Вихрострумові перетворювачі для засобів контролю товщини діелектричних покриттів - Автореферат

Відомі методи безконтактного перетворення товщини діелектричних покриттів мають безліч вад, які не дозволяють створювати прилади з високими техніко-економічними показниками. Сучасні засоби безконтактного перетворення товщини діелектричних покриттів дозволяють перетворювати вказаний параметр з відносною похибкою від 3% до 10%, мають недостатню завадостійкість та складність технічної реалізації. Тому в дисертаційній роботі вирішуються актуальні задачі вдосконалення вихрострумового методу перетворення товщини діелектричних покриттів та засобів і пристроїв, що його реалізують, а також задача підвищення ефективності досліджень та процедури вибору конструктивних параметрів перетворювачів. Київ): “Розробка математичних моделей, розрахунок оптимальних составів і технологічних параметрів одержання конструкційних матеріалів, покриттів для виробів підприємств ПЕК, елементів ЛА, виробів спеціального призначення”; “Розробка й дослідження пристрою для вимірювань товщини діелектричних покриттів на металевих виробах”; “Розробка на базі датчиків Холла пристрою для вимірювань товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях”, де здобувач був виконавцем окремих розділів. Задачі, що вирішуються в дисертаційній роботі: - удосконалити вихрострумовий метод безконтактного перетворення товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях;У першому розділі проведено аналіз методів і засобів для перетворення товщини діелектричних покриттів на металевих покриттях. Проведений аналіз методів і пристроїв для безконтактного перетворення товщини покриттів з урахуванням особливостей дозволив сформулювати основну наукову задачу вдосконалення систем і засобів для перетворення товщини діелектричних покриттів на основі ВСМ, розробки програмно-апаратних засобів для автоматизації процесу контролю вказаного параметру, розробки оптимальних планів і їхнього застосування при дослідженнях пристроїв, систем і технологічних процесів. Вихрострумовий метод перетворення товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів удосконалено за рахунок: застосування способу установки обмотки збудження перетворювача паралельно електропровідній поверхні виробу й екранування перетворювача; застосування удосконаленого накладного вихрострумового перетворювача й цифрової обробки сигналів; застосування способу виміру з використанням двох вимірювальних елементів Холла, зєднаних диференційно й розташованих по обидві сторони сердечника. Поліпшення техніко-економічних показників пристроїв (точності, чутливості, технологічності та ін.) необхідно вирішити наступні завдання: - виконати експериментальні дослідження, спрямовані на одержання математичних моделей перетворювача та його раціональних конструктивних параметрів; Проведені дослідження дозволили описати механізм явищ, що відбуваються у вихрострумовому перетворювачі, виявити ступінь впливу окремих конструктивних параметрів, розкрити можливості поліпшення техніко-економічних показників перетворювача, а також одержати певну інформацію для здійснення даної можливості.У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-практична задача по вдосконаленню вихрострумових перетворювачів для засобів контролю товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів. Удосконалено вихрострумовий метод перетворювання товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів за рахунок: застосування способу установки обмотки збудження перетворювача паралельно електропровідній поверхні виробу й екранування перетворювача; застосування удосконаленого накладного вихрострумового перетворювача й цифрової обробки сигналів; застосування способу виміру з використанням двох вимірювальних елементів Холла, зєднаних диференційно й розташованих по обидві сторони сердечника. Це дає можливість швидко й з великою точністю (похибка не більше 0,3%) перетворювати товщину діелектричних покриттів на металевих виробах, забезпечувати перешкодозахищеність і підвищити ергономічні показники. Розроблено вихрострумовий перетворювач на базі двох вимірювальних елементів Холла. Одержали подальший розвиток шляхи поліпшення техніко-економічних показників вихрострумових перетворювачів, які засновані на інтерпретації коефіцієнтів математичних моделей і оптимізації по цих моделях методом найшвидшого спуску, що дало можливість одержати раціональні конструктивні параметри магнітної системи перетворювача на основі двох вимірювальних елементів Холла: діаметр сердечника

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ роботи

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-практична задача по вдосконаленню вихрострумових перетворювачів для засобів контролю товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів. Показано доцільність застосування удосконаленого вихрострумового методу й реалізуючих його пристроїв та зроблені висновки: 1. Удосконалено вихрострумовий метод перетворювання товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів за рахунок: застосування способу установки обмотки збудження перетворювача паралельно електропровідній поверхні виробу й екранування перетворювача; застосування удосконаленого накладного вихрострумового перетворювача й цифрової обробки сигналів; застосування способу виміру з використанням двох вимірювальних елементів Холла, зєднаних диференційно й розташованих по обидві сторони сердечника.

Це дає можливість швидко й з великою точністю (похибка не більше 0,3%) перетворювати товщину діелектричних покриттів на металевих виробах, забезпечувати перешкодозахищеність і підвищити ергономічні показники.

2. Розроблено вихрострумовий перетворювач на базі двох вимірювальних елементів Холла. Отримані поліноміальні математичні моделі вказаного перетворювача, які описують звязок основних техніко-економічних показників з конструктивними параметрами. Встановлено ступінь впливу кожного з конструктивних параметрів на техніко-економічні показники. Найбільш суттєвий вплив на точність перетворення має частота живлючої напруги та діаметр сердечника.

3. Одержали подальший розвиток шляхи поліпшення техніко-економічних показників вихрострумових перетворювачів, які засновані на інтерпретації коефіцієнтів математичних моделей і оптимізації по цих моделях методом найшвидшого спуску, що дало можливість одержати раціональні конструктивні параметри магнітної системи перетворювача на основі двох вимірювальних елементів Холла: діаметр сердечника

IMG_6450a714-6bd6-42b3-927f-2bd68364d6cf = 3,0 мм; висота сердечника

IMG_58646c4e-1c3c-4cda-b87c-4559a544bd17 = 16,7 мм; кількість витків

IMG_5e2f67c7-ce9c-409f-a09c-410334cf8c7c = 217; частота живлючої напруги

IMG_d10d63c9-f171-4ccf-a98a-257859d48636 = 180 Гц.

4. Створено дослідний зразок вихрострумового перетворювача з раціональними параметрами, отриманими при оптимізації по математичних моделях, що дає виграш по точності в 4 рази, а по масі - в 4,5 рази.

5. Запропоновано структури засобів контролю якості покриттів і системи для проведення багатофакторного експерименту, які дозволяють автоматизувати процеси визначення якості покриттів і реалізації планів багатофакторного експерименту. Розроблено алгоритмічне й програмне забезпечення для засобів контролю якості покриттів і системи для проведення багатофакторного експерименту.

6. Отримані результати розширюють науково-технічну базу проектування вихрострумових перетворювачів для безконтактного пертворення товщини діелектричних покриттів на металевих поверхнях виробів з високими техніко-економічними показниками, а їхня вірогідність підтверджується широкою апробацією й впровадженням у практику підприємств: Харківське державне авіаційне промислове підприємство (ХДАПП), ТОВ НПФ “Энерготех” (м. Київ) та в навчальні процеси Національного технічного університету України “КПІ” і Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ”.