Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ОБЗОР МЕТОДОВ,АЛГОРИТМОВ И УСТРОЙСТВ НЕРАЗРУШАЩЕГО КОНТРОЛЯ. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ. И. ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ. ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ
1.1. Обзор методов контроля, вихре токовых приборов и устройств для измерения удельной электрической проводимости изделий и толщины покрытий J1
1.2. Обзор методов получения алгоритмов функционирования вихре токовых приборов для измерения электромагнитных и геометрических параметров изделий
1.3. Выводы и постановка задачи «33
2. ПОЛУЧЕНИЕ АЛГОРШМОВ ФУНКЦЮНИГОВАНИЯ УСТРОЙСТВ НЕРАЗРУШАЩЕГО КОНТРОЛЯ С.ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ПОДБОРА ЭМПИРИЧЕСКИХ ШМУЛ 56
2.1. Метод получения алгоритмов подбором эмпирических формул .36
2.2. Измерение удельной электрической проводимости... неферромагнитных изделий 4/
2.3. Измерение толщины диэлектрических покрытий и амплитуды вибраций .50
2.4. Измерение диаметра протяженных электропроводящих неферромагнитных изделий и глубины дефектов. в них
2.5. Выводы
3. ПОЛУЧЕНИЕ АЛГОРИТМОВ ФУНКЩЮНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ ВИХРЕТОЮВОГО С ПОМОЩЬЮ. АНАЛИТИЧЕСКОГО. МