SU1315888A1 - Способ измерени коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов и устройство дл его реализации - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  материалов электромагнитным методом при измерении анизотропии электрической проводимости немагнитнь1х провод щих материалов. Целью изобретени   вл етс  повышение точности и разрешающей способности измерений за счет измерени  разности фаз радиальной составл ющей вектора напр женности магнитного пол . Вихретоковый преобразователь , размещенный на поверхности контролируемого издели , регистрирует напр женность магнитного пол , причем измерительные катушки, включенные встречно с компенсационными , регистрируют разностную составл ющую магнитного пол . Опорный сигнал о величине магнитного пол  снимаетс  со вспомогательных катушек 13 и 14, а падение напр жени  на резисторе 15 обратной св зи позвол ет стабилизировать сигнал возбуждени  от генератора 1 гармонического напр жени . Так как четверки као (Л со ел 00 00 00 Фиг

Description

тушек разнесены на угол F/2, то измерение фазового сдвига осуществл етс  одновременно в двух точках. После усилени  и измерени  фазового сдвига

1

Изобретение относитс  к электроизмерени м , в частности к неразрушающему контролю параметров материалов электромагнитным методом, и может быть использовано дл  измерени  коэффициента анизотропии электрической проводимости немагнитных провод щих материалов.

Цель изобретени  повышение точности и разрешающей способности измерений за счет измерени  разности фаз радиальной составл ницей вектора (напр женности магнитного пол .

На фиг, 1 приведена схема устройства дл  измерени  коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов; на фиг. 2 - конструкци  вихретокового преобразовател .

Устройство содержит соединенные последовательно генератор 1 гармонического напр жени , усилитель 2 мощности и вихретокощ 1й преобразователь 3 с обмоткой 4 возбу5кдени , измерительными катушками 5-8, компенсационными катушками 9 - 12, идентичными измерительными катушками 5-8 и вспомогательными катушками 13 и 14. Устройство содержит также резистор 15 обратной св зи, подключенньш к обмотке 4 возбуждени  и входу усиител  2 мощности, второй вывод которого соединен с общим проводом, усилители 16 - 18, фазоизмерители 19 и 20, первые входы которых подключе- ны соответственно к выходам усилитеей 16 и 17, вторые входы объединены подключены к выходу усилител  18, блок 21 вычитани  сигналов, подключенный к выходам фазоизмерителей 19 и 20, блок 22 управлени  частотой, включенный между выходом фазоизмери- тел  19 и входом управлени  генератоа 1 гармонического сигнала, и индикатор 23, подключенный к выходу блока 21 вычитани  сигналов.

Измерительные и компенсахщонные атушки 5, 6,,9 и 10 включены послесигналы вычитаютс  в блоке 21 вычитани , и результирующа  величина отображаетс  индикатором 23. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

довательно попарно согласно, а кажда  пара встречно, и подключены к усилителю 16. Аналогично включены измерительные и компенсационные ка5 тушки 7, 8, 11 и 12 и подключены к усилителю 17 Вспомогательные катушки 13 и 14 включены последовательно согласно и подключены к усилителю 18. Измерительные и компенсационные ка )0 тушки 5-I2 расположены на одинаковом рассто нии от обмотки 4 возбуждени  (фиг. 2) соответственно у ее нижнего и верхнего конца так, что их продоль ные оси перпендикул рны:продольной

5 оси обмотки возбуждени , направлени  продольных осей измерительных катушек 5 и 6 совпадают и перпендикул рны продольным ос м измерительных катушек 7 и 8,, компенсационные катуш0 ки 9-14 ориентированы аналогично, а вспомогательные катушки 13 и 14 расположены между плоскост ми измерительных и компенсационных катушек так же соосно и перпендикул рно оси об мотки возбуждени .

%

Сущность способа измерени  коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов заклю- 0 чаетс  в следующем.

С помощью цилиндрической возбуж- дающей индукционной катушки возбуждают в материс1ле анизотропной по электропроводности немагнитной гшас тины вихревые токи. При этом продольна  ось катушки перпендикул рна поверхности пластины.Собственное (первичное) электромагнитное поле циливдрической катушки  вл етс  осе0 симметричным, Осесимметрично также и вторичное поле вихревых токов, ее-, ли материал ш:1астины изотропный. Наличие анизотропии электропроводности приводит к нарушению осесимметричS кости вторичного пол . Составл ющие вторичного ПОЛЯ вихревых токов при этом завис т от угловой координаты.

