СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ


RU (11) 2027178 (13) C1

(51) 6 G01N27/90 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 25.01.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5034287/28 
(22) Дата подачи заявки: 1992.03.26 
(45) Опубликовано: 1995.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Авторское свидетельство СССР N 1259174, кл. G 01N 27/90, 1986. 2. Авторское свидетельство СССР N 1499215, кл. G 01N 27/90, 1989. 
(71) Заявитель(и): Богданов В.И.; Богданов В.В. 
(72) Автор(ы): Богданов В.И.; Богданов В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Шахтинский технологический институт бытового обслуживания 

(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ 

Использование: для контроля электропроводности и магнитной проницаемости изделий из ферромагнитных электропроводящих материалов. Цель изобретения - увеличение информативности способа - достигается благодаря тому, что контролируемое изделие из ферромагнитных электропроводящих материалов помещают в переменное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, изменяют частоту тока, питающего параметрический индуктивный преобразователь, измеряют реактивную составляющую сопротивления, вносимого в параметрический индуктивный преобразователь, регулируют величину реактивного сопротивления конденсатора, фиксируют момент равенства измеренной величины нулю при одновременном выполнении условия 2XL= XC и используют эти условия для выделения активной составляющей сопротивления, внесенного в индуктивный преобразователь, после чего определяют величину информативного параметра. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля магнитной проницаемости и электропроводности изделий из ферромагнитных материалов.

Известен способ контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов [1], заключающийся в том, что контролируемое изделие помещают в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, добиваются равенства удвоенного значения реактивного сопротивления хL индуктивного преобразователя величине реактивного сопротивления хс конденсатора, т.е. 2xL=хс и в этот момент используют сигнал преобразователя для получения информации о контролируемых параметрах. На результаты измерений этим способом уменьшено влияние колебания температуры.

Недостаток способа - недостаточно высокая надежность и нестабильность, вызванная влиянием на результаты измерений зазора между контролируемым ферромагнитным материалом и индуктивным преобразователем.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов [2] , заключающийся в том, что в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, периодически помещают контролируемое изделие, изменяют частоту f тока, питающего преобразователь, и величину хс реактивного сопротивления конденсатора, измеряют величину хL реактивного сопротивления преобразователя и величину xLbн реактивного сопротивления, вносимого в преобразователь, фиксируют момент равенства хLbн= 0 при одновременном выполнении условия 2хL=хс для двух положений контролируемого изделия в поле преобразователя и вне его, измеряют в этот момент величины f и хси используют их в качестве информативных для оценки физико-механических параметров.

Недостаток этого способа - низкая информативность. Это обусловлено тем, что в известном способе измеренные величины - частота питающего тока и величина емкости компенсирующего конденсатора, характеризуют только индуктивную составляющую полного сопротивления (или напряжения) параметрического индуктивного преобразователя. При контроле ферромагнитных электропроводящих материалов в условиях отсутствия или малого измерения зазора, наиболее полную информацию о магнитных и проводящих свойствах дают в совокупности как реактивная, так и активная составляющая сопротивлений (или напряжений) вносимых в индуктивный преобразователь.

Цель изобретения - увеличение информативности способа.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, периодически помещают контролируемое изделие, изменяют частоту f тока, питающего преобразователь, и величину хс реактивного сопротивления конденсатора, измеряют величину хL реактивного сопротивления преобразователя и величину хLbн реактивного сопротивления вносимого в преобразователь, фиксируют момент равенства хLbн=0 при одновременном выполнении условия 2хL=хс для двух положений контролируемого изделия - в поле преобразователя и вне его, измеряют в этот момент величины f и хс и используют их в качестве информативных для оценки физико-механических параметров. В тот же момент измеряют напряжение Uo на выходе генератора, напряжения Uct и Uco на конденсаторе, соответственно при размещении контролируемого изделия в поле преобразователя и вне его, определяют величину активной составляющей напряжения URbн, вносимого в преобразователь, из выражения U = - и используют его в качестве дополнительной информативной величины.

