Файл: Lek_6-10_Cher.pdf

Тема 6. Реальный проходной ВТП

Реальный проходной ВТП Вопросы для самоконтроля

RИ>R

Возможны два случая:

I. RВ>Rи>R

Возбуждающая катушка(соленоид)

Рисунок 1

II.

Рисунок 2

Введем коэффициент заполнения для характеристики плотности охвата

(1)

— площадь сечения ОК

— площадь сечения трубки магнитного потока, сцепленного с измерительной

.

обмоткой, где H 0

— сечение, охваченное измерительной обмоткой, такого, где

(2)

В первом случае измерительная катушка и площадь потока внутри нее в сечении

Во втором случае потока вне возбуждающей катушки нет, значит учитывается поле внутри соленоида.

Всегда берется радиус меньшей катушки Тогда

(3)

коэффициент заполнения, показывает долю сечения магнитного потока, занятую ОК (там, где поток не равен 0)

Определим поток измерительной катушки

(4)

(5)

— начальный поток через измерительную катушку

(6)

Подставим (5) и (6) в (4)

(7)

Нормируем

(8)

Для напряжения измерительной катушки

(9)

Вносимое относительное напряжение

(10)

На практике эту операцию можно проделать с помощью встречного включения ИК-х компенсационного и рабочего преобразователей.

Рисунок 3

Рисунок 4

Коэффициент заполнения меняется изменением диаметра измерительной катушки

1.

- изменение годографа по прямой

2.

- изменение годографа по прямой выпуклой к

3.

изменение годографа по кривой

Рисунок 5

Проводим ось проекций перпендикулярно линии влияния R. Т.е. вектору

Пδ = U вн( ) sin ( S R , S )

Приращение сигнала на комплексной плоскости происходит в разных направлениях, средствами электроники, можно выделить эти приращения независимо проецируя сигнал на ось перпендикулярно линии мешающего параметра ОП. Проектируя на эту ось сигнал С, получаем Ссоs(φ), которая не зависит от

Рисунок 6

Реализовать эту операцию можно с помощью микросхемы перемножителя напряжений (П). Он может использоваться как фазовый детектор (ФД)

Фазовый детектор(такую роль может играть перемножитель)

Рисунок 7

, U- постоянная составляющая Uвых

где проекция на .

Для магнитного цилиндра

Рисунок 8

При небольшой частоте вносимое U пропорционально

1.Эффект магнитной поляризации за счет сердечника с магнитными свойствами

2.Эффект вихревых токов

Имеется область x (частот), где сигналы и , и , и различаются т.е. параметры ОК можно разделять попарно, при известном, фиксированном третьем.

Тема 7. Чувствительность ВТП к параметрам P(R, μ, δ)

цилиндра

Годографы Вопросы для самоконтроля

чувствительность ВТП к параметру P

Обычно рассчитывается на ЭВМ

Годографы

Рисунок 9

Чувствительность к изменению макс = 0,38

Рисунок 10

Рисунок 11

Рассмотрим чувствительность к радиусу R

SR U *вн

R *

)

Чувствительно обычно рассчитывается через приращения Uвн

Рисунок 12

Точки берутся достаточно близко, чтобы было на прямолинейном участке

Рисунок 13

Чувствительность к магнитной проницаемости μr

Рисунок 14

Рисунок 15

На низких частотах, слабо выражены ВТ, преобладает эффект магнитной поляризации, поэтому Sμ максимально.

Рисунок 16

1.При контроле выбирают большие частоты , где Что ограничивает выбор частоты? Увеличение погрешности электронных схем обработки при больших частотах

2.При контроле - считают при каком xσопт отношение имеет максимум

3.При контроле берем низкие частоты, где Sμ максимально.

Тема 8.

Основы контроля по электропроводности

Основы контроля по электропроводности Вопросы для самоконтроля:

Физико-механические свойства металлов (статическая и усталостная прочность, вязкость, пластичность, твердость, теплоемкость и т. д.) зависят от химического состава, структуры, состояния, а некоторые — и от условий применения. Все эти показатели функционально связаны с электропроводностью, которая является важной обобщенной характеристикой немагнитного материала, непосредственно влияющей на ВТ, сигнал датчика, показания прибора. Это позволяет путем измерения электропроводности определять химический состав, структуру, режимы термообработки, напряженное состояние, твердость, прочность и т. д. Поэтому закономерности влияния электропроводности на сигнал различных типов датчиков являются основными при контроле МВТ немагнитных материалов. Электропроводность σ входит в формулу обобщенного параметра - для накладных или проходных ВТП.

На рис. 58 приведены зависимости для параметрических датчиков (сплошные годографы) сигнала накладных и проходных датчиков от электропроводности для детали с плоской поверхностью и большими относительно диаметра датчика размерами, которую можно заменить полупространством (а, б), цилиндрического прута (в), шара (г), толстостенной трубы (д). Кроме того, показаны зависимости (штриховые годографы) сигнала от расстояния между средними витками обмотки цилиндрического датчика (а, в, г, д) или осью зазора подковообразного датчика (б) и поверхностью изделия. В случае контроля прутка, шара, трубы проходным датчиком штриховые годографы показывают влияние на сигнал диаметра изделия Dп, Dш, DB или коэффициента заполнения η. При контроле накладным датчиком они отображают зависимость сигнала от толщины неметаллического покрытия изделия или зазора между датчиком и изделием.