Измер ют значени  радиал ьной составл ющей Н вектора напр женности магнитного пол  вихревых токов в точках, наход щихс  на одинаковом paccтo шiи от возбуждающей катушки и разнесенных по угловой координате на угол л/2 относительно друг друга. Определ ют разность фаз составл ющей Кр в первой и второй из указанных точек f, - (fp, где у

и V. значени  фазы радиальной составл ющей Й соответственно в первой и второй точках, разнесенных относительно друг друга по угловой коорди7Г

нате на угол ,

Регулируют частоту возбуждающего электромагнитного пол  таким образом , чтобы значение фазы составл ю-, щей Н в первой из указанных точек измере51и  все врем  бьшо посто нным, т.е. в процессе измерений непрерывно выполн етс  условие

(ff - const.

Так как до проведени  измерений направлени  главных осей анизотропии электропроводности обычно неизвестны то определить сразу положени  точек измерени , соответствующие значени м угловой координаты равным О и

Т -Т-, не представл етс  возможным.

Поэтому, синхронно перемеща  обе точки измерени  по направлению угло- вой координаты, определ ют такие их положени , при которых измер ема  разность фаз радиальной составл ющей Н принимает максимальное положительное значение.

Устройство, реализующее способ, работает следующим o6pia30M.

Генератор 1 гармонического напр жени  генерирует напр жение, частота которого определ етс  управл ю- щим сигналом, поступаюпщм на вход генератора от блока 22 управлени  частотой. Генератор 1 выполнен по типу преобразовател  посто нного напр жени  в частоту гармонического напр жени . Его выходное напр жение усиливаетс  усилителем 2 мощности, выход которого соединен с началом обмотки 4 возбуждени .

Ток возбулщени  от усилител  2 мощности протекает по последовательно соединенным обмотке 4 возбуждени  и оечигтору 15 обратной св зи. IJpJH

этом напр жение, снимаемое с резистора 15 обратной св зи,поступает на второй управл ющий вход усилител  2 мощности и регулирует его коэффициен передачи таким образом, чтобы само, это напр жение все врем  было по г стокнным. В результате усилитель 2 мощности оказываетс  охваченным отрицательной обратной св зью по току возбужде ш . Это позвол ет стабилизировать ток возбуждени  вихретоко- вого преобразовател  3 независимо от изменений параметров усилител  2 мощности , обмотки 4 возбуждени , а также изменений амплитуды напр жени  генератора 1 при изменении его частоты

Так как измерительные и компенсационные катушки 5-12 вихретокового преобразовател  3 идентичны и их обмотки включены встречно, а конструкци  вихретокового преобразовател  3 симметрична, то при его нахождении в воздухе напр жени  на входах усилителей 16 и 17 отсутствуют. При установке вихретокового преобразова- тел  3. на поверхность материала {не показан) в измерительных катушках 5- 8 по вл етс  ЭДС, наведенна  составл ющей Н вектора напр женности магнитного пол  вихревых токов. Соответственно на входах усилителей 16 и 17 напр жени  по вл ютс  вносимое напр жени . Усиленные усилител ми 16 и 17 эти напр жени  поступают на первые входы соответственно фазоизмери- телей 19 и 20. На вторые входы фазо- измерителей поступает опорное напр жение с выхода усилител  18. Опорное напр жение формируетс  с помощью вспомогательных катушек 13 и 14 и усилител  18, образукицих канал опорного напр жепи .

Выходные сигналы фазоизмерите- лей 19 и 20 пропорциональны фазам выходных напр жений усилителей 16 и 17 соответственно. Поскольку фазы последних однозначно определ ютс  значени ми фазы составл ющей Н в точках расположени  измерительных катушек, то сигналы на выходах фазо- измерителей пропорциональны значени м фазы указанной составл ющей вектора напр женности магнитного пол  вихревых токов.