Взаимодействие электромагнитного поля индуктивного преобразователя с контролируемым изделием из ферромагнитного электропроводящего материала приводит к изменению реактивной и активной составляющих сопротивлений вносимых в параметрический индуктивный преобразователь. В зависимости от величины обобщенного параметра , реактивная составляющая вносимого сопротивления может принимать положительное или отрицательное значение или равное нулю. Активная составляющая вносимого сопротивления при этом всегда принимает только положительное значение. Обобщенным параметром при электромагнитном контроле ферромагнитных материалов является величина

= = где Dэ - диаметр эквивалентного контура вихревых токов, м;

=2 f- круговая частота возбуждения вихревых токов;

о=4 10-7 г/м - магнитная проницаемость вакуума;

r - относительная магнитная проницаемость материала;

- удельная электрическая проводимость материала, см/м.

о - обобщенный параметр при контроле немагнитных материалов.

Реализация способа выполнена с помощью LC-контура с последовательным соединением индуктивного преобразователя и компенсирующего конденсатора, что связано с простым расчетом.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - электрическая цепь LC-контура; на фиг. 3 - векторная диаграмма напряжений и тока этой цепи.

Устройство содержит генератор 1 с изменяемой частотой, соединенные последовательно параметрический индуктивный преобразователь 2, ключ 3 и эталонный резистор 4, подключенные к выходу генератора 1 с изменяемой частотой, соединенные последовательно амплитудный детектор 5, подключенный к эталонному резистору 4, и индикатор 6, компенсирующий конденсатор 7 с переменной емкостью, подключенный параллельно ключу 3, блок 8 измерения частоты, подключенный к генератору 1, блок 9 измерения емкости, подключенный к компенсирующему конденсатору 7. Устройство содержит блок 10 для расчета внесенного в индуктивный преобразователь активного напряжения, подключенный двумя входами к выходу генератора 1 и одним входом к конденсатору 7.

Для цепи из последовательно соединенных индуктивного преобразователя и конденсатора подключенных к источнику переменного напряжения закорачивание ключом S конденсатора (аналогично отключение индуктивного преобразователя в параллельном LC-контуре) не приведет к изменению амплитуды полного тока в индуктивном преобразователе, когда выполняется условие 2хL=хс. Изменением частоты переменного напряжения и величины емкости конденсатора можно добиться такого состояния цепи, когда выполняются одновременно условия 2хL=xc и хLbн=0. При этом колебания амплитуд полного тока от работающего ключа будут отсутствовать, но значения амплитуд полных токов, для двух положений контролируемого ферромагнитного электропроводящего материала - в поле индуктивного преобразователя и вне его будут отличаться только активными составляющими.

На фиг. 2 векторы , , - активное, индуктивное, емкостное падения напряжения, а векторы , - неменяющееся по амплитуде полное напряжение источника, характеризует состояние цепи, когда при работающем ключе S в поле индуктивного преобразователя не вносится контролируемое изделие. Одноименные векторы , , , , характеризуют состояние цепи, когда при работающем ключе S в поле индуктивного преобразователя внесено контролируемое изделие.

Из векторной диаграммы следует: при введении контролируемого изделия уменьшится амплитуда полного тока и соответственно , станут меньше , . Если выполняется условие хLbн=0, то соотношение 2UL=Uc, характеризующее 2хL=xc, и постоянство , , , сохраняются. Векторная разность напряжений -= характеризует внесенное активное напряжение, а значит, и внесенное активное сопротивление Rbн.

Чтобы выделить некоторую разность -= , необходимо измерить величины: полное напряжение источника Uo и, половинные значения падений напряжений на конденсаторе для двух случаев - когда изделие находится в поле индуктивного преобразователя Uc1/2 и вне его Uco/2. Из геометрических соотношений векторной диаграммы напряжений следует

U= URo-U= - 

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предложенный способ с частотным, по величине емкости компенсирующего конденсатора и по величине URbн, активной составляющей напряжения методами выделения информации.

