Спосіб безконтактного виміру температури циліндричних провідних немагнітних виробів

Спосіб безконтаїстного виміру температури циліндричних провідних немагнітних виробів, що включає збудження у виробі вихрових струмів змінним магнітним полем і полягає в тому, що виріб поміщають у змінне магнітне поле, спрямоване поперечно до виробу, яке збуджує поздовжні вихрові струми, вимірюють внесену електрорушійну силу (є р с ) Евн і визначають амплітуду нормова Винахід відноситься до неруйнівного контролю і може бути використаний в промисловості для безконтактного контролю температури протяжних і не протяжних циліндричних провідних виробів, виконаних з немагнітних металів Відомий засіб визначення питомого електричного опору шляхом включення циліндричного виробу до схеми моста постійного струму і виміру електричного опору циліндричного виробу [1], а по ньому, знаючи площу поперечного переріза і довжину виробу, знаходять питомий електричний опір р А далі по ВІДОМІЙ залежності р від температури t знаходять останню Недоліком цього засобу є наявність контактів (токових і потенційних), що знижують точність вимірів, а також необхідність знати апріорі значення площі поперечного переріза і довжини виробу Найбільш близьким по технічній сутності до заявленого засобу є спосіб безконтактного спільного неруйнівного контролю питомої електричної провідності [2], заснований на розміщенні циліндричного виробу в повздовжнє змінне магнітне збуджуюче поле протяжного трансформаторного електромагнітного перетворювача, створенні у виробу поперечних вихрових струмів, що здійснюють своє магнітне поле, яке викликає змін електрорушійної ної є р с К перетворювача, по якій за допомогою встановленої універсальної залежності К від узагальненого параметра х знаходять останній, а по ньому визначають температуру t виробу за формулою t= 1 + at-i x| де a - температурний коефіцієнт опору матеріалу виробу, ti - температура "холодного" виробу (до нагрівання), х та хі - значення узагальненого параметра, що відповідає поточній температурі виробу t і температурі виробу до нагрівання ti сили (ерс) Е трансформаторного електромагнітного перетворювача Шляхом виміру величин Е и ерс Ео у перетворювачі без виробу при ПОСТІЙНІЙ частоті f збуджуючого поля в підсумку визначають питому електричну провідність, а по ній і температуру немагнітного циліндричного виробу Основним недоліком даного засобу є вузький асортимент контрольованих циліндричних виробів (контролюють ті вироби, що мають доступ до вільних КІНЦІВ виробу, у цьому випадку перетворювач можна надіти на виріб) Крім того, такий засіб має низькі функціональні можливості, оскільки він дозволяє визначати поперечну питому електричну провідність, по якій температуру визначають з досить НИЗЬКОЮ ТОЧНІСТЮ Задача винаходу створення способу для підвищення точності безконтактного виміру температури завдяки усунення впливу поперечної складової питомого електричного опору, а також розширення функціональних можливостей при реалізації методу за рахунок використання контрольованих виробів різноманітного асортименту (які мають і не мають доступу до своїх КІНЦІВ) Поставлену задачу досягають тим, що ВІДПОВІДНО до способу безконтактного виміру температури циліндричних провідних немагнітних виробів, що включає збудження у виробі повздовжніх ви о о 0 0 (О ю 56800 осі виробу 2, другу вимірювальну котушку, виконахрових струмів від джерела змінного магнітного ну у вигляді вторинної обмотки 4 взаємоіндуктивполя, спрямованого поперечно виробу, а також ності KB з однорідним магнітним полем, третю появу внесеної ерс Евн у вимірювальній котушці, вимірювальну котушку 5 компенсаційного перерозташованої поблизу поверхні виробу По ерс Евн творювача КП, генератор синусоїдальних сигналів судять про питомий електричний опір, а по ньому 6, частотомір 7, амперметр 8 для виміру намагніпро температуру виробу чуючого струму Ін, вольтметр 9, ключ 10 Робочий і ВІДМІТНОЮ ознакою-засобу є прикладання компенсаційний перетворювачі являють собою змінного магнітного поля