюючою за рахунок окисної плівки алюмінію або повітряного мікрозазору, то утворюється два елементарних контури вихрового струму. Перший замикається в фользі, а другий - в шарі покриття. При цьому потужність джоулевих втрат на цій ділянці дорівнює сумі втрат в обох контурах. Питомий опір металу фольги значно нижчий від питомого опору матеріалу покриття, тому сумарна о потужність втрат в цьому разі суттєво вище за рахунок втрат вихрових струмів в фользі. Вихрові струми в ко фользі і покритті, що протікають в безпосередній близькості до межі розділу, мають різний напрям і послабляюють один одного взаємодією своїх магнітних полів. За рахунок значно більш високої провідності бо металевої фольги її вихровий струм значно послаблює вихровий струм покриття, сам практично не відчуває впливу струму покриття.
Загальна сума джоулевих втрат в робочій зоні першого вихрострумового датчика дорівнює сумі втрат і на її елементарних ділянках. Максимальна різниця скорегованого значення відносного внесеного активного опору першого датчика і його еталонного значення А-Лгах Відповідає крайньому випадку, коли на всіх М елементарних 65 ділянках немає ізолюючої плівки чи повітряного мікрозазору, тобто коли вся межа забезпечує омічний контакт між фольгою і покриттям. Попереднє максимальне значення цієї різниці знаходять в наступним чином. Перед початком робочого циклу вимірювань здійснюють не менш ніж 400 попередніх вимірювань на стрічці струмовиводу з покриттям з метою визначення початкового мінімального значення відносного внесеного активного опору першого датчика, скореговане сигналом другого датчика, яке безперервно уточнюють в процесі робочого циклу вимірювань.
Нульова різниця скорегованого значення відносного внесеного активного опору першого датчика і його еталонного значення А-О відповідає другому крайньому випадку, коли на всіх М елементарних ділянках немає омічного контакту між фольгою і покриттям.
Таким чином, максимальна різниця лах Відповідає мінімальному значенню контактного опору Кліп. Тоді 70 Відношення Н контактного опору на даній ділянці К соп до мінімального значення К дід дорівнює відношенню максимальної різниці Агах ДО різниці, визначеної на даній ділянці тестування: п- Нсся - Ятах Є
Кл Аорп
Задаючи технологічний допуск, тобто верхню межу діапазону, в межах якого допустима зміна відносної величини контактного опору ц-Кооп/Кліп; МИ Здійснюємо контроль за виходом величини Н за межі допуску по величині Дах! Асоп"
Функціональна схема вихрострумової системи для безконтактного визначення опору між стрічкою струмовиводу і покриттям в безперервному технологічному процесі виготовлення хімічних джерел струму і суперконденсаторів показана на Фіг.15.
До першого вихрострумового датчика, який включений в резонансний контур, підключена схема для вимірювання відносного внесеного активного опору датчика на його робочій частоті. Аналогічна схема підключена до другого вихрострумового датчика. Схема вимірювання внесеної індуктивності другого датчика є с двоканальною, вона здійснює вимірювання внесеної індуктивності на робочій частоті другого датчика і на його Ге) граничній частоті. Вихідні сигнали цих схем в аналоговій формі надходять на вхід триканального аналого-дифрового перетворювача. Пристрій синхронізації, підключений до схем вимірювання внесеного опору першого і другого датчиків, а також до блоку помітки дефектних зон, синхронізує відлік першого і другого датчиків, з урахуванням швидкості рівномірного руху стрічки струмовиводу таким чином, що ці датчики проводять юю вимірювання в одній і тій же зоні покриття. Після аналого-дкифрового перетворення дані поступають в блок ю спеціалізованого вираховувача, який може бути реалізований апаратно або програмно. Цей блок містить ряд функціональних елементів. -
Блок пам'яті значень відносних внесених активних опорів першого і другого датчиків, виміряних на їх ав робочих частотах, а також значення відносної внесеної індуктивності другого датчика, виміряній на граничній
Частоті. Значення, що зберігаються в даному блоці, перед початком робочого циклу вимірювань, вимірюють со спочатку на ділянці стрічки струмовиводу без покриття. Вони використовуються в подальшому в процедурах корекції.
Значення, що зберігають в блоці пам'яті, використовуються блоком визначення різниці внесених « індуктивностей другого датчика, блоком адитивної корекції внесеного активного опору другого датчика, блоком З 70 визначення різниці першого датчика. Блок мультиплікативної корекції фактично виконує операцію ділення. с Вихідні сигнали цього блоку і блоку поточного усереднення надходять в блок корекції різниці відносного
Із» внесеного активного опору першого датчика і еталонного значення.
Блок корекції різниці здійснює множення поточного значення різниці на коефіцієнт т- Родін , ЯКИЙ Є відношенням внесеного активного опору другого датчика після мультиплікативної корекції до його поточного (ее) середнього значення. Вихідні сигнали блоку поточного визначення максимальної скорегованої різниці для о першого датчика і значення різниці, отримане в даному місці контролю, передають на блок реєстрації сигналу. В цьому блоці визначають і реєструють відношення Н контактного опору на даній ділянці К соп до мінімального -| значення К діл, яке дорівнює відношенню максимальної різниці Ада ДО різниці, визначеної на даній ділянці сл 50 тестування. Лор ВІДПОВІДНО (2).
Задаючи технологічний допуск, тобто верхнє значення діапазону, в межах якого допускається зміна відносної сл величини контактного опору п-Кеооп/Кліп; ввВодИМО це значення в блок контролю виходу за межу допуску. В цьому блоці здійснюють порівняння відносного контактного опору Н з межею допуску. В разі виходу величини Н за межі допуску, код, відповідний ступеню перевищення межі, надходить на цифро-аналоговий перетворювач. 25 Використовують три градації перевищення величиною відносного контактного опору відповідної межі: слабке
ГФ! перевищення, середнє перевищення, значне перевищення. Слабке перевищення відповідає перевищенню величиною Н, яка відлічується від рівня межі, до 10956, середнє перевищення - від 10 до 3095, значне де перевищення - вище 3095. Блок помітки дефектних зон проводить відповідні помітки на поверхні покриття в місці виходу відносного контактного опору за межі допуску у відповідності зі ступенем перевищення межі різними 60 кольорами.
Перший і другий датчики об'єднані в одну конструкцію і розташовані в ній послідовно по відношенню до руху стрічки. Загальна робоча поверхня датчиків є частиною поверхні циліндру з прямокутною розгорткою і обмежена по ширині максимальною шириною одного із датчиків, а по довжині - сумарною довжиною датчиків з урахуванням відстані між ними. Загальна робоча поверхня датчиків коаксіальна поверхні стрічки струмовиводу в бо зоні валу, що направляє рух стрічки.
Каркас першого вихрострумового датчика в розрізі - прямокутник, при цьому робочою є найближча до покриття вгнута поверхня каркасу з розташованими на ній з постійним кроком паралельними однонаправленими струмовими лініями, а неробочою - вигнута поверхня каркасу з розташованими на ній паралельними струмовими лініями протилежного напряму. Відстань між струмовими лініями першого датчика обирають з урахуванням необхідності забезпечення максимальні стабільності векторного потенціалу поля датчика в зоні контролю.
