Електромагнітний спосіб визначення магнітної проникності в матеріалах конструкцій

Електромагнітний спосіб визначення магнітної проникності в матеріалах конструкцій, який полягає в тому, що в матеріалі збуджують електромагнітне поле датчиком, який містить три скріплених паралельно один одному двополюсних магнітопроводи з розташованими на них обмотками збудження, який відрізняється тим, що використовують датчик, всі магнітопроводи якого виконані в формі частини кільця, обмотки збудження на крайніх магнітопроводах з'єднані послідовноузгоджено і виходом підключені до першого дже рела змінного струму, обмотка збудження, яка розташована на середньому магнітопроводі, через змінний опір R з'єднана з другим джерелом змінної напруги, ідентичним першому джерелу змінної напруги, розташовують датчик на ділянці контро Електромагнітний спосіб визначення магнітної проникності в матеріалах конструкцій належить до області неруйнівних електромагнітних способів контролю і може бути використаний для кількісного визначення її величини а також параметрів, які викликають її зміну, наприклад, механічних напруг, в матеріалах машин і інженерних конструкцій. Відомий спосіб контролю зміни механічної проникності для оцінки залишкових напруг, який полягає в тому, що електромагнітний перетворювач вводять у взаємодію з контрольованою ділянкою матеріалу елемента конструкції, вибирають еталонну відстань від поверхні контрольованого матеріалу до полюсів перетворювача. При цьому багато разів вимірюють вихідний сигнал перетворювача, в режимі насичення і при фіксованому значенні напруги магнітного поля, а відстань від перетворювача до поверхні контрольованого матеріалу вибирають з умови постійності вихідного сигналу перетворювача в режимі насичення. [А.с. СРСР №1305587, С0І27/80. Б.І. №370487/] Спосіб має достоїнства, він дозволяє звести до мінімуму вплив змін хімічного складу матеріалу і повітряного зазору під полюсами перетворювача. Однак застосування тарованих графіків знижує точність визначення проникності по вихідному сигналу і параметрів, які впливають на її величину, наприклад, механічних напруг. Найбільш близький з відомих спосіб, який полягає в тому, що в збуджують електромагнітне поле датчиком, який містить три скріплених паралельно один одному двополюсних магнітопровода з розташованими на них обмотками збудження, підключеними де джерела змінного струму і вимі льованого матеріалу, вимірюють спад напруги Ue на опорі R , знімають датчик з ділянки, розташовують на його полюсах полюсами додатковий пристрій із трьох двополюсних магнітопроводів, конструктивно ідентичних трьом магнітопроводам датчика, які спільно утворюють кільцевий магнітопровід, змінюють струм I в обмотці збудження середнього магнітопроводу опором R , фіксують I m для теріалу середнього магнітопроводу, яку використовують для визначення магнітної проникності матеріалу контрольованої ділянки. mm (13) U m = U e , використовують величини U e і визначення магнітної проникності m c ма C2 в момент 77655 Im (11) і струм UA рівності Um (19) спад напруги на ньому 3 77655 4 рювальної, розташованої на середньому магнітозбудження середнього магнітопроводу опором R, проводі і підключеної до пристрою вимірювання, фіксують спад напруги ньому Um, в момент рівновимірюють вихідний сигнал і по тарованому графісті Um=Uе використовують величину Ue для вику визначають зміну магнітної проникності матеріm значення магнітної проникності m матеріалу сеалу або параметри впливаючих на проникність, реднього магнітопроводу по одній із відомих наприклад, механічних напруг, [а.с. СРСР методик. Магнітна проникність середнього магні№223433,Кл. 42к, 45/03. Бюл. №24. 1968. Протоme тип.] топроводу відповідає магнітній проникності Спосіб має суттєвий недолік - він може бути матеріалу ділянки. Це дозволяє вважати, що розвикористаний тільки при умові, що контрольований роблене технічне рішення містить елементи номатеріал точно відповідає за хімскладом еталонвизни. ному матеріалу, використаному при таруванні, що При пошуку в науково-технічних і патентних практично виключено при великій кількості існуюджерелах не виявлені технічні рішення, які містять чих феромагнітних матеріалів. Використання тавідмінні ознаки технічного рішення, яке заявляєтьрованих графіків приводить до великих похибок ся, тобто воно має суттєві відміни. навіть при контролі матеріалів, які повністю не На Фіг.1 наведена конструкція датчика. відповідають еталонним. Вказані недоліки не доНа Фіг.2 - конструкція додаткового пристрою. зволяють досягти високої точності контролю. Спосіб визначення механічних напруг в фероЗадача винаходу - одержання технічного ремагнітних матеріалах і пристрій для його здійснензультату, який дозволяє підвищити точність визнаня виключаються в тому, що в контрольованому чення зміни магнітної проникності і параметрів, які матеріалі збуджують електромагнітне поле [Фіг.1], викликають її