Спосіб вихорострумового контролю порошкоподібних матеріалів

1 Спосіб вихорострумового контролю порошкоподібних матеріалів, що включає розташування досліджуваного матеріалу в пробовідбірнику з діелектрика, який має форму циліндра, збудження зондуючого вихорового магнітного поля і вимір імпедансу вимірювальної котушки на декількох частотах при двох різних відстанях між поверхнею матеріалу в пробовідбірнику і робочим торцем вимірювальної котушки, причому перша відстань перевищує и подвійний радіус, розташування усередині вимірювальної котушки, СПІВВІСНО з нею, компенсаційної котушки, що має ту ж форму, який відрізняється тим, що друга відстань установлюється рівною товщині основи пробовідбірника, за результатами вимірів при двох відстанях для ВІДПОВІДНО ненавантаженої і навантаженої котушки визначають внесений у вимірювальну котушку активний опір, нормований до и власного реактивного опору, повторюють цей процес при різній товщині шару порошкового матеріалу в пробовідбірнику для кожної частоти зондуючого поля, порівнюють отримані результати між собою з урахуванням коригуючого впливу компенсаційної котушки, що визначається при ЗМІНІ проби матеріалу в пробовідбірнику, за результатами порівняння знаходять робочу частоту, на якій роблять масові виміри проб, визначають абсолютну електричну провідність порошкового матеріалу на робочій частоті, проводять відбраковування проб матеріалу за цим параметром 2 Спосіб по п 1, який відрізняється тим, що з даної партії зразків порошкоподібних матеріалів, для яких проводиться вимірювання провідності та відбраковування, довільним чином вибирають перший випробний зразок, дослідження якого здійснюють з використанням трьох різних товщин шарів цього матеріалу в пробовідбірнику 3 Спосіб по пп 1, 2, який відрізняється тим, що на ряді дискретних частот визначають внесені опори вимірювальної котушки для мінімальної товщини шару матеріалу, отримані значення запам'ятовують, визначають коригувальні впливи на тих же частотах з використанням компенсаційної котушки і повторюють цей процес для середньої і максимальної товщини шарів 4 Спосіб по пп 1-3, який відрізняється тим, що як робочу вибирають частоту, на якій різниці між скорегованими внесеними опорами вимірювальної котушки для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів позитивні і максимально близькі між собою, при цьому перевага віддається найбільшим значенням внесеного опору 5 Спосіб по пп 3, 4, який відрізняється тим, що визначені ВІДПОВІДНО до п 4 різниці повинні відрізнятися не більше, ніж у три рази 6 Спосіб по пп 1-5, який відрізняється тим, що товщини шарів порошкоподібного матеріалу в пробовідбірнику вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіуса вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною 7 Спосіб по пп 1-6, який відрізняється тим, що всі зразки даної парти, що залишилися, контролюють на робочій частоті з використанням шару середньої товщини 8 Спосіб по пп 1-7, який відрізняється тим, що за значеннями внесених опорів вимірювальної котушки для шару середньої товщини, скорегованих за допомогою компенсаційної котушки, а також з урахуванням геометричних параметрів вимірювальної котушки, товщини шару матеріалу в пробовідбірнику і робочої частоти визначають абсолютну електричну провідність кожного зразка порошкоподібного матеріалу на цій частоті 9 Спосіб по п 8, який відрізняється тим, що відбраковування зразків здійснюють по величині абсолютної електричної провідності матеріалу щодо середнього для всієї партії значення, причому зразки, що знаходяться за межами допуску, піддаються тій же процедурі дослідження, що і для першого випробного зразка, але на робочій частоті, і остаточно відбраковуються, якщо для них виконуються умови пп 4-5 10 Спосіб по пп 1-9, який відрізняється тим, що, якщо КІЛЬКІСТЬ зразків, електропровідність яких ю со ю 54354 перебуває за межами допуску і які не задовольняють умовам пп 4-5, перевищує 10% від загального числа зразків, то, використовуючи весь масив зразків даної парти, формують випробну групу зразків, кожний з яких досліджують за процедурою, викладеною в пп 1-5, а нову робочу частоту визначають як середнє значення робочих частот для всіх зразків у групі, при цьому повторюють процедуру контролю зразків згідно з пп 7-8 і процедуру відбраковування згідно з пп 9-10 11 Спосіб по пп 1-10, який відрізняється тим, що радіус компенсаційної котушки задають у р раз менше радіуса вимірювальної котушки (р= 1,5-2), частоту поля компенсаційної котушки вибирають у q раз більше робочої частоти (q=4-8),а робочий торець компенсаційної котушки розташовують на зменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з відстанню від робочого торця вимірювальної котушки 12 Спосіб по пп 1-11, який відрізняється тим, що число витків компенсаційної і вимірювальної котушок задають рівним, довжини котушок задають не перевищуючими їхні діаметри, намотування котушок здійснюють впритул, при цьому з урахуванням діаметра проводу обмоток визначають функції впливу зазору вимірювальної і компенсаційної котушок 13 Спосіб по пп 1-12, який відрізняється тим, що після видалення чергового зразка порошкоподібного матеріалу з пробовідбірника дно пробовідбірника механічно очищають, а вимір внесеного опору навантаженої компенсаційної котушки здійснюють, розташовуючи пробовідбірник без матеріалу на робочому торці компенсаційної котушки 14 Спосіб по пп 1-13, який відрізняється тим, що вісь симетрії циліндричного пробовідбірника сполучають з віссю симетрії системи котушок, діаметр шару матеріалу в пробовідбірнику задають не менше ніж у два рази перевищуючим діаметр вимірювальної котушки, при цьому корекцію здійснюють шляхом віднімання від величини відносного внесеного опору вимірювальної котушки величини відносного внесеного опору компенсаційної котушки, помноженої на коефіцієнт, що дорівнює добутку p2/q на відношення функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок Винахід відноситься до електротехнічної промисловості, зокрема до галузі виміру електричних властивостей порошкоподібних матеріалів, які використовуються при виробництві ХІМІЧНИХ джерел струму, і стосується способу вимірювання чи контролю їх електропровідності ВІДОМІ пристрої для виміру електричного опору гранульованих середовищ, наприклад зерна, контактним способам наприклад патенти Японії JP 3048006B26294764A «Вимірювач вологості зерна з виміром опору» Satake Tohihiko і ш від 05 06 2000р. JP 3048377B24058143 «Прилад для виміру вологості зерна», Kaneko Aijiro і ш від 05 06 2000р, патент США US 6076396A «Давач вологості», Dadachanji і ш від 20 06 2000р У патенті JP 3048006B2694764A між роликами, що виконують також роль електродів, послідовно пропускаються зерна Величина вологості кожного зернятка визначається на основі вимірюваного значення електричного опору зернятка, в момент його дроблення під тиском У патенті JP 3048377B24058143А у вимірювальному контурі А включений логарифмуючий діод На виході контуру А визначається електричний опір зерен, що переміщаються між роликами, які виконують також роль електродів Цей опір перетворюється в напругу і піддається логарифмічному перетворенню Для визначення вологості використовується еталонний контур В Загальним недоліком розглянутих вище патентів є невисока точність вимірювання, тому що зерна відрізняються за розмірами, формою і механічними характеристиками, при цьому невідомою залишається площа контакту електродів і зерна Свій внесок у загальну погрішність виміру дає також МІНЛИВІСТЬ контактного опору, який залежить від форми зерна, його положення між роликами контактами, МІЦНОСТІ І ВОЛОГОСТІ кожної зернини Методи контролю, описані в патентах, застосовуються для гранульованих матеріалів з досить великими зернами Вони непридатні для дрібнодисперсних порошкоподібних матеріалів типу, сажі чи графіту, розмір частинок яких не перевищує кілька десятків мікрометрів У патенті US 6076396A - для контролю вологості зерна чи інших гранульованих матеріалів розташованих у циліндричному пробовідбірнику використовуються два ізольованих друг від друга, спіралевидних електроди, які контактують із гранульованим матеріалом Електроди з'єднані з вимірювальною схемою Недоліком цього патенту, як і загальним недоліком контактних вимірів гранульованих і порошкоподібних матеріалів є відсутність надійного і стабільного омічного контакту електроду з матеріалом, залежність контактного опору від зусилля прижиму електроду до поверхні проби У патенті США US 5859537А «Електрохімічний датчик для дослідження корозії й адгезії пофарбованих металевих структур», David Guy D, і ш , від 12 01 1999р досліджуються спектри імпедансу двох і трьохелектродних контактних давачів, чуттєвих до водопоглинання і корозії Електрохімічні спектри імпедансів досліджуємих матеріалів залежать від типу датчиків Використовувалися золоті, платинові, нікелеві і вугле 15 Спосіб по пп 1-14, який відрізняється тим, що при вимірах ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу в пробовідбірнику підтримують на заданому рівні для всіх проб незалежно від товщини шарів 16 Спосіб по пп 1-15, який відрізняється тим, що порошкоподібний матеріал, що використовується для вимірів, класифікують за величиною гранул 54354 цеві електроди У матеріалах патенту відзначається, що на відміну від металевих, використання вуглецевих електродів не дозволяє однозначно відновлювати імпедансний спектр Низька повторюваність результатів Розбіжності в результатах автори патенту пояснюють зокрема тим, що частинки графіту в матеріалі електроду оточені ізолюючим епоксидним полімером (сполучним), при цьому утворюється безліч ізолюючих прошарків між провідними зернами У випадку контактного виміру провідності порошкоподібних матеріалів КІЛЬКІСТЬ частинок порошку, їх загальна площа поверхні, що контактує з електродом від досліду до досліду міняється, вносячи значну похибку у результати виміру, навіть якщо ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу підтримувати постійною Тому доцільно для виміру електропровідності порошкоподібних матеріалів використовувати безконтактні методи, які використовуються для контролю різноманітних матеріалів Як представника класу безконтактних електроємносних методів розглянемо патент Німеччини DE 19833331А1 «Давач вологості шару матеріалу», Brandehk А і ш , від 10 02 2000р Давач містить два рівнобіжних електричних провідники, підключених кабелем до вимірювального приладу, що вимірює діелектричну проникність, і забезпечує вимір без контакту з матеріалом шару, для чого обидва електричних провідника покриті ізолюючим шаром, а з боку, протилежного контрольованому шару, екрановані від електромагнітних перешкод металевим екраном Недоліками безконтактного електроємнісного методу і, зокрема, даного патенту, ВІДПОВІДНО ДО задачі контролю порошкоподібних матеріалів є наступні По-перше, результати вимірів електричних властивостей шару матеріалу залежить від геометричних розмірів, діелектричної проникності і тангенса кута діелектричних втрат ізолюючої прокладки, розташованої між електродом і поверхнею шару матеріалу Діелектричні властивості прокладки установити досить складно, тому що вони , як правило, змінюються з частотою Якщо властивості прокладки точно не встановлені, але залишаються незмінними від досліду до досліду, можна робити ВІДНОСНІ виміри, порівнюючи досліджувані матеріали один з одним абсолютні виміри, що дозволяють, наприклад, визначити питому електричну провідність контрольованого матеріалу на даній частоті змінного поля, можливі тільки з використанням еталона Другий недолік стосується найбільше часто вживаних конструкцій накладних конденсаторів, електроди яких розташовані в одній площині, тобто компланарні Такі конденсатори забезпечують можливість контролю при однобічному доступі до об'єкту контролю, що є важливою технологічною перевагою Однак, якщо, наприклад, контрольований порошкоподібний матеріал знаходиться в пробовідбірнику, що представляє собою діелектричну склянку, встановлену на накладний конденсатор, то силові лінії потенційного електричного поля конденсатора в значній мірі будуть замикатися через дно склянки Напруженість поля в матеріалі буде значно послаблена Перераховані вище недоліки безконтактного електроємнісного методу не властиві безконтактному вихорострумовому методу контролю, де в якості зондувального використовується вихрове магнітне поле котушки індуктивності Близькими по технічній сутності до пропонованого винаходу є патент США US 4303885 «Багаточастотний вихорострумовий прилад і метод», Davis, e t a l , від 0112 1981р. патент США US 5077525 "Безелектродний давач провідності із змінюємою поверхнею", West et al , від 31 12 1991р. патент США US 5889401 «Метод і апаратура для визначення товщин декількох шарів, розташованих на підкладці», Jour dam, et al , від 30 03 1999р. патент США US 6288536 «Вихорострумовий давач», Mandl, et al , від 11 09 2001 p У патенті US 4303885 вихорострумовий метод використовується для проведення абсолютних і диференційних вимірів параметрів несуцільностей Збудження магнітного поля вихорострумового давача (котушки індуктивності) здійснюється на ряді частот Значення імпедансу давача, виміряного на цих частотах, використовується для виявлення параметрів несуцільностей і корекції впливу заважаючих факторів, наприклад зміни відстані між давачем і поверхнею об'єкта контролю Перевагою методу є багаточастотний режим роботи, що дозволяє одержати більше інформації про досліджуваний об'єкт Однак безпосереднє застосування цього методу для контролю порошкоподібних матеріалів натрапляє на серйозні труднощі, тому що порошок, який представляє собоюсукупність провідних частинок, які частково контактують між собою, а частково розділені повітряними прошарками, в електричному відношенні можна представити у виді складної резистивно - ємнісної, розподіленої в просторі еквівалентної схеми з випадковими зв'язками Частотні характеристики такої схеми мають випадковий характер і використання тільки зміни частоти магнітного поля, що зондує матеріал явно недостатньо У патенті US 5077525 безелектродний давач провідності рідини включає схему для генерування змінного первинного магнітного поля, котушку індуктивності, що здійснює вимірювання провідності шляхом фіксації вторинного магнітного поля, яке наводиться вихровими струмами, збудженими в рідині первинним магнітним полем Датчик містить еластичну мембрану з вулканізованої гуми, що ВІДДІЛЯЄ його від поверхні рідини Достоїнством цього датчика, що має явно виражений технологічний характер, є те, що здійснюючи вібрацію мембрани можна очистити и поверхню від осаду, що утворюється Датчик є таким чином самоочисним Аналогічним чином можна здійснювати і вимірювання електропровідності порошків Недоліком датчика є те, що внаслідок еластичності мембрани зовнішня поверхня контрольованої рідини, чи, наприклад, порошкоподібного матеріалу, може відрізнятися від плоскої Це не дозволяє застосувати існуючі розрахункові моделі для визначення абсолютного значення електричної провідності, тут можливі тільки ВІДНОСНІ виміри однакових по ЩІЛЬНОСТІ Й обсягу проб матеріалу У патенті US 5889401 розглянутий метод вихорострумового контролю як мінімум одного шару, 54354 розташованого на під клад инці Як мінімум або шар, або під клад инка проводять електричний струм Як джерело первинного поля і вимірювач вторинного поля, утвореного вихоровими струмами, наведеними в провідному шарі чи підкладинці, використовується параметричний вихорострумовий давач (котушка індуктивності) Первинне магнітне поле генерується як мінімум на двох частотах Виміряються електромагнітні властивості підкладшки і шару, які використовуються для визначення товщини шару Перевагою методу описанного в патенті US 5889401 є двочастотний режим роботи вихорострумового давана Однак, як уже відзначалося вище, при аналізі патенту US 4303885, наявність тільки багаточастотного режиму є недостатнім для виміру електропровідності порошкоподібного матеріалу У патенті US 6288536 запропонований вихорострумовий давач, що має вимірювальну котушку індуктивності, яка живиться змінним струмом, і вимірювальний ланцюг Для компенсації впливу змін температури навколишнього середовища на імпеданс вимірювальної котушки використовується компенсаційна котушка, що, як і вимірювальна, має циліндричну форму і розташована соосно вимірювальній котушці Поля вимірювальної і компенсаційної котушок ортогональні одне одному Перевагою даного винаходу є використання додаткової котушки, що дозволяє одержати незалежний сигнал, який використовується для компенсації заважаючого фактора, у даному випадку зміни температури навколишнього середовища Недоліком цього датчика є наявність взаємозв'язку між полями вимірювальної і компенсаційної котушок Це приводить до того, що сигнал компенсаційної котушки залежить також і від інформаційного сигналу вимірювальної котушки В результаті знижується чутливість вихорострумового давача Найбільш близьким по технічній сутності до пропонованого винаходу є патент США US 6479990 «Вихорострумовий давач для аналізу досліджуваного об'єкту і метод його роботи)), Medmkov, etal, від 12 11 2002р Вихорострумовий давач містить вимірювальну і компенсаційну котушки, а також вимірювальний ланцюг і служить для визначення властивостей матеріалу досліджуваного об'єкту чи його геометричних параметрів Принцип роботи давача включає розташування об'єкту на заданій відстані від вимірювальної і компенсаційної котушок, вимір імпедансу вимірювальної котушки на першій і другій заданих частотах, розрахункове визначення властивостей матеріалу на основі результатів вимірювань а також геометричних параметрів об'єкту Розрахунки ґрунтуються на виміряних значеннях імпедансу, включаючи компенсацію температурного впливу на вимірювальну котушку з використанням компенсаційної котушки Компенсаційна котушка просторово менше ніж вимірювальна і розташована всередині вимірювальної котушки, соосно з нею Принцип розміщення компенсаційної котушки практично забезпечує незалежність її імпедансу від досліджуємого об'єкту Геометричні форми котушок ідентичні Температурна компенсація полягає у відніманні компле 8 ксного імпедансу компенсаційної котушки з комплексного імпедансу вимірювальної котушки Для визначення властивостей матеріалу, а також геометричних параметрів об'єкту спочатку об'єкт розташовується від вимірювальної котушки на відстані, що перевищує її подвійний радіус, при цьому визначається імпеданс котушки Потім об'єкт наближається до вимірювальної котушки і розташовується на відстані, меншій подвійного радіуса котушки, і знову визначається и імпеданс На основі отриманих значень, визначених на кожній з частот контролю, розраховуються властивості матеріалу, а також геометричні параметри об'єкта Основною перевагою даного способу, у порівнянні з попереднім, є використання двох частот контролю, що дозволяє робити виміри при різних глибинах проникнення поля в матеріал Тим самим це дає змогу деякою мірою враховувати геометричні параметри системи давач - об'єкт контролю при розрахунку, наприклад, електропровідності матеріалу контрольованого об'єкту Основними недоліками даного способу і вихорострумового давача відносно контролю порошкоподібних матеріалів є недостатня КІЛЬКІСТЬ робочих частот, що не дозволяє визначити зміну градієнта частотної характеристики складової імпедансу вимірювальної котушки Це не дає змоги усунути неоднозначність результатів виміру Крім того, як уже згадувалось вище, виміри властивостей порошків тільки з варіацією частоти не дають надійної інформації про ці властивості В основу винаходу поставлена задача одержання достовірних результатів виміру абсолютних значень електричної провідності порошкоподібних матеріалів на даній частоті і відбраковування матеріалів за отриманим значенням електропровідності Поставлена задача досягається тим, що в способі вихорострумового контролю порошкових матеріалів, що включає розташування досліджуваного матеріалу в пробовідбірнику з діелектрика, який має форму циліндра, збудження зондуючого вихорового магнітного поля і вимір імпедансу вимірювальної котушки на декількох частотах при двох різних відстанях між поверхнею матеріалу в пробовідбірнику і робочим торцем вимірювальної котушки, причому перша відстань перевищує її подвійний радіус, розташування всередині вимірювальної котушки, соосно з нею компенсаційної котушки, що має ту ж форму, ВІДПОВІДНО ДО винаходу друга відстань установлюється рівною товщині основи пробовідбірника, за результатами вимірів при двох відстанях для, ВІДПОВІДНО ненавантаженої і навантаженої котушки визначають внесений у вимірювальну котушку активний опір, нормований до и власного реактивного опору, повторюють цей процес при різній товщині шару порошкового матеріалу в пробовідбірнику для кожної частоти зондуючого поля, порівнюють отримані результати між собою з урахуванням коригуючого впливу компенсаційної котушки, обумовленого при ЗМІНІ проби матеріалу в пробовідбірнику, за результатами порівняння знаходять робочу частоту, на якій роблять масові виміри проб, визначають абсолютну електричну провідність порошкового матеріалу на робочій частоті, проводять відбрако 54354 вування проб матеріалу за цим параметром З даної партії взірців порошкових матеріалів, для яких проводиться вимірювання провідності та відбракування довільним чином вибирають перший випробний взірець дослідження якого здійснюють з використанням трьох різних товщин шару цього матеріалу в пробовідбірнику На ряді дискретних частот визначають внесені опори вимірювальної котушки для мінімальної товщини шару матеріалу, отримані значення запам'ятовують, визначають коригувальні впливи на тих же частотах з використанням компенсаційної котушки і повторюють цей процес для середньої і максимальної товщини шарів У якості робочої вибирають частоту, на якій різниці між скоректованими внесеними опорами вимірювальної котушки для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів позитивні, і в максимально близькі між собою, при цьому перевага віддається найбільшим значенням внесеного опору Обумовлені різниці повинні відрізнятися не більш, ніж у три рази Товщини шарів порошкового матеріалу в пробовідбірнику вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіусу вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною Усі зразки даної парти, що залишилися, контролюють на робочій частоті з використанням шару середньої товщини За значеннями внесених опорів вимірювальної котушки для шару середньої товщини, скорегованих за допомогою компенсаційної котушки, а також з урахуванням геометричних параметрів вимірювальної котушки, товщини шару матеріалу в пробовідбірнику і робочої частоти визначають абсолютну електричну провідність кожного взірця порошкового матеріалу на цій частоті Відбракування взірців здійснюють по величині абсолютної електричної провідності матеріалу щодо середнього значення для всієї парти, причому, зразки, що виявились за межами допуску, піддаються тій же процедурі дослідження, що і перший випраний взірець, але на робочій частоті, і остаточно відбраковуються, якщо виконуються вищезгадані умови для різниці внесених опорів Якщо КІЛЬКІСТЬ взірців, електропровідність яких перебуває за межами допуску і які не задовольняють умовам для різниць внесених опорів перевищує 10% від загального числа взірців, то, використовуючи весь масив взірців даної партії формують випробну групу взірців, в якій кожен взірець досліджують за процедурою, викладеною для першого випробного взірця, а нову робочу частоту визначають як середнє значення робочих частот для всіх взірців у групі, при цьому повторюють процедуру контролю і відбраковування взірців Радіус компенсаційної котушки задають у р раз менше радіуса вимірювальної котушки (р =1 5 - 2), частоту поля компенсаційної котушки вибирають у q раз більше робочої частоти (q = 4 - 8), а робочий торець компенсаційної котушки розташовують на зменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з відстанню від робочого торця вимірювальної котушки Числа витків компенсаційної і вимірювальної 10 котушок задають рівними, довжини котушок задають не перевищуючими їх діаметри, намотування котушок здійснюють упритул, при цьому з урахуванням діаметру проводу обмоток визначають функції впливу зазору вимірювальної і компенсаційної котушок Після видалення чергового взірця порошкового матеріалу із пробовідбірника дно пробовідбірника механічно очищують, а виміри внесеного опору навантаженої компенсаційної котушки здійснюють розташувавши пробовідбірник без матеріалу на робочому торці компенсаційної котушки Вісь симетрії циліндричного пробовідбірника сполучають з віссю симетрії системи котушок, діаметр шару матеріалу в пробовідбірнику задають не менш, ніж у два рази перевищуючим діаметр вимірювальної котушки, при цьому корекцію здійснюють шляхом віднімання з відносного внесеного опору вимірювальної котушки відносного внесеного опору компенсаційної котушки, помноженого на коефіцієнт, що дорівнює добутку р2 / q на відношення функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок При вимірах ЩІЛЬНІСТЬ матеріалу в пробовідбірнику підтримують на заданому рівні для всіх проб незалежно від товщини шарів Порошкоподібний матеріал, що використовується для вимірів, класифікують по величині гранул Пропонований спосіб у порівнянні з прототипом дозволяє одержати достовірні результати виміру абсолютної електричної провідності порошкоподібних матеріалів на даній частоті і здійснити відпрацювання матеріалів за отриманим значенням електропровідності, здійснюючи виміри частотних характеристик внесеного імпедансу вимірювальної котушки для трьох товщин шару матеріалу, порівняння отриманих на кожній частоті значень між собою з урахуванням коригувального впливу з боку компенсаційної котушки, визначення робочої частоти, і абсолютної електропровідності матеріалу на цій частоті, відбраковування зразків матеріалу за цим параметром Проведений заявником пошук по джерелах науково-технічної і патентної інформації, аналіз відібраних за результатами пошуку аналогів і прототипу показав, що пропонуємий спосіб вихорострумового контролю порошкоподібних матеріалів відповідає критеріям винаходу «новизна» і «технічний рівень» Сутність пропонованого способу пояснюється графіками, приведеними на фіг 1 - 5 Фіг 1 Залежність нормованої величини А / s векторного потенціалу магнітного поля витка у вільному просторі від відношення z / R при р = R Тут R - радіус витка, р і z - координати циліндричної системи координат Фіг 2 Залежності Re е (6, 7) від параметра р для трьох різних значень товщини пластини d = 1мм (крива 1), d = 2мм (крива 2), d = Змм (крива 3), радіус вимірювальної котушки дорівнює R = 7,25мм, ВІДПОВІДНІ значення q = — доріR внюють 0,27, 0,55 і 0,83 Фіг 3 Експериментальні залежності відносно 12 11 54354 го, внесеного у вимірювальну котушку активного відстанню від робочого торця вимірювальної коопору від частоти для вихідного порошкоподібного тушки матеріалу диоксиду марганцю для трьох товщин Виміри за допомогою вимірювальної і компеншару d = 1мм (1), d = 2мм (2), d = Змм (3) саційної котушок здійснюються незалежно один від одного Вимір за допомогою вимірювальної Фіг 4 Схема розміщення пробовідбірника на котушки здійснюють, коли в пробовідбірнику розсистемі котушок 1 - корпус пробовідбірника, 2 ташований нормований по ЩІЛЬНОСТІ шар досліпорожнина, у якій розташовується порошкоподібджуємого порошкоподібного матеріалу, наприклад, ний матеріал, 3 - мембрана зі склопластику, 4 мінімальної товщини Виміри для цього шару прошайби з діелектрика, 5 - кріпильні гвинти, 6 - витки водять на ряді дискретних частот Після цього вимірювальної котушки, 7 - витки компенсаційної пробовідбірник звільняють від порошку Механічкотушки но, за допомогою щіточки очищають основу проФіг 5 Залежність нормованої величини А / s бовідбірника від прилиплих до нього частинок повекторного потенціалу магнітного пол витка у вільрошку Після ЦЬОГО роблять вимір компенсаційною ному просторі від відношення р / R при z / R = 0 котушкою на тих же дискретних частотах ПробоТут R - радіус витка, z, p - координати циліндричвідбірник, як це уже указувалося вище, виготовляної системи координат ють з діелектрика Цей діелектрик повинен мати Спосіб полягає в наступному 3 партії взірців малий тангенс кута втрат у діапазоні метрових матеріалів, для яких проводиться вимірювання довжин хвиль і гарну МІЦНІСТЬ, тому що основа провідності та відбраковування, довільним чином пробовідбірника повинна мати невелику товщину, вибирають для випробування перший взірець щоб відстань від робочого торця вимірювальної Пробу порошкоподібного матеріалу, попередньо котушки до поверхні матеріалу була мінімальною зваживши, з урахуванням діаметра циліндричного Цим вимогам добре задовольняє, наприклад склопробовідбірника і необхідної товщини першого текстолит Досліджуваний порошок, наприклад шару, розміщують у пробовідбірнику ПробовідбірМпОг, графит, сажа та ш затримується на нерівник має форму короткого циліндра ностях мікрорельєфу основи пробовідбірника у Здійснюють збудження зондуючого вихрового відкритих порах, "змазує" и поверхню Як показує магнітного поля з використанням короткої цилінддосвід, цілком видалити його з поверхні основи не ричної котушки індуктивності на першій частоті вдається, причому це справедливо для різних тичастотного діапазону Ця котушка являє собою пів діелектрика, з якого виготовлялася основа параметричний вихорострумовий давач, тобто, пробовідбірника Товщина цього дифузійного шару одночасно є і збуджуючою і вимірювальною мала, але завдяки достатній провідності частинок і Вимір імпедансу вимірювальної котушки здійсвисокій частоті контролю наявність цього дифузійнюють при двох різних відстанях між найближчою ного шару вносить відчутну похибку у результати до котушки поверхнею шару матеріалу в пробовимірів відбірнику і робочим торцем котушки Перша відЗ теорії в и хо ростру мо во го контролю відомо стань перевищує діаметр котушки, при цьому ма[1], що при малій товщині провідного шару в порівтеріал практично не впливає на імпеданс котушки, нянні з діаметром котушки і глибиною проникнення вона є ненавантаженою Більш докладно це розплоскої хвилі внесений активний опір котушки виглянуто в прикладі 1 На фіг 1 показана залежність значається в такий спосіб нормованої величини векторного потенціалу котушки від відстані по нормалі до площини її першого 3h (1J витка R BH = 72-10" 7 -ц 0 -W2e~R~ -R2 -co2 -d-a, 7 Для ненавантаженої котушки визначають її де цо - 4ті 10 Гн/м - магнітна постійна, W власні параметри, тобто и індуктивність і активний число витків котушки, h - відстань від першого витопір на частоті контролю (го і U) ка котушки до поверхні матеріалу, R - радіус котуДругу відстань установлюють рівною максишки, с - кругова частота, d - товщина шару, a о мальній товщині основи пробовідбірника, тобто, питома електрична провідність матеріалу шару фактично пробовідбірник установлюють на робоЦя формула близька до формули, отриманої чий торець вимірювальної котушки, при цьому вораніше Леві [2] Число витків вимірювальної і комна є навантаженою При цьому визначають індукпенсаційної котушок задають рівними Величина тивність L і активний опір г На основі отриманих експоненти є 3 h для котушки, що складається, даних розраховують внесений у вимірювальну наприклад, з трьох витків, визначається усередкотушку активний опір, нормований до її власного ненням значень трьох експонент Намотування реактивного опору (RAI /ООІ_О) БІЛЬШ докладно цей котушок здійснюють упритул, тобто виток до витка, процес описаний у прикладі 2, без зазору між ними Тоді, якщо діаметр проводу Усередині вимірювальної котушки, соосно з вимірювальної котушки дорівнює do, то відповідну нею, розташовують компенсаційну котушку, що усереднену експоненту позначаємо як F(do) і намає ту ж форму Радіус компенсаційної котушки звемо функцією впливу зазору для вимірювальної задають у р раз менше радіуса вимірювальної котушки Аналогічно визначимо функцію впливу котушки (р = 1 5 - 2), а частоту зондувального поля зазору для компенсаційної котушки - F(d-i) Завдякомпенсаційної котушки вибирають у q раз більше ки різній відстані від першого витка вимірювальної частоти поля вимірювальної котушки Робочий котушки і першого витка компенсаційної котушки торець компенсаційної котушки розташовують на до найближчої поверхні шару матеріалу в пробозменшеній в Р раз відстані до найближчої поверхні відбірнику значення експонент для перших витків шару матеріалу в пробовідбірнику у порівнянні з цих котушок є однаковим 54354 14 13 Внесений опір вимірювальної котушки визнав и м і р ю в а л ь н о ї к о т у ш к и , '% - 2 d / R, д е d - т о в щ и н а чається як сума внесеного опору, що задається п л а с т и н и , р = R^/coa)j. , д е со - ч а с т о т а , a - п и т о м а шаром контрольованого матеріалу, і внесеного опору, що задається дифузійним шаром Запише- 4тг електропровідність матеріалу пластини, мо відносний внесений опір для дифузійного шару 1077Гн/м на основі (1) у вигляді Для визначення внесеного в котушку активного опору необхідно розділити в (5) дійсну і мниму R вн •Fd 0 -R частини Позначаючи дріб у (5), як е (£, Р), одерр coL0 Lo • - " ' " (2) жимо 48-10A-R Н л деК = 72 10 7 цо W 2 d a R 48-10" 7 -R-W 2 -F(d 0 ' У випадку компенсаційної котушки, аналогічне вн •Recpfep) (6) вираження мас вид 0 R ВН1 R' •Fd соі_ де Lo - індуктивність вимірювальної котушки, •q-co (3) Відносний опір (3) буде дорівнювати (2) за умови R вн соі_ RВН1 Р' Fd (4) соі_ Розрахунок погоджувального коефіцієнта у квадратних дужках приведений у прикладі З Корекція здійснюється шляхом віднімання з відносного винесеного опору вимірювальної котушки відносного винесеного опору компенсаційної котушки, помноженого на коефіцієнт що дорівнює добутку р2 / q на відношення функцій впливу зазору і на зворотне відношення індуктивностей вимірювальної і компенсаційної котушок Практично частота роботи компенсаційної котушки вибирається в діапазоні 150 - ЗООМгц Компенсаційна котушка має більшу чутливість до дифузійного шару порошку ніж вимірювальна Після ТОГО, ЯК за допомогою вимірювальної котушки на ряді дискретних частот провели контроль шару матеріалу мінімальної товщини, на тих же частотах здійснюють контроль шарів матеріалу із середньою і максимальною товщиною Визначають ВІДПОВІДНІ значення відносного внесеного у вимірювальну котушку активного опору на кожній дискретній частоті для кожної товщини шару Товщини шарів, порошкоподібного матеріалу в пробовідбірнику, вибирають у діапазоні від 0,1 до 0,5 радіуса вимірювальної котушки, різницю між товщинами зберігають постійною Отримані значення корегують з використанням компенсаційної котушки Визначають різницю між відносними внесеними опорами для максимальної і середньої, а також середньої і мінімальної товщини шарів на кожній частоті З теорії в и хо ростру мо во го контролю відомо [1], що імпеданс, внесений провідною немагнітною пластиною, радіальні розміри якої, як мінімум, у два рази перевищують діаметр вимірювальної котушки, приблизно може бути визначений виразом з ZRU = B H (5) і-4р' д е a = 2 h / R, h - в і д с т а н ь від п е р ш о г о в и т к а котушки д о поверхні шару матеріалу, R - радіус Recpfe,p)= (7) Re^q + JrrrQ = 3IA'U-1L/Z sin—^-smb2 Re 2 Q + Jm 2 Q = 2A cosb(9|Z| - 4p 4 - 8i) На фіг 2 показані залежності Recp від р для трьох різних значень товщини пластини d = 1, 2 і Змм, R = 7,25мм (5 = 0,27, 0,55, 0,83) Дріб у виразі (6) являє собою константу, тому залежності Recp від р і ^ Цілком характеризують ВІДПОВІДНІ залежності RBH /