Рассматриваемые годографы соответствуют следующим условиям контроля:

1.накладные датчики размещены вдали от краев плоской детали (над полупространством);

2.длина прутка, трубы и диаметр шара много больше длины проходных датчиков; при этих условиях края изделий не влияют на распространение ВТ и сигнал датчика;

3.толщина и диаметр изделий в несколько раз превышают условную глубину проникновения ВТ.

Впределах каждой группы для всех типов датчиков годографы F(σ) близки по форме. То же наблюдается для других годографов: F(μ), F(Τ) и т. д. Некоторая количественная разница между годографами для накладных, щелевых, наружных и внутренних проходных датчиков (рис. 58) объясняется тем, что та часть поля, в которую изделие помещается для контроля, у этих датчиков не одинакова.

Годографы, приведенные на рис. 58, а, б, следует использовать при разработке приборов и методик контроля цилиндрическим и подковообразным накладными датчиками деталей с относительно небольшой кривизной поверхности, размеры которых в несколько раз больше диаметра датчика.

Годографы, приведенные на рис. 58, в, показывают изменение сигнала при контроле длинных изделий, сечение которых незначительно отличается от круга или кольца. Годографы для шара (рис. 58, г) могут быть использованы при анализе влияния на сигнал датчика относительно коротких деталей — болтов, гаек, роликов и др.

Годографы для толстостенной трубы с внутренним проходным датчиком (рис, 58, д) можно использовать для контроля отверстий.

Все годографы, показывающие влияние электропроводности на сигнал различных типов датчиков (рис. 58), подобны годографу для одного витка.

Рисунок 17

Годографы сигналов накладных и проходных датчиков при изменении параметра β0 и зазоров между датчиком и изделием

Как видно на рис. 58, максимальная вносимая нормированная индуктивность подковообразного датчика составляет около 5% от его индуктивности L0 в свободном пространстве. Однако по сравнению с цилиндрическим датчиком подковообразный датчик того же объема отличается большей локальностью контроля, а абсолютные значения Lвн у подковообразного датчика могут быть больше, чем у цилиндрического.

При контроле длинных цилиндрических изделий наружным проходным датчиком и контроле изделий накладным датчиком максимальное значение наблюдается при если контролируют шар проходным датчиком, максимум достигается при бόльших β0, а если контролируют трубу внутренним проходным датчиком, — то при меньших β0.

Значения β0, соответствующие , зависят от ξ или η. Так, для накладного

Годографы являются линиями равных значений ξ зазора или η, а годографы , — линиями равных значений β0. Последние называют линиями отвода датчика.

Приведенные для шара графики относятся к очень коротким датчикам (). Увеличение длины датчика действует на сигнал так же, как уменьшение диаметра, поскольку объем металла, размещенного в поле датчика, по сравнению с объемом пространства, в котором имеется поле, уменьшается. Для расчета вносимых сопротивлений датчиков различной длины l при контроле шара рекомендуется формула

Значения находят по крайнему правому годографу, приведенному на рис. 58,

г.

При проектировании приборов или разработке методик контроля физикомеханических свойств материала важно подобрать такие параметры прибора, при которых, с одной стороны, обеспечивалась бы достаточно высокая чувствительность к электропроводности, а с другой — создавалась бы возможность уменьшения влияния изменений зазора, диаметра, перекоса датчика, краев изделия.

Рисунок 18

Кривые изменения чувствительности проходного датчика изменению электропроводности материала прутка (а) и его диаметра (б) при η = 1

На рис. 59 приведены графики чувствительности проходного датчика при контроле прутка к изменению электропроводности и диаметра в случае, когда коэффициент заполнения равен единице. Для датчиков других типов эти зависимости качественно аналогичны.

Максимум чувствительности к изменению электропроводности наблюдается при таких значениях β0, при которых максимально значение Rвн на годографе (рис. 1). Чувствительность к зазору наибольшая при . Исходя из этих значений β0, следует выбирать частоту ВТ и диаметр датчика. В результате различия в характере зависимостей сигнала от свойств материала и размеров изделий можно уменьшить (частично или полностью) влияние изменений зазора и диаметра, а также раздельно измерять одним датчиком электропроводность, диаметр или зазор. Эта возможность основывается на следующем.

Годографы F(h), F(Dп), F (Dш), F (Dв), особенно при больших значениях β0, близки к прямым. Это означает, что с увеличением зазора между датчиком и изделием меняется амплитуда сигнала, а его фаза остается практически неизменной. Фаза сигнала значительно меняется при изменении электропроводности изделия. Если измерять фазу, то можно исключить влияние изменений зазоров на результаты контроля