зміну. датчиком, який містить три 1, 2, 3 скріплених паТехнічний результат досягається тим, що при ралельно один одному двополюсних магнітопровизначенні магнітної проникності в контрольоваводи з розташованими на них обмотками збуному матеріалі збуджують електромагнітне поле дження 4, 5, 6, всі магнітопроводи мають форму датчиком, який містить три паралельно скріплені частини кільця, обмотки збудження 4, 6 на крайніх відносно один одного магнітопроводи, виконаних у магнітопроводах 1, 3 ввімкнені послідовноформі частини кільця, на яких розташовано по узгоджено і виходом ввімкнені в перше джерело обмотці збудження, крайні обмотки ввімкнені позбудження 7, обмотка збудження 5 на середньому слідовно-узгоджено і ввімкнені в перше джерело магнітопроводі 2 ввімкнена у друге джерело збузбудження, обмотка збудження середнього магнідження 3, аналогічне першому, розташовують датопроводу через змінний опір ввімкнена у друге тчик на ділянці контрольованого матеріалу 9, виджерело збудження, аналогічне першому, розтамірюють спад напруги Um на змінному опорі R, шовують датчик на контрольованому матеріалі, ввімкненому послідовно з обмоткою збудження 5 вимірюють спад напруги Ue на змінному опорі R, середнього магнітопроводу, знімають датчик з ввімкненому послідовно з обмоткою збудження матеріалу, розташовують його на полюсах - додасереднього магніто проводу, знімають датчик і ткового пристрою, який складається із трьох парарозташовують на його полюсах - полюсами додатлельно розташованих магнітопроводів 10, 11, 12 кові три магнітопроводи конструктивно аналогічні [Фіг.2], які спільно з магнітопроводами 1, 2, 3 ствомагнітопроводам датчика, які спільно створюють рюють кільцевий магнітопровід, змінюють струм в кільцевий магнітопровід, змінюють струм в обмотці обмотці збудження 5 середнього магнітопроводу 2 збудження середнього магнітопроводу опором R, опором R, фіксують спад напруги на ньому Um в фіксують спад напруги на ньому Um, в момент момент рівності Um=Ue визначають по одній iз рівності Um=Ue визначають магнітну проникність m відомих методик магнітну проникність m матеріmm матеріалу середнього магнітопроводу по одній алу середнього кільцевого магнітопроводу, яка із відомих методик, яка відповідна магнітній прониme відповідає магнітній проникності матеріалу m кності e матеріалу. контрольованої ділянки. Порівняльний аналіз технічного рішення, яке При визначені магнітної проникності може бути заявляється, з прототипом показує, що воно відрівикористана відома методика, наприклад, [Антизняється тим, що використовують датчик всі магніпов Б.Л. і др. Матеріали електронної техніки. Навч. топроводи якого виконані у формі частини кільця, посібник для вузів. - м.М.: Вища школа. 1990.обмотки збудження на крайніх магнітопроводах 208с., с.158], яка дозволяє кількісно розрахува ти ввімкнені послідовно-узгоджено і виходом ввімкзначення проникності по формулі нені в перше джерело збудження, обмотка збудження, розташована на середньому магнітопроr U2 - U2 B u e mm = воді, ввімкнена в друге джерело збудження, 2 moH n fI moS аналогічне першому, розташовують датчик на ділянці контрольованого матеріалу, вимірюють спад m де o - магнітна постійна, В; Н - індукція і нанапруги Ue на опорі R, ввімкненому послідовно з пруженість магнітного поля, Uu; f - напруга і частообмоткою збудження середнього магнітопроводу, та джерела 8, знімають датчик з дільниці і розташовують на його Uе - падіння напруги на опорі R при струмі Ie, полюсах полюсами додатковий пристрій із трьох S, r - відповідно площина поперечного розтину магнітопроводів, конструктивно аналогічним трьом кільцевого середнього магнітопроводу 2 і його рамагнітопроводам датчика, які спільно створюють діус. кільцевий магнітопровід, змінюють струм в обмотці 5 77655 6 Розроблений спосіб визначення магнітної прокадзумі С. Фізика феромагнетизму. – М.: Мир. никності матеріалів конструкцій дозволяє значно 1987.-419с.,с.252] зв`язок між магнітною проникніспідвищити точність, так як за рахунок використантю m m і механічними напругами d , визначається ня двох джерел змінного струму 7, 8 виключено магнітнопружним- ефектом: перерозподіл потоків Ф1, Ф2, Ф3 в магнітопроводах 1,2,3, а застосування додаткового пристрою [фіг.2] 2I 2 = 2 s дозволяє визначити величину магнітної проникноm m p lm сті матеріалу магнітопроводів 1,2,3 і контрольованого матеріалу 9 на основі відомих методик по де Is-намагніченість насичення матеріалу, яка розрахунку електромагнітних ланцюгів. Це дозволяє і визначити величину параметрів, які впливають на магнітну проникність, наприклад, механічне залежить від d , l - коефіцієнт магнітострикції, них напруг d , так як магнітний потік Ф2 взаємодіє з конрольованим матеріалом 9 в локалізованій дідля слабкого поля l = const. лянці під середнім магнітопроводом 2. Згідно [Ті Фіг.2 Фіг.1 Комп’ютерна в ерстка Б.Голік Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601