Спосіб сумісного неруйнівного контролю електромагнітних параметрів і температури циліндричних виробів

Спосіб сумісного неруйнівного контролю електромагнітних параметрів і температури циліндричних виробів, що включає пропускання вздовж об'єкта контролю електричних струмів, які наводять вихрові струми, що викликають свої магнітні потоки, які змінюють амплітуду і фазу напруги між контактами циліндричного об'єкта, причому по амплітуді і фазі напруги визначають відносну магнітну проникність r , питому електричну провідність , який відрізняється тим, що спочатку ємнісним опором компенсують електричний опір, зв'язаний з зовнішньою індуктивністю Le, по установлених універсальних функціях перетворення, що зв'язують параметри виробу з сигналами перетворювача, а відносну магнітну проникність r , питомий елект ричний опір і температуру знаходять з формул: Корисна модель відноситься до неруйнівного контролю і може бути використана в електромагнітній структуроскопії і вимірювальній техніці. Відомі засоби вимірювання температури провідних об'єктів, засновані на контактному способі вимірювання температури [1]. Це термометри електричного опору (напівпровідникові і металеві), а також термопари. Вони мають недоліки стосовно вимірювання температури виробів: це значні похибки вимірювання, а також вимірювання температури тільки на поверхні виробу. Також є відомим спосіб [2] безконтактного спільного неруйнівного контролю електромагнітних параметрів, заснований на спільному вимірі питомої електричної провідності і відносної магнітної проникності циліндричних електропровідних суцільних феромагнітних об'єктів, що полягає в тому, що контрольований циліндричний об'єкт розміщують у трансформаторний елек тромагнітний перетворювач, за допомогою струму в намагнічувальній обмотці у виробі створюють вихрові струми, вимірюють значення ЕРС у вимірювальній обмотці і фазового кута. Вихідні сигнали трансформаторного електромагнітного перетворювача зв'язані за допомогою функціональних залежностей з електромагнітними параметрами циліндричних об'єктів, тобто з питомою магнітною проникністю суцільних феромагнітних об'єктів. Відносною рисою даного методу є підвищена вірогідність неруйнівного контролю електромагнітних параметрів, оскільки, на відміну від попередніх способів, значення питомої електричної провідності і відносної магнітної проникності визначаються спільно. Недоліком даного засобу є вузький асортимент контрольованих циліндричних електропровідних об'єктів, зв'язаний з відсутністю можливості переміщення в трансформаторний електромагніт 2 , де 0 - магнітна константа; f - частота зміни струму; - температурний коефіцієнт опору; t1 - початкова температура; 1 - питомий електричний опір при початковій температурі t1 (як правило t1 = 20°С); Lіk - внутрішня індуктивність об'єкта з урахуванням компенсації ефектів зовнішньої індуктивності; L0 - індуктивність об'єкта при частоті f = 0; а радіус циліндричного зразка; Lінx - параметр, який записується у вигляді: Lінх = Lін.x2 , де Lін - нормована внутрішня індуктивність; х - узагальнений магнітний параметр. U t1 (13) 1 14958 t1 2 L0 0 fa2 1LінхLік (11) 1 UA t , (19) 2 L0 0fa LінхLін 3 ний перетворювач суцільних і трубчатих виробів, що мають доступ до вільних кінців виробу і низкою точністю вимірів електромагнітних параметрів, зв'язаної з впливом розмагнічуючого фактора на результати вимірів. Найбільш близьким до заявленого з технічній сутності є спосіб [3] вимірювання електромагнітних параметрів, тобто питомої електричної провідності циліндричних провідних виробів, який полягає в тому, що повздовж циліндричного стержня пропускають електричний струм і вимірюють напругу Un між контактами стержня фазовий кут зсуву між напругою Un і током I та по наведеним формулам знаходять r і . Недоліками даного способу є низька точність, а також незрозуміла при якій температурі визначаються параметри r і , що в свою чергу приводить к похибкам вимірювань електромагнітних параметрів виробів. Задача корисної моделі - розширення функціональних можливостей і підвищення точності виміру відносної магнітної проникності, питомого електричного опору та температури циліндричного об'єкту. Задача вирішується