Далее выходные сигналы фазоизме- рителей 19 и 20 поступают на входы блока 21 вычитани , выходной сигнал которого пропорционален разности фаз

составл ющей в точках расположени  первой (второй) и третьей (четвертой ) измерительных катушек преобразовател  и поступает на индикатор 23 Одновременно сигнал с выхода фазо- измерител  19 поступает на вход блока 22 управлени  частотой. Блок 22 управлени  частотой, выход которого соединен с входом генератора 1 гар-- монического напр жени , регулирует частоту последнего таким образом, чтобы выходной сигнал фазоизмерите- л  19 в процессе измерений бьш посто нным .

Claims (2)

1. Способ измерени  коэффициента анизотропии электропроводности немагнитных материалов, заключающийс  в том, что возбуждают в материале вихревые токи и измер ют напр женность их магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и разрешающей способности измерений, возбужде1ше вихревых токов осуществл ют электромагнитным полем цилиндрической ин-. дукционной к атушки возбуждени , одновременно измер ют значени  фазы радиальной составл ющей Н вектора напр женности магнитного пол  вихревых токов в двух точках вблизи поверхности материала, наход щихс  на одинаковом рассто нии и разнесенных на

от катушки

Г

угол по угловой

координате относительно друг друга, определ ют разность фаз радиальной составл ющей Н в этих точках, регулируют частоту возбуждающего электромагнитного пол  таким образом, чтобы значение фазы составл ющей Н в первой точке измерени  в процессе измерений было посто нным, синхронно перемеща  обе точки измерени  по направлению угловой координаты, определ ют такие их положени , при которых разность фаз радиальной составл ющей К. пол  вихревых токов при- Ш1мает максимальное положительйое значение, по которому и определ ют коэффициент анизотропии .электропроводности .

2. Устройство дл  измерени  ДУ плоскост ми измерительных и Фозфициента анизотропии электропровод-буждающих катушек, так, что их проности немагнитных материалов, содер-дольные оси совпадают между собой и

жащее генератор гармонического на-перпендикул рны продольной оси обпр жени , накладной вихретоковыймотки возбуждени .

. 31158886

преобразователь с обмоткой возбуждени , резистор обратной св зи, подключенный к обмотке возбуждени  и общему проводу, и индикатор, о т л и - .

5 чающеес  тем, что, с целью по ьш1ени  точности и разрешающей способности измерений, оно снабжено усилителем мощности, включенным между выходом генератора гармонического

to {напр жени  и обмоткой возбуждени , второй вход которого подключен к резистору обратной св зи, трем  усилител ми, двум  фазоизмеритеп ми, первые входы которых подключены со15 ответственно к первому и второму усилител м , а вторые входы объединены и соединены с выходом третьего усилител , блоком вычитани  сигналов, включенным между выходами фазоизмери20 телей и входом индикатора, и блоком управлени  частотой, включенным между выходом первого фазоизмерител  и входом управлени  генератора гармонического напр жени , вихретоковьй

25 преобразователь состоит из двух вспомогательных .катушек, включенных последовательно и соединенных с входами третьего усилител , и четырех измерительных и четырех компенсацион

30 ных катушек, идентичных между собой, включенных последовательно попарно согласно, а ка да  пара измерительных катушек - встречно с парой компенсационных катушек, и соединенных с вхо35 дами соответственно первого и второго усилителей, измерительные и компенсационные катушки расположены на одинаковом рассто нии от обмотки возбуждени , соответственно у ее нижнего

40 и верхнего торцов так, что их продольные оси перпендикул рны продольной оси обмотки возбуждени , направлени  продольных осей первой и второй измерительной катушек совпадают

45 и перпендикул рны продольным ос м третьей и четвертой измерительных катушек, направлени  которых также совпадают, компенсационные катушки ориентированы между собой аналогично

50 измерительным катушкам, а вспомогательные катушки расположены на одинаковом рассто нии от обмотки возбуж- дерш  в плоскости, перпендикул рной ее продольной оси и наход щейс  меж: .

w

f3.

J

%

%

- I

us.l

Редактор П.Гереши

Составитель Ю.Глазков

Техред М.Ходанич Корректор В.Бут га

2354/46

Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного кокмтета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4