Двохпараметровий вихорострумовий метод і його модифікації для одночасного визначення радіусу та електропровідності циліндричного немагнітного провідного виробу з використанням електромагнітних перетворювачів різних типів з повздовжнім і поперечним полем.
Аннотация к работе
У цьому плані особливий інтерес представляють електромагнітні (вихорострумові) методи і перетворювачі, у вихідних сигналах яких містяться відомості про магнітні, електричні і геометричні параметри виробу. У тих випадках, коли необхідно контролювати обєкти з близькими значеннями параметрів різних виробів, доцільно застосовувати диференціальні методи і перетворювачі, що дозволяють істотно підвищити точність вимірів і роздріблювальну здібність, тобто чутливість перетворювача до параметрів виробу. Оскільки абсолютні електромагнітні методи дозволяють контролювати відразу кілька параметрів виробу в одній і тій же зоні контролю тим самим перетворювачем, то становить підвищений інтерес розробити диференціальний багатопараметровий вихорострумовий перетворювач. Слід зазначити, що до цього часу ще не були розроблені багатопараметрові диференціальні електромагнітні перетворювачі різних типів і з різною орієнтацією зондуючого магнітного поля, не отримані співвідношення, що описують роботу таких перетворювачів, не оцінені методичні та апаратурні похибки визначення відразу декількох параметрів виробу, не створені установки з диференціальними датчиками. Методи дослідження базуються на використанні рівнянь Максвелла, Бесселя, закона Ома, електродинаміки суцільних середовищ, теорії електромагнітного поля, функцій комплексних чисел, інтегрального числення й апарату спеціальних функцій, що використовувалися для розробки теоретичних основ прохідних ТЕМП, ПЕМП і КЕМП для абсолютного і диференціального контролю радіуса та електропровідності циліндричних виробів у магнітних полях різної орієнтації; теорія рядів Тейлора і диференціального числення, які реалізовувалися при визначенні співвідношень, що описують роботу диференціальних ТЕМП, ПЕМП і КЕМП, а також для оцінки апаратурних і методичних похибок, викликаних точністними характеристиками вимірювальних приладів і нелінійністю функцій перетворення; теорія електричних ланцюгів використовувалася при створенні схем включення електромагнітних перетворювачів.У другому розділі розглянуто електромагнітний метод і реалізуючі його установки з прохідним трансформаторним електромагнітним перетворювачем ТЕМП для безконтактного контролю радіусу а та питомої електричної провідності s циліндричних немагнітних виробів і зразків. Цей перетворювач використовується тоді, коли виріб має доступ до своїх кінців. Всередині перетворювача існують змінні магнітні потоки Ф1, Ф2 і Фвн, тобто потік у повітряному зазорі, у виробі і внесений магнітний потік. Модифікація абсолютного метода з відбудовою одного параметра від іншого відрізняється тим, що для окремого визначення s вводиться інший комплексний параметр Nx, причому , (9) звідки можна визначити s за формулою: (10) Розрахунок відносних похибок вимірювання s, одержаних за формулами, які мають відношення до першої і другої модифікацій, показує, що їх значення співпадають при однакових значеннях узагальненого параметра х.На основі розрахованих універсальних функцій перетворення розглянуті диференціальний і абсолютний електромагнітні методи для одночасного контролю радіусу та електропровідності циліндричного немагнітного виробу при використанні трансформаторного, параметричного і комбінованого електромагнітних перетворювачів з повздовжнім і поперечним магнітними полями, зондуючими виріб. Розроблено алгоритми вимірювальних і розрахункових процедур для спільного контролю радіусу і питомої електричної провідності немагнітних виробів в абсолютному і диференціальному варіантах. Створено схеми установок, що працюють на основі трансформаторного , параметричного і комбінованого електромагнітних перетворювачів для диференціального і абсолютного контролю радіусу та електропровідності циліндричних виробів, зондуємих повздовжнім і поперечним магнітними полями. Показано, що у всіх випадках використання таких перетворювачів з погляду досягнення малих значень результуючих апаратурних похибок існує оптимальний діапазон зміни узагальненого параметра х, що містить у собі радіус, електропровідність і частоту магнітного поля. Отримано співвідношення для визначення методичних похибок контролю радіусу та питомої електричної провідності виробів, обумовлені нелінійністю універсальних функцій перетворення, тобто лінійними наближеннями виразів, що описують роботу двохпараметрових перетворювачів різних типів.
План
2. Основний зміст роботи
Вывод
Таким чином, у даній дисертаційній роботі розглянуті диференціальні та абсолютні методи і реалізуючі їх трансформаторний, параметричний і комбінований електромагнітні перетворювачі для одночасного контролю радіусу та електропровідності циліндричних суцільних немагнітних виробів і зразків.
Коротко зупинимося на результатах роботи.