Обмотка другого вихрострумового датчика зосереджена на найближчій до покриття вгнутій поверхні свого каркасу. Відстань між струмовими лініями другого датчика обирають з урахуванням необхідності забезпечення мінімального впливу фольги струмовиводу на величину його внесеного активного опору. Відношення довжини струмових ліній, розташованих на робочих поверхнях першого і другого датчиків до відстані між струмовими 70 лініями складає не менше 10. Відстань між кінцем першого датчика і початком другого складає не менше подвійної ширини розрізу каркасу першого вихрострумового датчика.
В разі двосторонього покриття стрічки струмовиводу використовують два ідентичних комбінованих вимірювальних перетворювача, кожний з яких розташований навколо свого направляючого вала, але по різні сторони покриття стрічки. Кожний із двох перетворювачів розташований на одній і тій же відстані від бічної 7/5 Кромки стрічки струмовиводу.
Декілька комбінованих вимірювальних перетворювачів розташовані над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу. Вони закріплені на одній площині, орієнтованій перпендикулярно бічній кромці стрічки струмовиводу, при цьому відстань між перетворювачами однакова. В разі двостороннього покриття використовують декілька пар вимірювальних перетворювачів, причому перетворювачі, розташовані по різні 2о сторони покриття, закріплені на окремих площинах, орієнтованих перпендикулярно бічній кромці стрічки.
Найменша відстань між бічною гранню комбінованого вимірювального перетворювача і бічною кромкою покриття на стрічці струмовиводу становить не менше висоти першого вихростумового датчика, а відстань між найближчими одна до одної бічними гранями сусідніх комбінованих перетворювачів не менше подвійної висоти першого датчика. сч
Блок помітки дефектних зон, в межах яких відносна величина контактного опору між струмовідводом і покриттям виходить за межі установленого допуску, проводить помітки для кожного комбінованого і) вимірювального перетворювача окремо різними кольорами у відповідністю зі ступенем перевищення величиною контактного опору верхньої межі допуску.
Приклад 1. ю зо В цьому прикладі проведено розрахунок векторного потенціалу вихрового магнітного поля елементарної двопровідної комірки першого вихрострумового датчика. о
Із класичної теорії електромагнітного поля відомо, що векторний потенціал нескінчено довгий в напрямку М координатної осі у струмовій лінії описують виразом: «в) ді і Ї ву (3) (оо) 4йл тої де Мо-4л.-10-7Н/т - магнітна постійна (магнітна проникність вакууму), І - величина струму в лінії, г4 - відстань « від елемента ду до точки спостереження М. - 70 Проведемо площину, перпендикулярно струмовій лінії, яка містить точку спостереження М. Тоді величину г 4 с можна відобразити як: ;» рих п жв (ее) Тут у - довжина відрізку струмової лінії від точки її перетину з площиною до елементу ду; рі - довжина о відрізку, який лежить в площині і рівній відстані від точки перетину площини із струмовою лінією до точки спостереження М . Враховуючи, що -І сл 50 в чу (Б)
Ї ---5:-21ир81 сл Се ут отримаємо, що векторний потенціал нескінченої струмової лінії в напрямі, перпендикулярному цій лінії о дорівнює т др 9 по в 60 де рі - довжина відрізку від струмової лінії до точки спостереження М.
Розташуємо в площині, перпендикулярно струмовій лінії, осі х і 7 декартової системи координат, що містять точку спостереження М. Нехай координати струмової лінії в цій площині рівні х/і-1мм, 240. Значення векторного потенціалу Ах, нормоване до Ао-Моі/Ах, розраховані по (6) представлені в таблиці 1. б5
Таблиця 1 о | ов бою оз бот | ом ов оявв ояоя обез о5бе дів ов зле 2» | лою ов | ов ю
В таблиці 1 хо і 20 є координатами точки спостереження Мі(х о, 20). Як видно із таблиці 1 значення векторного потенціалу по осі х симетричні відносно точки х/і-їмм, в котрій розташована струмова лінія. На відстані 2050,5мм над струмовою лінією векторний потенціал складає 3095 від значення, яке він мав на відстані 270250,1мм.
Розглянемо елементарну двопровідну комірку першого датчика, яка являє собою дві паралельні однонаправлені струмові лінії. Будемо вважати як і раніше, що струми течуть в напрямку осі у. Векторний потенціал поля такої комірки є сумою векторних потенціалів виду(3). Тоді д З БО зір зіпро)- ро 1 3 с їх сло т-ва о де рі і ро відстань відповідно від першої і другої струмових ліній до точки спостереження М. На Фіг.11 показана зміна нормованої величини векторного потенціалу магнітного поля елементарної двопровідної комірки першого. вихрострумового датчика, струмові лінії котрого розташовані на відстані їмм одна від другої в точках юю хіх1мм, хо-2мм, Ао-Моі/А4х. Зміна векторного потенціалу показана на висоті 2-0,4мм над площиною струмових ю ліній. Цю висоту обирають із наступних уявлень: висота установочного зазору (Фіг.5) 4050,2мм, товщина покриття
То-О,2мм. -
На Фіг.12 показана аналогічна крива для струмових ліній, розташованих в точках хі-1,6мм, хо-3,2мМм, тобто «з коли відстань між однонаправленими струмовими лініями складає 1,бмм. 3о Порівнюючи криві, представлені на Фіг.11 і Фіг.12 необхідно відзначити наступне. По-перше, при зближенні со струмових ліній величина векторного потенціалу в робочій зоні між струмовими лініями збільшується. Відповідно до цього буде збільшуватись і густина наведеного в середовищі вихрового струму, яка на основі закону Ома пропорційна величині векторного потенціалу. По -друге, і це особливо важливо, на Фіг.11 в робочій зоні між « струмовими лініями, розміщеними в точках х/-1мм, хо-2мм, зміна векторного потенціалу незначна. Відповідно і 70 густина вихрового струму, що зондує його контакт між фольгою струмопроводом і покриттям в робочій зоні 8 с елементарної двопровідної комірки першого датчика, також буде постійною. Цього не можна сказати про комірку
Із» із струмовими лініями, розміщеними на відстані З3,2мм одна від другої. Тут величина векторного потенціалу в робочій зоні елементарної комірки змінюється практично в два рази і використовувати такий вихрострумовий датчик для тестування недоцільно.
Взагалі коли перший вихрострумовий датчик містить на своїй робочій поверхні М паралельних со однонаправлених струмових ліній, величина його векторного потенціалу вираховують за формулою: о (8)
І і А а У те с тк РК сл де ркК - відстань відповідної струмової лінії до точки спостереження М.
Приклад 2.
Розглянемо елементарну двопровідну комірку другого датчика, яка представляє собою дві паралельні 255 струмові лінії з протилежним напрямом струму в лініях. Будемо вважати, що струми течуть в позитивному і
ГФ! від'ємному напрямах осі у. Векторний потенціал поля такої комірки представляє собою суму векторних потенціалів виду (3), взятих з протилежними знаками. При цьому іме)
АН іп кара) НО ів) 9 л кт де рі і ро як і раніше, відстані відповідно від першої і другої струмових ліній до точки спостереження М.