Измерения по предложенному способу осуществляют следующим образом.

В переменное поле индуктивного преобразователя 2 периодически помещают контролируемое изделие. Изменением частоты питающего генератора 1 при неизменном на его выходе напряжении и изменением величины емкости компенсирующего конденсатора 7 добиваются такого состояния, когда при работающем ключе 3 прекращаются колебания стрелки индикатора 6 одновременно при двух положениях контролируемого изделия - в переменном магнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его. В этот момент прекращают изменять частоту генератора 1 и величину емкости компенсирующего конденсатора 7, и при помощи блока 6 измерения частоты измеряют рабочую частоту генератора 1, при помощи блока 9 измерений емкости - величину емкости компенсирующего конденсатора 7, а при помощи блока 10 измеряют напряжение генератора 1 и поочередно два значения падений напряжений на конденсаторе 7 соответствующие двум положениям контролируемого изделия - в поле преобразователя 2 и вне его, и вычисляют величину активной составляющей напряжения URbн, вносимого в преобразователь.

По величине емкости компенсирующего конденсатора 7, частоте генератора 1 и величине активной составляющей напряжения URbн, рассчитанной блоком 10, судят о физико-механических параметрах контролируемых изделий из ферромагнитных электропроводящих материалов.

В макетном образце устройства выбран генератор 1 типа ГЗ-109. Ключ 3 устройства выполнен на базе полупроводникового мультивибратора. В коллекторную цепь одного из транзисторов включено электромеханическое реле, нормально открытые контакты которого использованы для коммутации конденсатора 7. Частота работы мультивибратора, а значит и ключа 3, составляет 1-3 Гц. В качестве амплитудного детектора 5 и индикатора 6 выбран электронный вольтметр типа ВЗ-33. Индикатор 6 показывает величину падения напряжения на эталонном резисторе 4 пропорциональное току в цепи. В момент выполнения равенства удвоенной величины реактивного сопротивления индуктивного преобразователя 2 величине реактивного сопротивления компенсирующего конденсатора 7, т.е. 2хL=хс и одновременно выполнения равенства нулю вносимого сопротивления индуктивного преобразователя 2, т.е. xLbн=0, которое определяется при работающем ключе 3 и двух положениях контролируемого изделия из ферромагнитного электропроводящего материала - в электромагнитном поле индуктивного преобразователя 2 и вне его, колебания стрелки индикатора 6 будут отсутствовать. Для измерения емкости компенсирующего конденсатора 7 выбран измеритель CLR типа ЕГ-13. В качестве блока 10 в макетном образце устройства выбраны приборы - цифровой вольтметр типа ВМ-552 и микроконтроллер МС-27.02. Цифровой вольтметр ВМ-552 позволял измерять поочередно напряжение генератора 1 и два значения падений напряжений на конденсаторе 7, соответствующее двум положениям контролируемого изделия - в поле индуктивного преобразователя и вне его. Сигналы с выхода вольтметра в цифровом коде 1-2-4-8 подавались на микроконтроллер МС-27.02, который по заранее введенной программе производил вычисления

U= - и результат вычисления выводил на цифровой индикатор. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что в переменное магнитное поле параметрического индуктивного преобразователя, включенного в LC-контур, периодически помещают контролируемое изделие, изменяют частоту f тока, питающего преобразователь, и величину XC реактивного сопротивления конденсатора, измеряют величину XL реактивного сопротивления преобразователя и величину реактивного сопротивления, вносимого в преобразователь, фиксируют момент равенства при одновременном выполнении условия 2 XL = XC для двух положений контролируемого изделия - в поле преобразователя и вне его, измеряют в этот момент величины f и XC и используют их в качестве информативных для оценки физико-механических параметров, отличающийся тем, что в тот же момент измеряют напряжение U0 на выходе генератора, напряжения на конденсаторе соответственно при размещении контролируемого изделия в поле преобразователя и вне его, определяют величину активной составляющей напряжения вносимого в преобразователь, из выражения



и используют ее в качестве дополнительной информативной величины.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru