Безконтактний модифікований спосіб контролю параметрів немагнітних виробів сумісно з температурою

Безконтактний модифікований спосіб контролю параметрів немагнітних виробів сумісно з температурою, який передбачає, що повздовж зразка створюють збуджуюче змінне магнітне поле, яке при проникненні його в зразок наводить вихрову ЕРС, під дією якої в зразку протікають вихрові струми, що створюють своє магнітне поле, яке геометрично додається до збуджуючого, і таким чином сумарне магнітне поле або магнітний потік викликає зміну сигналів вихорострумового перетворювача, тобто вносиму ЕРС Eвн і її фазовий 2 3 вимірюються з великою похибкою і взагалі можуть бути невизначені. Найбільш близьким до заявленого з технічній сутності є спосіб [3] спільного вимірювання радіусу і електропровідності немагнітного виробу, який полягає в тому, що радіус і електропровідність знаходяться по прирощенням сигналів перетворювача відповідаючим дослідженому і стандартному виробам, що дає високу чутливість при визначенні обох параметрів. Недоліком даного способу є складність технічної реалізації і відсутність відомостей про температуру немагнітних виробів. Задача винаходу - підвищення точності сумісного визначення діаметру, питомого електричного опору немагнітного виробу, а також розширення функціональних можливостей контролю. Задача вирішується шляхом використання електромагнітного перетворювача з двома обмотками і нагрівачем в середині якого знаходяться металевий немагнітний виріб, що нагрівається. Крім того, цей спосіб реалізується за допомогою створених двох універсальних функцій перетворювання N=f( вн) Фіг.1 і N=f( вн) Фіг.2. Де Ny - питома вносима ЕРС перетворювача пронормована на ЕРС E0 перетворювача без виробу, вн - фазовий кут зсуву ЕРС N. Причому 2 Eвн dn N , (1) E0 d2 де Евн - вносима ЕРС вимірювальної обмотки перетворювача, вона має назву Евн, тому що з'являється тоді, коли в перетворювач вноситься зразок, d і dn - діаметри виробу і вимірювальної обмотки. Для другої універсальної функції перетворювання Фіг.2. ЕРС можна визначити як Ny=N.x2, (2) де х - узагальнений параметр для немагнітного виробу d 2 f 0 , (3) 2 де d - діаметр стрижня; f - частота змінення магнітного поля; магнітна константа 0 x 10 7 Гн / м ; - питомий електричний опір 0 4 виробу. Сутність способу електромагнітних вимірювань геометричних, електричних параметрів немагнітного виробу і його температури полягає в тому, що збуджуючий магнітний потік створює вихрові струми в середині об'єкту, які в свою чергу створюють свої вихрові магнітні потоки, які геометрично складаються зі збуджуючими потоками і таким чином реалізують сумарний магнітний потік, що наводить ЕРС Евн і її фазу вн у вимірювальній обмотці електромагнітного перетворювача, при цьому Евн і її фазовий кут зсуву вн залежить від діаметру, питомого електричного опору і температури немагнітного металевого виробу. Методика вимірювання діаметру d, питомого електричного опору і температури t, циліндричного струмопровідного виробу полягає в тому, що вимірюють безконтактне вносиму ЕРС Евн і ЕРС Е0 18632 4 перетворювача без виробу, а також фазовий кут зсуву вн між ЕРС Е0 і ЕРС Евн. Потім по універсальній функції параметру N від вн (Фіг.1) знаходять цей параметр. Далі знаходять діаметр виробу з урахуванням (1) за формулою Eвн , (4) E0 N Після цього, на основі другої функції перетворювання Ny=N x2=f( вн) (Фіг.2). Знаходять параметр Ny, який теж є питомою нормованою вносимою ЕРС на одиницю коефіцієнта заповнення . Електричний параметр визначають за формулою 2 Eвн dn 0 2 f (5) 4 E0 Ny , якщо прийняти лінійну залежність р від температури t, то одержимо d (t) dn 11 ( t t1) , (6) t1 де t1 - нормована температура (як правило t1=20°С), - температурний коефіцієнт опору матеріалу виробу; 1 - питомий електричний опір при температурі t1. Прирівняв формулу (5) і (6) отримаємо величину температури із співвідношення 2 1 t1 Eвн dn 0 2 f t 1 t1 (7) 4 E0 Ny 1 , На Фіг.3 наведена схема пристрою, що реалізує спосіб. Установка містить в собі осцилограф 1, генератор 2 синусоїдальних сигналів, частотомір 3, робочий РП, компенсаційний КП і опорний ОП перетворювачі, нагрівач Н, в середині якого знаходяться немагнітний циліндричний зразок 8, амперметр 4, вольтметр В 1-5, вольтметр В2-6, фазометр 7. Первинні обмотки РП, КП і ОП з'єднані послідовно-узгоджено, а вимірювальні обмотки послідовно назустріч. При цьому РП, КП і ОП - три однакових двохобмоточних обмотки перетворювача. Осцилограф 1 служить для визначення форми напруги генератора 2. Частотоміром вимірюють частоту намагнічуючого струму l, який визначається, амперметром 4. Вольтметр 5 вимірює ЕРС Евн, а вольтметр 6 визначає ЕРС Е0, при цьому без зразка РП вольтметр 5 визначить Евн=0, а при розміщенні зразку в РП цей вольтметр визначить Евн 0. Нагрівач нагріває зразок в діапазоні температур від 20°С до 180°С. Зразок 3, є циліндричний металевий немагнітний виріб у якого відносна магнітна проникність r =1. Фазометр 7 вимірює фазовий кут зсуву між ЕРС Е0 і ЕРС Евн. Експерименти показують, що спільні вимірювання діаметра d, питомого електричного опору і температури t досліджуваного зразку підвищують точність вимірювання на 20%-30% у порівнянні з відомими способами і суттєво розширюють функціональні можливості контролю параметрів зразка, тому що до геометричних і електричних параметрів додається температура виробу при якій визначаються ці параметри. 1 5 18632 Джерела інформації: 1. Левшина Е.С., Новицкий П.В. Электрические измерения физических величин. - Л.: Энергоатомиздат, 1983. - С.320. 2. Себко В.П., Львов С.Г. Контактный метод определения электромагнитных параметров изде Комп’ютерна верстка М. Ломалова 6 лий // Український метрологічний журнал. Харків: ДНВО «Метрологія». - 1998. - №2. С.33-34. 3. Себко В.П., Сомхиева О.С. Дифференциальный двухпараметровый электромагнитный преобразователь для контроля радиуса и электропроводности цилиндрических изделий. Харків: Весник ХГПУ, вып. 24, 1999, С.121-127. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601