На Фіг.13 показана зміна нормованої величини векторного потенціалу магнітного поля елементарної двопровідної комірки другого вихрострумового датчика, струмові лінії якого розташовані на відстані їмм одна бо від одної в точках х/-1мм, хо-2мм (крива 1), і на відстані 1,6мм одна від одної в точках х/і-1,6мм, хХо-3,2мМмМ
(крива 2). Зміна векторного потенціалу показана на висоті 72-0,3мм над площиною струмових ліній. Цю висоту обирають із тих же міркувань, що і приведені вище: висота установочного зазору (Фіг.10) д4050,2мм, товщина покриття Т0-0,2мм.
Порівнюючи криві 1 і 2 на Фіг.13, необхідно відзначити дві їх особливості. По-перше, відстань між точками максимуму і мінімуму векторного потенціалу для першої кривої складає 1мм, а для другої кривої - 1.бмм. Таким чином, в першому випадку зондуючі лінії вихрового струму з максимальною густиною в шарі покриття розташовані густіше, ніж в другому випадку. Отже, вибірковість тестування в першому випадку вища, ніж в другому. По - друге, максимальне за абсолютною величиною значення векторного потенціалу для першої кривої 7/0 8 1.36 рази менше, ніж для другої. Зрозуміло, що при подальшому зближенні струмових ліній ця тенденція буде підсилюватись.
В таблиці 2 наведені максимальні значення векторного потенціалу, нормовані до максимального значення при 2-0,1мм в залежності від висоти 72 над поверхнею двопровідної лінії. ше
В таблиці 2 величина а рівна відстані між струмовими лініями. Як видно із таблиці 2 для струмових ліній, с об розташованих на відстані а-1мм одна від одної, величина векторного потенціалу зменшується швидше, ніж для струмових ліній, розташованих на відстані а-1,6мм. Ця закономірність для другого вихрострумового датчика (8) важлива тим, що при меншій відносній величині векторного потенціалу поля, попадаючого в шар фольги, менше густина вихрового струму в фользі і, відповідно, менший відносний вплив, що дає фольга на внесені опори другого вихрострумового датчика в порівнянні з шаром покриття. ю зо Взагалі, коли другий вихрострумовий датчик містить на своїй робочій поверхні М паралельних струмових ліній, величину його векторного потенціалу вираховують за формулою: що) ; 10 ї- до - БОЇ А во вас вв: свМ о ло вісв3-в СР г) де р(і-1...М) - відстань від відповідної струмової лінії до точки спостереження М.
Приклад 3.
В даному прикладі розглянуті результати вимірювань другим вихрострумовим датчиком, проведені з « використанням композиційного покриття, нанесеного на алюмінієву фольгу. Для порівняння наведені також результати вимірювання датчиками інших конструкцій. - с Досліджувались датчики різних конструкцій, які забезпечують збудження вихрових струмів, що протікають в и площинах, паралельних поверхні стрічки струмовиводу. В якості покриття використовувався композитний ,» матеріал наступного складу : МпО» - 8595, графіт - 596, сажа - 595, сполучне - 5905.
В якості першої конструкції вихрострумового датчика досліджувалась спіральна котушка індуктивності, всі витки якої лежать в одній площині. Максимальна кількість витків МУ-16, при цьому зовнішній діаметр (ее) котушки Олдах-ЗоммМм, а внутрішній діаметр Олі -омм. Котушка намотувалась мідним проводом о діаметром 253-0,вмм. Далі витки котушки відмотувались з її зовнішньої сторони, при цьому внутрішній діаметр котушки Одіп залишався постійним. - Методика вимірювань є загальною для всіх конструкцій вихрострумовихх датчиків, що порівнюються. с 20 Спочатку робочий торець датчика розташовують на відстані 100мкм (установочний зазор д9о-1О0Омкм) від поверхні покриття на алюмінієвій фользі, товщина покриття Т-100мкм, товщина фольги Т,-25мкм. При цьому сл вимірюють - відносний внесений активний опір датчика |Кад/о/ ос і відносну внесену індуктивність || да/І ос.
Потім робочий торець датчика розташовують на відстані 4-аоТ-20Омкм від поверхні фольги без покриття і фіксують значення |К дд/є ок і (І аза/Сої. Інформаційним параметром, як уже відмічалось вище, є величина 29 Кад/оГо. Визначають різницю відносних внесених активних опорів л,- Кад/о!-оІс-|(Кад/ої-о)к; а потім відношення:
Ф) за за п» де Гвцие Щі Гвци
Тв - еЕ во Гай), «іа на відповідній частоті. Отримані дані для плоскої спіральної котушки наведені в таблиці 3. б5 пи й
Кількість витків, УМА -(Кад/оі-о1с-(Каа/сі-о|к ур» 751, МН
; 1нюз вв,
В таблиці 4 приведені відповідні дані для короткої циліндричної котушки діаметром Ю-15мм, котушка / намотувалась мідним проводом діаметром 20-0,8мм.
В таблиці 5 приведені відповідні дані для плоскої котушки у вигляді шести лінійних провідників довжиною р-27мм (Фіг.10), на відстані а-Змм між осями провідників, діаметр провідників 23-0,8мм. Напрям струмів в сусідніх лінійних провідниках протилежний. ю сч 2 3 овюз ва о
В таблиці 6 наведені відповідні дані для плоскої котушки у вигляді 24 лінійних провідників довжиною ю
Б-З5мм (Фіг.10), на відстані між осями провідників а-0.9мм, діаметр провідників 25у-0,8мм. Напрям струмів в сусідніх лінійних провідниках протилежний. Щео, т
Фо зв со 0 вюяварю « о - с Порівнюючи дані, приведені в таблицях 3-6, слід відзначити, що найбільша чутливість УМГ до :з» електропровідності покриття спостерігають у датчиків смужкового типу (таблиці 5 і 6). Однак в таблиці 6 більші абсолютні значення різниці /. Це значить, що вимірюваний опір більший за величиною, тобто
Використання датчика останньої конструкції є найкращим. оо На Фіг.14 приведені годографи внесеного імпедансу другого вихрострумового датчика, розташованого над алюмінієвою фольгою (крива 1) і над покриттям, нанесеним на алюмінієву фольгу (крива 2), а також годограф о короткої циліндричної котушки індуктивності (крива 3): алюмінієва фольга товщиною Те-25мМкм, композитне -І покриття на основі МпО» товщиною То-100мкм. Датчик представляє собою плоску котушку вигляді 24 лінійних провідників довжиною р-ЗбОмм. (Фіг.10), на відстані між осями провідників а-0ООмм, діаметр о провідників 253-0,8мм. Напрямки струмів в сусідніх лінійних провідниках протилежні. Цифрами біля точок сл відмічені частоти вихрового магнітного поля датчика. Із порівняння точок, відповідних однаковим частотам на кривих 1 і 2 видно, що внесена індуктивність практично не змінюється, тобто слабопровідне покриття практично не впливає на напруженість поля датчика. Тут на Фіг.14 для порівняння показана лінія годографа для короткої циліндричної котушки діаметром Ю-15мм, М/-3,5, намотаній мідним проводом діаметром Ф0-0,вмм.