На основі розрахованих універсальних функцій перетворення розглянуті диференціальний і абсолютний електромагнітні методи для одночасного контролю радіусу та електропровідності циліндричного немагнітного виробу при використанні трансформаторного, параметричного і комбінованого електромагнітних перетворювачів з повздовжнім і поперечним магнітними полями, зондуючими виріб.
Отримано співвідношення, що описують роботу зазначених двохпараметрових перетворювачів.
Розроблено алгоритми вимірювальних і розрахункових процедур для спільного контролю радіусу і питомої електричної провідності немагнітних виробів в абсолютному і диференціальному варіантах.
Створено схеми установок, що працюють на основі трансформаторного , параметричного і комбінованого електромагнітних перетворювачів для диференціального і абсолютного контролю радіусу та електропровідності циліндричних виробів, зондуємих повздовжнім і поперечним магнітними полями.
Оцінено апаратурні похибки спільних вимірів радіусу та електропровідності циліндричних виробів за допомогою трансформаторного, параметричного і комбінованого перетворювачів. Показано, що у всіх випадках використання таких перетворювачів з погляду досягнення малих значень результуючих апаратурних похибок існує оптимальний діапазон зміни узагальненого параметра х, що містить у собі радіус, електропровідність і частоту магнітного поля. При цьому результуючі похибки виміру радіусу та електропровідності не перевищують 0,5% і 2% в оптимальному діапазоні змінення узагальненого параметра х?3.
Отримано співвідношення для визначення методичних похибок контролю радіусу та питомої електричної провідності виробів, обумовлені нелінійністю універсальних функцій перетворення, тобто лінійними наближеннями виразів, що описують роботу двохпараметрових перетворювачів різних типів.
На основі цих виразів знайдені оптимальні за методичними похибками діапазони зміни приростів dx узагальненого параметра, обумовлені відмінністю параметрів досліджуваного і стандартного зразків. Показано, що, наприклад, якщо задатися відносною методичною похибкою контролю радіуса, рівною 0,5%, максимальний середній приріст dxcp буде складати 0,24, а при відносній методичній похибці виміру електропровідності 2% найбільше значення dxcp буде дорівнювати 0,21 (див. мал. 4).
Визначено межі застосовності абсолютного і диференціального електромагнітних методів і реалізуючих їх перетворювачів з точки зору контролю виробів різноманітного асортименту. Показано, що абсолютний контроль доцільно використовувати при визначенні геометричних і електричних параметрів виробів, відносний розкид яких перевищує 20% - 30%. Ці цифри мають відношення до контролю виробів, виконаних, як правило, з різних марок матеріалів. При неруйнівному контролі виробів з параметрами, близькими між собою, тобто у випадку, якщо розкид цих параметрів менше 20-30%, має сенс застосовувати диференціальні двохпараметрові методи і реалізуючі їх перетворювачі з різною орієнтацією магнітного поля.
Наведено приклади практичного використання розроблених абсолютних і диференціальних методів і реалізуючих їх перетворювачів при контролі радіусів та електропровідностей проводів ліній електропередач і транспортного електропостачання, при розбраковуванні немагнітних виробів по їх радіусах і марках матеріалів та в інших випадках.
Список литературы
Себко В.П., Сомхиева О.С. Совместное определение радиуса и удельной электрической проводимости изделий дифференциальным электромагнитным методом//Сборник научных трудов Международной научно-технической конференции «Современные приборы, материалы и технологии для технической диагностики и неразрушающего контроля промышленного оборудования». - Харьков: ХТУРЭ. - 1998. - С. 134 - 137.
Сомхиева О.С. К измерению радіуса и электропроводности изделий электромагнитным методом//Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ.- 1998. - Вып. 17. - С. 123 - 125.
Себко В.П., Сомхиева О.С. Определение ожидаемых значений сигналов дифференциального двухпараметрового преобразователя//Український метрологічний журнал. - 2000. - Вип.1. - С. 50-53.
Автором запропонована методика розрахунків очікуваних значень сигналів диференціального ТЕМП із метою створення двохпараметрової установки.
Себко В.П., Сомхиева О.С. Дифференциальные двухпараметровые преобразователи для контроля параметров цилиндрических немагнитных изделий//Технічна електродинаміка: Тематичний випуск. - Ч.2. - 1999. - С. 47 - 52.
Себко В.П., Горкунов Б.М., Сомхиева О.С. Электромагнитный дифференциальный преобразователь для контроля электропроводности изделий//Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье: Сб. научных трудов ХГПУ. - Харьков: ХГПУ. - Вып. 6. - Ч. 2. - 1998. - С. 307-310.
Себко В.П., Сомхиева О.С. Дифференциальный двухпараметровый электромагнитный преобразователь для контроля радиуса и электропроводности цилиндрических изделий//Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ.- 1999. - Вып. 24. -С. 121 - 127.