шляхом включення 1 ємного опору послідовно з індуктивним опоCk ром L e . Де Ск - компенсуючи ємність, Le - зовнішня індуктивність, - циклічна частота. Причому 1 Le (1) Ck (2) 2 f де f - частота змінення струму. Таким чином, можна розрахувати компенсуючи ємність 1 Ck (3) 2 Le Сутність засобу електромагнітного неруйнівного контролю електромагнітних параметрів і температури циліндричних електропровідних феромагнітних об'єктів полягає в тому, що в циліндричному феромагнітному об'єкті пропускають повздовжній струм, який створює вихрову ЕРС, під дією якої проникають вихрові струми які змінюють напругу між контактами стержня і її фазовий кут зсуву. Методика вимірів відносної магнітної проникності r , питомого електричного опору і температури t, полягає в тому, що вимірюють між контактами стержня ЕРС Unk і фазовий кут зсуву між током I стержня і Unk, потім знаходять опори R і R0 при частотах струму f 0 і f = 0. Знаходять нормований електричний опор стержня Rн, як R Rн (4) R0 Після цього, знаходять внутрішню індуктивність стержня з формули Unk Li sin k (5) 2 f де індекс „к" характеризує собою наявність компенсації. Причому компенсація ефектів зовнішньої 14958 4 індуктивності Le здійснюється ємним опором, з формули (1). Величину Le розраховують по формулі 0 Le 2 ln 2 a 1 4a  a2 2 2 (6) далі знаходять нормовану внутрішню індуктивність по формулі L ik (7) Lн L0 r де L0 - внутрішня індуктивність при частоті f = 0, тобто 0 L0 (8) 8 Гн де 0 - магнітна константа, 0 4 10 7 ,  м довжина стержня між його контактами. З формули (7) знаходять L ik (9) к L 0L н де Lн знаходять по залежності Lн = f(Rн) Фіг.1. На основі формул (5), (8), (9) знайдемо співвідношення для визначення r 8 Unk sin k (10) 2 f 0L н  Для визначення параметра треба внести іншу універсальну функцію перетворення, тобто Lінх = f(Rн) Lінх = Lін.x2 (11) В такому випадку величину питомого електричного опору можна визначити використовуючи цю функцію перетворювання, тобто по знайденому Rн знаходимо Lінх Фіг.2. Саму величину визначаємо по формулі r 2 L0 0fa2 (12) LінхLін Температуру виробу знаходять у температурному діапазоні від 20 до 180°С. Це є лінійна ділянка змінення температури залежності від t з формули t 1 t1 2 L0 0 fa2 1LінхLік 1 t1 (13) На Фіг.3 показана схема установки, що реалізує спосіб. Установка містить у собі генератор 1 синусоїдальних сигналів, частотомір 2, досліджуваний об'єкт і одночасно робочий контактний електромагнітний перетворювач КОНЕМП, відображений на схемі у виді послідовно включених активного опору R, внутрішньої індуктивності Lіх і компенсуючи ємність Ск. У схемі використовується амперметр 3 змінного струму і вольтметр 4 і фазометр 5. Амперметр 3 служить для контролю величини намагнічуючого струму, що протікає повздовж досліджуваного виробу до частот 1500Гц. Вольтметром 4 вимірюють значення падіння напруги Unk між контактами зразка. Частотомір 2 використовується для контролю частоти струму намагнічувального струму, а фазометр 5, який призначений для вимі 5 14958 ру фазового кута зсуву k між струмом і Unk для чого використовується представлена на схемі котушка взаємоіндуктивності KB. Остання являє собою повітряний трансформатор. Напруга на вторинній обмотці котушки взаємоіндуктивності KB є опорною для фазометру. Компенсуюча ємність Ck служить для компенсації індуктивного опору Le електричним опором 1 . Ck Експериментально доведено, що сумісні вимірювання параметрів з температурою підвищують точність виміру відносної магнітної проникності r і питомого електричного опора підвищується на 6 15-20% у порівнянні з відомими способами. Джерела інформації: 1. Электрические измерения неэлектрических величин / Под ред. П.В.Новицкого. - Л.: Энергия, 1975. - с.576. 2. Бондаренко В.И., Горкунов Б.М., Себко В.П., Тюпа В.И. Бесконтактное измерение электромагнитных характеристик цилиндрических изделий // Измерительная техника. - 1984. - №6. - С.57-58. 3. Деклараційний патент на винахід 56801 G01R 33/12 Себко В.П., Горкунов Б.М., Тюпа І.В. Спосіб неруйнівного контролю електромагнітних параметрів циліндричних об'єктів. 7 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 14958 8 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