Приклад 4. о В цьому прикладі розглянуті результати вимірювань вихрострумовим датчиком першого типу, проведені на ко зразках вихідної фольги, протравленої хімічним способом, а також фольги першого і другого типу з нанесеним на неї шаром графіту. При цьому в одному випадку шар графіту наносився без підпресовки, а в другому - з бо наступною підпресовкою. Травлення фольги проводять в розчині лугу. Шар графіту готують на основі сполучного - РМОБ.
Каркас вихрострумового датчика, що використовують для вимірювань, в розрізі являє собою прямокутник 25Х1О0мм, довжина каркасу - З5мм. На робочій поверхні каркасу розміщують шість паралельних прямолінійних провідників з міді круглого розрізу з однаковою довжиною 1-35мМм, відстань між осями провідників а-3,5мм, 65 власний діаметр провідника - бод-1мм.
Результати вимірювань представлені на Фіг.б і Фіг.7. Зокрема, на Фіг.б показані частотні характеристики відносного внесеного активного опору датчика, розташованого над шаром покриття із графіту, нанесеного на непротравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - непротравлена (гладка) алюмінієва фольга товщиною
ТеЕ25мМкКмМ без покриття, 2 - непротравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту завтовшки
Тс-2Змкм без підпресовки, З - непротравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту завтовшки То-2Змкм, підпресованим зусиллям З тони.
Із Фіг.б6 видно, що зразки з шаром графіту дають більш високі значення Кад/ої о, ніж гладка, непротравлена фольга. Це можна пояснити наступним чином. Вихрові струми в фользі і в покритті утворюють власні замкнені траєкторії. Загальний замкнутий контур вихрового струму, що перетинає межу розділу фольги і покриття не 70 утворюється, що пов'язано з наявністю ізолюючої плівки окислу алюмінію на поверхні фольги. При цьому джоулеві втрати за рахунок протікання вихрового струму у вуглецевому шарі додаються до втрат в фользі, збільшуючи внесений активний опір Кад/ою! о. Цікавим є те, що пресований шар графіту має більшу провідність за рахунок більшої щільності графіту дає значення Кад/оїЇ о менше, ніж непресований шар. Цей ефект пов'язаний з тим, що підпресовування шару графіту в деякій мірі порушує цілісність окисної плівки і вихрові струми 75 проникають в шар графіту.
На Фіг.7 показані частотні характеристики відносного внесеного активного опору датчика, розташованого над шаром покриття із графіту, нанесеного на протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - протравлена хімічним шляхом алюмінієва фольга товщиною Т; - 11мкм (після травлення) без покриття, 2 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту товщиною То-2З3мкм без підпресовки, З - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром графіту товщиною То-2Змкм, підпресованим зусиллям З тонни.
Як видно із Фіг.7, коли шар графіту наносять на протравлену алюмінієву фольгу, спостерігають принципово іншу ситуацію в порівнянні з Фіг.б. Тут криві для непідпресованого шару графіту (крива 2), і для підпресованого (крива 3) розміщені під частотною характеристикою для протравленої алюмінієвої фольги, в зоні менших значень внесеного активного опору. Це свідчить про утворення великої кількості контурів вихрового с струму, що перетинають межу розділу фольги і вуглецевого шару. При цьому струм послідовно протікає в шарі о алюмінію і шарі графіту. Особливо це добре видно із порівняння характеристик Мої і Мо3, що відповідають протравленій фользі і підпресованому графіту на цій фользі. Зменшення внесеного активного опору при переході від кривої 1 до кривої З пов'язано із зменшенням величини вихрового струму за рахунок того, що в загальну траєкторію струму включається ділянка з більш високим опором (вуглець). При цьому потужність Іо) активних (джоулевих) втрат, що визначають добутком квадрату величини вихрового струму на опір матеріалу по ю траєкторії протікання струму (12) зменшують за рахунок зниження квадрата струму. Непідпресований шар вуглецю (крива 2) має меншу площу контакту з протравленою поверхнею алюмінієвої фольги, яка - характеризується підвищеною шершавістю, є ряд ділянок, де омічний контакт відсутній. Відповідно до цього, о частина загального вихрового струму фольги замикається в ній і не переходить межу розділу.
Приклад 5. (ее)
В даному прикладі розглянуті результати вимірювань вихрострумовим датчиком першого типу, проведені на зразках протравленої алюмінієвої фольги з нанесеним на її композитним покриттям. Параметри датчика приведені в прикладі 4. «
На Фіг.8 приведені частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, розташованого над шаром композитного покриття (шар шпінелі ГіМип 20, з підшаром вуглецю), ші с нанесеного на протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним м на неї композитним покриттям, яке складається із товщини шпінелі товщиною Т С1-120мкм і підшару вуглецю я товщиною То2-25мМкм без підпресовки, 2 - те ж, тільки підшар вуглецю товщиною То»-25мМкм підпресований зусиллям З тони.
Співставлення характеристик Мо1 і Мо2 на Фіг.8 показує, що і в цьому випадку підпресовка шару вуглецю на (ее) протравленій фользі, яка характеризується підвищеною шорсткістю, забезпечує велику площу омічного контакту о струмовиводом.
Схожі результати отримані в роботі |4). Тут відзначається, що зменшення контактного опору між алюмінієвим - колектором струму і матеріалом композитного покриття є ключовою проблемою для збільшення швидкості сл 50 заряду/розряду джерела струму. Пасивна плівка, що формується на поверхні алюмінієвого струмового колектора є ізолюючою і струм, що тече через пасивну плівку, концентрується в точках дефекту плівки. Тому для сл збільшення швидкості заряду/розряду джерела струму, як відзначено в |4), необхідно збільшувати кількість точечних дефектів в пасивуючій плівці, а також кількості точок контакту через ці дефекти, що в значній мірі забезпечується введенням підшару вуглецю на поверхні струмового колектору. Приведені експериментальні дані це підтверджують. о Приклад 6
В цьому прикладі розглянуті результати вимірювань вихрострумовим датчиком першого типу, проведені на іме) зразках вихідної і протравленої алюмінієвої фольги з нанесеним на неї композитним покриттям. Параметри датчика приведені в прикладі 4. 60 На Фіг.9 приведені частотні характеристики відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика, розташованого над протравленою алюмінієвою фольгою і шаром композитного покриття, нанесеного на протравлену алюмінієву фольгу струмовиводу: 1 - протравлена хімічним способом алюмінієва фольга товщиной
Те11мкм без покриття, 2 - протравлена алюмінієва фольга з нанесеним на неї шаром композитного покриття товщиною ТО-100мкм. Композитне покриття складається із матеріалу з іонною провідністю Мпо 5, додатків 65 графіту і сажі.
Питома електрична провідність матеріалу композитного покриття значно нижче провідності вуглецю, тому при нанесенні покриття на непротравлену алюмінієву фольгу величини відносного внесеного активного опору датчика Кад/юїо, виміряні в частотному діапазоні, практично не відрізнялись від аналогічних значень, отриманих для непротравленої фольги без покриття. Картина змінилась при нанесенні покриття на протравлену фольгу зі значною шершавістю поверхні. Це ілюструється Фіг.9. Тут частотна характеристика Мо2, що характеризує фольгу з покриттям, розмістилась значно нижче частотної характеристики Мої для фольги без покриття. Це показує наявність омічного контакту на значній площі струмовиводу і композитного покриття.
Джерела інформації, прийняті до уваги: 1. Патенти США: Мо4268791 МПК 501М33/12, публ.1981р. 70 Мо4383218 МПК 501М27/90, публ. 1983р.
Мо5191286 МПК 501К33/12, публ. 1993р.
Мо5206588 МПК 50187/10, публ.1993р.
Мо5399968 МПК 501М27/90, публ. 1995р.
Мо5416411 МПК 50187/10, публ.1995р.
Мо5466910 МПК 823КО/95, публ. 1995р.
Мо5889401 МПК 501М27/72, публ. 1999р.
Мо6002251 МПК 501М27/80, публ. 1999р.
Мо6037768 МПК 501К33/12, публ.200Ор.
Моб6б479990 МПК 501М27/72, публ.2002р.
Мо6524450 МПК 50187/06, публ. 2003р.
Моб6545469 МПК 501М27/90, публ.2003Зр.
Мо6593738 МПКОО1В 7/10, публ.2003Зр. 2. Патент Німеччини Мое10025580 МПК 501М27/00, публ. 2001р. 3. Патент Франції Мо2782802 МПК 501М27/06, публ. 200Ор. с 4. Патент Великобританії Мо2361065 МПК 501М27/20, публ. 2001р.
Науково-технічна література: о 1. М.5. Заїйгаден, 2. (І їш, В.А. Іеріпе 0.5. Рогзуй "Миййтедцепсу Едау Ситепі бог о (Ше
Спагасіегігавноп ої Соїтовіоп іп Мишауег Зігисіигев", МаїегіаІз ЕмаЇІцайоп, Мо!.62 / Мит.5, 2004, рр.535-539. 2. Вопаїд 3. Надетдаіег. Рипдаатепіа!з ої Едау Ситепі Тевііпд. АЗМТ, 2004, 82р. ою
З. Мопаезігисіїме Тевіпо, НапарооК, Тпіга Еаййоп. Мої.5, ЕІесіготадпейіс Тевіпуд. Тесп. Еайог заїйівп
З. Одра, Едіюг Раїгіск О. Мооге. АБМТ, 2004, 524р. юю 4. К.Таспірапа, Т.5цЦ2!иКі, С.Каппо, Т.Епдо,Г.Одаїа, 2.Назпітоїю, Т.ЗНітіг2и, З.Копага, Т.Мізйіпа ра "Агспієтесійгез ої Розіїме ЕІесігодез їог Каріа Спагоіпо/Оізспагдаіпд Репогтапсевз ої | (піт оп Зесопадагу Вайбегіев. о ж со «ЛИТІ ЕТИКИ ТИ ЛИЙ ння « «од приді не ін Фіг.1 їз» Я | те вк ря бі ба СТЬ су жк-Яр-к ж-раНЬ-й г зе | які со - ! | | | І і й і і | - о Ст 4 б - Що ж с 50 Фіг.2 с . ще й о Й й їй в «й ай й вк З Мт а: ше ше НИЙ ри жк КЕ ше
Фіг.3 б5
І й. не ця Бе ще НЕ ди сві з з т На й й ііжянй й й й З Я нс іні шок й й пн
Фіг.4 їй « 5 с ;» (ее) (ав) -І г 50 сл (Ф) ко бо б5 с К. 6 у р й п Е й й ев в й хе / й ж жу ОБГНО кали ун-т інше щі З
А Я и рили АТ а З й ж ку я не й - ЩЕНЯ г а о а а оо а м о ка с оф то жк кі и и а в ж ВІ муки ююююююю - «Кох й Я . Як я й о пла зак сх скін яр,
Гссстри ЯН іх аденін зала ос осесталоя ст В в еннесних в
Св Бе ВИ Її и и о й й І БОЮ ї с. я що У й о! я снився НЕ янь, са сш Й Х жи Я ска сот сер пед о ВИ кос СИН З ЗУЕНселнн В
Шк ен и у о нт с | оащя ден жи же се ее, Та рт жо КК жуть чн р т инхук о в ОА Я нм св Б х ше Ж и и ви ук А А ук
Те Ж а Се пи ру или ий лу ей леї в ДИ ДВ М ння о
Зк 0 ОО юю -- Вк ов ююк
М юки м ЕН, лики А НКЮ ї й року ю
ЖЕ шк юка ою о
Мін в важ с ов ю
Ффіг.5 «в) г) ик « ще ей З с що ще й кі ЩЕ й ак ;» а. ц І Ж Ох, - з
По и тя «й -. й: же ко Ек а т о ПД и ни ен щи ; ; з ; пиши ; и - ; сл ШИ зв й іме) 60 65
70 й ї й - НН - ба х ба не жо
Фіг.2 с о)
Як я ші ків й
Яни ще й | ек тт л ів)
Б во ях в. ВИ: що щі ї-
Ве Ша со дня Зно (е й
Кут «
Фіг.3 7 с ;з» с дея со ра Й о че - й до й тееете 5 ше ія 1 У - ЩІ ув. й б ян (Ф, Фіг4 | ж ко 60 б5
Фе я в я й й з и лк и
МИ ство рлй
З (ОН) і сотокодоводоотстс ото Й
Е вне й БОМ плини ЯКА і не Ше Ди тан АСЯМ од стр дея и п атонія лей де
Фіг.5 за. дра в, я я, я ; ; оз й ЛАК вщ ов че Кї Ж - яв са які! М сб зв. як: лий, яз Яні я ян й жи с зі І НК о ) ЯМЖІ в злився груш сут - - ій ЛАК 8 я в ж і я ія - х зе У я тя У я в й в а
Фіг.6 Фіг.?
Же. ; так т
Шев ІС ер
Ок в.
Ч вх у ч Й я оон - «і че (ее)
Пр
Ці пе: ці вну ит ше и У Е «
Фіг ш-в з п , (ог) Ка ав о й: К. щ к я. - сл і. т ж ши ць пк жу) я ди «53 ве й
Ф. 1 о км 5 5 в я Бо в бо Фіг.9 б5 щі
Дзвін З сла ВН ЯЧИч
РТ |! щЗ В. Зі ШЕ вий ! КИЯН ЕТ. ї ж «ії Й й «КЕ ши Я «ів
Ж Б Бе НЯ СК ки шини ше нин ня й
Т ЧИНИ І с ОО ОК В ЧЕ Б о ке ЛІД ТИЙ "о і 11 ї СЕК в Й я «а х, ж ди ет пяти ДК ВЕУ в из Як
ВІ ТАТА я ри ежвжшнвианщи
ВІ і |Ї пани іл п я ЖЖ ж ох ях й Мова ї нен шеише Ії Е Ше й «нерв В ся и ТИВ бив ЩО же .