перпендикулярно осі видва ідентичних перетворювачі, первинні (намагніробу і безконтактне визначення температури вичуючі) обмотки яких включені ПОСЛІДОВНОробу ВІДПОВІДНО, а вторинні (вимірювальні) - послідовноОсновна ідея даної реалізації полягає в тому, зустрічно Для нагрівання виробу в схемі фіг 1 вищо сигнали трансформаторного електромагнітного користовують нагрівач 11 перетворювача (ТЕМП) містять ВІДОМОСТІ отакому термозалежному параметрі виробу, як питомий Засіб здійснюють в такий спосіб електричний опір р Таким чином, виміривши цей Спочатку схему налаштовують таким чином, параметр і знаючи функціональний зв'язок між щоб при відсутності в робочому перетворювачі питомим електричним опором р і температурою t, виробу 2 різницевий сигнал Евн що реєструють можна визначити останню вольтметром 9, дорівнював нулю (при цьому ключ 10 встановлюють в положення І) Коли в робочий На фіг 1 представлена схема включення перетворювач містять виріб 2, з'являється різниТЕМП із поперечним магнітним полем, що реаліцева ерс Евн, вимірювана тим же вольтметром 9 зує засіб виміру температури немагнітних циліндВитки вторинної обмотки котушки взаємоіндуктивричних виробів, на фіг 2 - розташування виробу, а ності KB добирають таким чином, щоб ерс, яку також розташування збуджуючої і вимірювальної вимірюють у неї дорівнювала ерс Ео робочого пекотушок робочого перетворювача, на фіг 3 - графік ретворювача РП без виробу Далі генератором 6 залежності амплітуди питомої внесеної нормовавстановлюють частоту збуджуючого струму, силу ної ерс К від величини узагальненого параметра х, якого реєструють амперметром 8 Вольтметром 9 тобто K=f(x) вимірюють ерс Евн (при цьому ключ 10 встанов(1) люють в положення І) і ерс Ео (ключ 10 встановлюють в положення II) Після ЦЬОГО, користуючись де цо - магнітна постійна, цо-4-ті-10 7Гн/м, формулою (2) визначають значення амплітуди р - питомий електричний опір виробу, різницевої нормованої магнітний ерс К Далі, кориf частота зміни зондуючого однорідного змінстуючись графіком залежності К від х фіг 3, знахоного поля, дять величину узагальненого параметра х R - радіус циліндричного виробу Значення температури циліндричного немагні(2) тного виробу обчислюють за формулою де X - форм-фактор, Ео - ерс вимірювальної котушки при відсутності в ній виробу, Ер - ерс вимірювальної котушки при наявності в ній виробу, Евн - внесена ерс, Евн-Ео-Ер Форм-фактор залежить від форми і розмірів вимірювальної котушки, циліндричного виробу, а також від їхнього взаємного розташування Для круглої вимірювальної котушки формула для X має вигляд 1 2-(R/a) 2 •M-{W 1 + ( a / b 2 ) }] де a - середній радіус вимірювальної котушки, b - відстань від середини вимірювальної котушки до центра виробу, Ь=(22,5-22,7)-10 Зм Пристрій містить котушки Гельмгольца 1, використані як джерело однорідного змінного збуджуючого магнітного поля, у яке поміщено немагнітний провідний виріб 2 таким чином, щоб це поле було спрямовано перпендикулярно до осі виробу, першу вимірювальну котушку 3 робочого перетворювача РП, установлену так, щоб и вісь збігалася з напрямком поля і перпендикулярна до t= -1 (4) де ti - температура "холодного" виробу (до нагрівання), t - поточна температура виробу при його нагріванні, х и х-і - значення узагальненого параметра при t и ti ВІДПОВІДНО, a - температурний коефіцієнт опору матеріалу виробу (значення температурного коефіцієнта для різних матеріалів приведені в ДОВІДКОВІЙ літературі) Запропонований засіб має більш високу точність вимірів, оскільки він дозволяє усунути вплив поперечної складової питомого електричного опору, у також дає можливість розширити асортимент виробів, що мають і не мають доступ до КІНЦІВ виробу Список літератури 1 Электрические измерения / Под ред А В Фремке, Е М Душина - Л Энергия, 1980 - с 392 2 Бондаренко В И , Себко В П , Тюпа В И Бесконтактное измерение электропроводимости цилиндрических изделий // Измерительная техника, 1981, №1, С 35-37 56800 56800 ЧГ. Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24