ТІ Ї 1 хм кн км ої,
А А АТ : же Я
Фіг.10 с щі 6) ів) ів) у «в) г) - . и? (ее) («в) -і 1 сл
Claims (35)
- Формула винаходуГе! 1. Вихрострумовий метод безконтактного визначення опору, що включає розміщення комбінованого вимірювального перетворювача, який містить перший і другий вихрострумові датчики, над поверхнею покриття о на металевій стрічці струмовиводу, вимірювання відносного активного опору першого вихрострумового датчика на його робочій частоті, вимірювання відносного внесеного активного опору другого вихрострумового датчика на 60 його робочій частоті, який відрізняється тим, що комбінований вимірювальний перетворювач розміщують в зоні направляючого руху стрічки вала так, що всі точки робочої поверхні перетворювача знаходяться на однаковій відстані від поверхні стрічки, розміщують струмові лінії робочої поверхні першого та другого вихрострумових датчиків паралельно між собою і орієнтовано вздовж напрямку руху стрічки струмовиводу, причому напрямок струмів у лініях першого датчика задають однаковим, а напрямок струмів в лініях другого датчика - 65 протилежним, вибирають робочу частоту першого датчика відповідно мінімуму частотної залежності його внесеного активного опору, вимірюють відносний внесений активний опір другого вихрострумового датчика комбінованого вимірювального перетворювача, струмові лінії робочої поверхні якого паралельні між собою і направлені вздовж напрямку руху стрічки струмовиводу, а напрямки струмів в сусідніх лініях протилежні, вибирають робочу частоту другого вихрострумового датчика у післяекстремальній зоні годографа внесеного імпедансу стрічкою струмовиводу без покриття так, щоб величина внесеного активного опору складала не більше 1095 від максимального значення, виділяють величину відносного внесеного активного опору другого датчика, зумовлену вихровими струмами, що протікають тільки в шарі покриття, синхронізують вимірювання першого і другого датчиків з урахуванням швидкості рівномірного руху стрічки струмовиводу з покриттям так, щоб обидва датчики проводили вимірювання на одній і тій же ділянці покриття, здійснюють корекцію величини 7/0 Відносного внесеного опору, виміряного першим датчиком з використанням виділених значень внесеного активного опору другого датчика, оцінюють величину контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям на різних ділянках під час руху стрічки з використанням скорегованих значень відносного внесеного активного опору першого вихрострумового датчика.
- 2. Метод за п. 1, який відрізняється тим, що позиціонують перший датчик над поверхнею стрічки 7/5 бтрумовиводу без покриття, розміщеної на направляючому валу на відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття, і вимірюють частотну характеристику внесеного активного опору, віднесеного до його власного індуктивного опору.
- 3. Метод за пп. 1 або 2, який відрізняється тим, що позиціонують перший датчик над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу, розміщеній на направляючому валу, на відстані, що дорівнює величині установочного 2о Зазору, і вимірюють частотну характеристику відносного внесеного активного опору.
- 4. Метод за пп. 1 або 3, який відрізняється тим, що визначають частоту, що відповідає мінімуму частотної характеристики відносного внесеного активного опору при розміщенні першого датчика над покриттям на стрічці струмовиводу, яку приймають як робочу частоту першого датчика.
- 5. Метод за одним з пп. 1-4, який відрізняється тим, що запам'ятовують відносний внесений активний опір сч ов першого датчика, отриманий при його розташуванні над стрічкою без покриття, що відповідає робочій частоті, і о використовують його в подальшому як еталонне значення.
- 6. Метод за одним з пп. 1-5, який відрізняється тим, що в процесі вимірювання визначають різницю між відносним внесеним активним опором першого датчика, розміщеного над стрічкою струмовиводу з покриттям, що рухається, і еталонним значенням, яке є значенням першого датчика. ю зо
- 7. Метод за п. 1, який відрізняється тим, що робочу частоту другого вихрострумового датчика обмежують зверху граничною частотою, яка в три рази менша від частоти власного резонансу датчика. юю
- 8. Метод за пп. 1, 7, який відрізняється тим, що позиціонують другий датчик над поверхнею стрічки М струмовиводу без покриття, розміщеної на направляючому валу, на відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття, і вимірюють значення відносного внесеного активного опору датчика о зв На його робочій частоті. со
- 9. Метод за пп. 1 або 8, який відрізняється тим, що позиціонують другий датчик над поверхнею стрічки струмовиводу без покриття, розміщеної на направляючому валу, на відстані, що дорівнює товщині покриття, і вимірюють значення відносної внесеної індуктивності датчика на його робочій частоті.
- 10. Метод за одним з пп. 1, 7-9, який відрізняється тим, що другий датчик встановлюють на поверхні стрічки « струмовиводу без покриття, розташованій на направляючому валу, і вимірюють відносну внесену індуктивність у с датчика на граничній частоті. .
- 11. Метод за одним з пп. 1, 7, 9, 10, який відрізняється тим, що визначають різницю значень відносної и?» внесеної індуктивності другого датчика, виміряних на стрічці струмовиводу з нульовим зазором на граничній частоті і з повітряним зазором, що дорівнює товщині покриття, на робочій частоті.
- 12. Метод за одним з пп. 1, 7-11, який відрізняється тим, що із значень відносного внесеного активного о опору другого датчика, розміщеного над стрічкою струмовиводу з покриттям, яка рухається, віднімають однойменне значення, виміряне на робочій частоті при позиціюванні другого датчика над поверхнею стрічки без о покриття на відстані, що дорівнює сумі величини установочного зазору і товщини покриття, здійснюючи адитивну -І корекцію.
- 13. Метод за одним з пп. 1, 7-12, який відрізняється тим, що адитивно скореговані значення опору другого о датчика ділять на отриману різницю відносних внесених індуктивностей цього датчика, здійснюючи сп мультиплікативну корекцію.
- 14. Метод за одним з пп. 1, 7-13, який відрізняється тим, що використовуючи мультиплікативні скореговані значення відносного внесеного активного опору другого датчика і враховуючи величину встановленого зазору, отримують значення внесеного опору, зумовленого вихровими струмами, що протікають тільки в шарі покриття.
- 15. Метод за одним з пп. 1, 7-14, який відрізняється тим, що перед початком робочого циклу вимірювань Ф) здійснюють не менше 200 попередніх вимірювань другим датчиком на стрічці струмовиводу з покриттям з метою ка визначення початкового середнього значення відносного, внесеного струмами покриття активного опору, який потім уточнюють в ході робочого циклу вимірювань. во
- 16. Метод за одним з пп. 1-15, який відрізняється тим, що корегують сигнал першого вихрострумового датчика шляхом множення його на коефіцієнт те іряю ,; Що являє собою відношення внесеного струмами покриття активного опору другого датчика до його поточного середнього значення.
- 17. Метод за одним з пп. 1, 7-16, який відрізняється тим, що перед початком робочого циклу вимірювань здійснюють не менш ніж 400 попередніх вимірювань на стрічці струмовиводу з покриттям з метою визначення бо початкового максимального значення сигналу першого датчика, скорегованого сигналом другого датчика, яке потім уточнюють в процесі робочого циклу вимірювань.
- 18. Метод за одним з пп. 1, 7-17, який відрізняється тим, що визначення величини контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям здійснюють по відношенню скорегованих величин максимального сигналу першого датчика до сигналу в даному місці контролю, яке пропорційне відношенню контактного опору в даному місці контролю до його усередненого мінімального значення.
- 19. Метод за одним з пп. 1, 7-18, який відрізняється тим, що задають технологічний допуск, тобто верхню межу діапазону, в якому допустима зміна відносної величини контактного опору.
- 20. Метод за одним з пп. 1, 7-19, який відрізняється тим, що здійснюють контроль за виходом відносної 7/0 Величини контактного опору за межі допуску і при цьому роблять помітки на поверхні покриття різними кольорами за ступенем перевищення верхньої межі допуску.
- 21. Вихрострумова система для безконтактного визначення опору, що містить схеми для вимірювання відносного внесеного активного опору першого і другого вихрострумових датчиків комбінованого вимірювального перетворювача відповідно на робочій частоті першого та другого датчиків, засоби триканального /5 аналого-цифрового перетворення сигналів, блок запам'ятовування, блок контролю виходу за межі допуску та блок відмітки дефектних зон на поверхні покриття, яка відрізняється тим, що додатково містить пристрій синхронізації вимірювань першим і другим датчиками, підключений до схем вимірювання внесеного опору першого і другого вихрострумових датчиків та до блока оцінки дефектних зон, блок визначення різниці відносного внесеного активного опору першого датчика і еталонного сигналу, блок визначення значень відносної 2о внесеної індуктивності другого датчика, виміряних на стрічці струмовиводу з нульовим зазором на граничній частоті і з повітряним зазором, що дорівнює товщині покриття, на робочій частоті, блок адитивної корекції відносного внесеного активного опору другого вихрострумового датчика, блок мультиплікативної корекції відносного внесеного активного опору другого вихрострумового датчика, блок поточного усереднення скорегованих значень відносного внесеного активного опору другого датчика, блок корекції різниці відносного с г внесеного активного опору першого датчика і еталонного сигналу з використанням скорегованих значень сигналу другого датчика, блок поточного визначення максимальної скорегованої різниці для першого датчика, і) блок визначення і реєстрації контактного опору між стрічкою струмовиводу і покриттям в місці контролю, з'єднаний з цифро-аналоговим перетворювачем.
- 22. Вихрострумова система за п. 21, яка відрізняється тим, що перший і другий датчики об'єднані в єдину ю зо Конструкцію і розташовані в ній послідовно по відношенню до руху стрічки, а їх загальна робоча поверхня є частиною поверхні циліндра з прямокутним розгортанням і обмежена по ширині максимальною шириною одного юю із датчиків, а по довжині - сумарною довжиною датчиків з урахуванням відстані між ними. М
- 23. Вихрострумова система за п. 21 або 22, яка відрізняється тим, що загальна робоча поверхня датчиків коаксіальна поверхні стрічки струмовиводу в зоні вала, що направляє рух стрічки. о
- 24. Вихрострумова система за одним з пп. 21-23, яка відрізняється тим, що каркас першого вихрострумового со датчика в перерізі являє собою прямокутник, при цьому робочою є найближча до покриття вгнута поверхня каркаса з розташованими на ній з постійним кроком паралельними однонаправленими струмовими лініями, а неробочою - випукла поверхня каркаса з розташованими на ній паралельними струмовими лініями протилежного напрямку. «
- 25. Вихрострумова система за одним з пп. 21-24, яка відрізняється тим, що відстань між струмовими лініями ств) с першого датчика вибирають з урахуванням необхідності забезпечення максимальної сталості векторного потенціалу поля датчика в зоні контролю. ;»
- 26. Вихрострумова система за одним з пп. 21-23, яка відрізняється тим, що обмотка другого вихрострумового датчика зосереджена на найближчій до покриття вгнутої поверхні каркаса і являє собою сукупність паралельних бтрумових ліній з протилежним напрямком струмів в сусідніх лініях і однаковою відстанню між ними. Го!
- 27. Вихрострумова система за одним з пп. 21-23, 26, яка відрізняється тим, що відстань між струмовими лініями другого датчика вибирають з урахуванням необхідності забезпечення мінімального впливу фольги о струмовиводу на величину його внесеного активного опору. -І
- 28. Вихрострумова система за одним з пп. 21-27, яка відрізняється тим, що відношення довжини струмових ліній, розташованих на робочих поверхнях першого і другого датчиків, до відстані між струмовими лініями 1 складає не менше 10. сп
- 29. Вихрострумова система за одним з пп. 21-28, яка відрізняється тим, що відстань між кінцем першого датчика і початком другого складає не менше подвійної ширини перерізу каркаса першого вихрострумового датчика.
- 30. Вихрострумова система за одним з пп. 21-29, яка відрізняється тим, що в разі двостороннього покриття стрічки струмовиводу використовують два ідентичних комбінованих вимірювальних перетворювачі, кожний із (Ф, котрих розташований в оточенні свого направляючого вала, але над різними сторонами покриття стрічки. ка
- 31. Вихрострумова система за пп. 21, 30, яка відрізняється тим, що кожен із двох комбінованих вимірювальних перетворювачів розташований на одній і тій же відстані від бічної кромки стрічки струмовиводу. во
- 32. Вихрострумова система за одним з пп. 21-31, яка відрізняється тим, що включає декілька комбінованих вимірювальних перетворювачів, розташованих над поверхнею покриття на стрічці струмовиводу, закріплених на одній твірній, орієнтованій перпендикулярно бічній кромці стрічки струмовиводу, при цьому відстань між перетворювачами однакова.
- 33. Вихрострумова система за одним з пп. 21-32, яка відрізняється тим, що включає, в разі двостороннього 65 покриття, декілька пар вимірювальних перетворювачів, причому вимірювальні перетворювачі, розташовані над одною стороною покриття, і вимірювальні перетворювачі, розташовані над протилежною стороною, закріплені на окремих поверхнях, орієнтованих перпендикулярно бічній кромці стрічки.
- 34. Вихрострумова система за одним з пп. 21-33, яка відрізняється тим, що найменша відстань між бічною гранню комбінованого вимірювального перетворювача і бічною кромкою покриття на стрічці струмовиводу складає не менше висоти першого вихрострумового датчика, а відстань між найближчими одна до одної бічними гранями сусідніх комбінованих перетворювачів складає не менше подвійної висоти першого датчика.
- 35. Вихрострумова система за одним з пп. 21-34, яка відрізняється тим, що додатково включає блок означення дефектних зон, в межах яких відносна величина контактного опору між струмовиводом і покриттям виходить за межі встановленого допуску, що здійснює відмітки для кожного комбінованого вимірювального 7/0 перетворювача окремо різними кольорами за ступенем перевищення величиною контактного опору верхньої межі допуску. Офіційний бюлетень "Промислова власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2007, М 17, 25.10.2007. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і /5 Науки України. с щі 6) ІФ) ІФ) у «в) г)- . и? (ее) («в) -і 1 сл іме) 60 б5
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200510499A UA80755C2 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method |
| PCT/UA2006/000038 WO2007053129A1 (en) | 2005-11-07 | 2006-06-13 | Eddy-current method and system for contactlessly determining resistance |
| US12/321,075 US7982457B2 (en) | 2005-11-07 | 2009-01-15 | Method and eddy current system for non-contact determination of interface resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAA200510499A UA80755C2 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA80755C2 true UA80755C2 (en) | 2007-10-25 |
Family
ID=38006162
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA200510499A UA80755C2 (en) | 2005-11-07 | 2005-11-07 | Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7982457B2 (uk) |
| UA (1) | UA80755C2 (uk) |
| WO (1) | WO2007053129A1 (uk) |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011111818A1 (de) * | 2011-08-27 | 2013-02-28 | Mtu Aero Engines Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur generativen Herstellung eines Bauteils |
| US9721854B2 (en) | 2012-12-05 | 2017-08-01 | International Business Machines Corporation | Structure and method for in-line defect non-contact tests |
| US9453878B2 (en) | 2013-02-26 | 2016-09-27 | Globalfoundries Inc. | Characterization of interface resistance in a multi-layer conductive structure |
| US9669514B2 (en) * | 2015-05-29 | 2017-06-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd | System and method for polishing substrate |
| RU172091U1 (ru) * | 2016-06-27 | 2017-06-28 | Дмитрий Сергеевич Крюков | Вихретоковый измерительный преобразователь |
| TW201819107A (zh) * | 2016-08-26 | 2018-06-01 | 美商應用材料股份有限公司 | 用於化學機械研磨的研磨墊厚度監測 |
| RU2626573C1 (ru) * | 2016-10-19 | 2017-07-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва" | Устройство бесконтактного измерения электромагнитных параметров тонких пленок |
| EP3654029B1 (en) * | 2017-07-10 | 2023-04-26 | Sintokogio, Ltd. | Surface characteristic evaluation method, surface characteristic evaluation device, and surface characteristic evaluation system |
| RU179359U1 (ru) * | 2017-11-24 | 2018-05-11 | Дмитрий Сергеевич Крюков | Вихретоковый измерительный преобразователь |
| DE102018206794A1 (de) * | 2018-05-03 | 2019-11-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Vermessung von Elektrodenfilmen |
| US10816583B2 (en) * | 2018-11-28 | 2020-10-27 | The Boeing Company | Differential capacitive probe for measuring contact resistance |
| US11794305B2 (en) | 2020-09-28 | 2023-10-24 | Applied Materials, Inc. | Platen surface modification and high-performance pad conditioning to improve CMP performance |
| CN112285200B (zh) * | 2020-11-20 | 2024-06-04 | 西安热工研究院有限公司 | 一种阵列涡流与相控阵超声复合的检测探头 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068608A (en) * | 1989-10-30 | 1991-11-26 | Westinghouse Electric Corp. | Multiple coil eddy current probe system and method for determining the length of a discontinuity |
| DE4119903C5 (de) * | 1991-06-17 | 2005-06-30 | Immobiliengesellschaft Helmut Fischer Gmbh & Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zur Messung dünner Schichten |
| RU2091785C1 (ru) * | 1993-03-16 | 1997-09-27 | Московское научно-производственное объединение "Спектр" | Устройство для обнаружения дефектов в электропроводящих изделиях |
| US6549006B2 (en) * | 2000-04-07 | 2003-04-15 | Cuong Duy Le | Eddy current measurements of thin-film metal coatings using a selectable calibration standard |
| US20040070393A1 (en) * | 2002-04-08 | 2004-04-15 | Moshe Sarfaty | Differential measurement method using eddy-current sensing to resolve a stack of conducting films on substrates |
| US6961133B2 (en) * | 2003-08-29 | 2005-11-01 | The Boeing Company | Method and apparatus for non-contact thickness measurement |
| US6975108B2 (en) * | 2003-11-13 | 2005-12-13 | Yuli Bilik | Methods and devices for eddy current PCB inspection |
| WO2006042000A2 (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-20 | Ener1 Group, Inc. | Method and apparatus for electromagnetic-based quality inspection of battery dry electrode structure |
-
2005
- 2005-11-07 UA UAA200510499A patent/UA80755C2/uk unknown
-
2006
- 2006-06-13 WO PCT/UA2006/000038 patent/WO2007053129A1/ru active Application Filing
-
2009
- 2009-01-15 US US12/321,075 patent/US7982457B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7982457B2 (en) | 2011-07-19 |
| WO2007053129A1 (en) | 2007-05-10 |
| US20110006761A1 (en) | 2011-01-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| UA80755C2 (en) | Method of noncontact measurement of resistance by eddy-current sensors and a device for the realization of the method | |
| US7355395B2 (en) | Method and apparatus for eddy current-based quality inspection of dry electrode structure | |
| US6040694A (en) | Method and device for determining the thickness of an electrically conductive layer | |
| US20090251137A1 (en) | Method for determining the layer thickness of an electrically conductive coating on an electrically conductive substrate | |
| CN110568263B (zh) | 带有金属涂层的导体多参数检测方法及装置 | |
| CN111189908A (zh) | 一种仿形柔性阵列涡流探头及检测方法 | |
| JP4039578B2 (ja) | 磁気プローブ | |
| CN101408404A (zh) | 用于测试曲面间隙的柔顺式双层电涡流传感器的制备方法 | |
| JPH0771905A (ja) | 核燃料棒に析出した強磁性物質の厚みを決定する方法 | |
| Dmitriev et al. | Non-destructive testing of the metal-insulator-metal using miniature eddy current transducers | |
| Syas’ ko et al. | Measurement of electromagnetic parameters of metal-coating thickness measures | |
| Dmitriev et al. | Application of an eddy-current method to measure electrical conductivity of thin films | |
| CN111999378B (zh) | 一种基于tmr传感器的金属材料电导率和厚度的测量方法 | |
| Cheng et al. | Determination of layers’ thicknesses by spectral analysis of swept-frequency measurement signals | |
| CN114055022A (zh) | 圆筒形二次电池的焊接部无损检查方法 | |
| Malikov et al. | Subminiature eddy-current transducers for conductive materials research | |
| US7295003B2 (en) | Non-destructive testing system and method utilizing a magnetic field to identify defects in a layer of a laminated material | |
| US9194687B1 (en) | System and method for measuring non-conductive coating thickness using eddy currents | |
| CN111595232B (zh) | 金属导体表面金属涂层的厚度及电导率检测方法及装置 | |
| JP4551035B2 (ja) | 導電体の厚み測定装置 | |
| CN211478151U (zh) | 一种用于曲面工件涡流检测的阵列探头 | |
| Pokatilov et al. | Inhomogeneity correction in calibration of electrical conductivity standards | |
| RU2456589C1 (ru) | Способ вихретокового измерения толщины металлических покрытий | |
| Dziczkowski | Effect of eddy current frequency on measuring properties of devices used in non-destructive measurements of non-ferromagnetic metal plates | |
| Zhu et al. | Real-time measurement of electrical conductivity for aluminium wires using a novel calibration method |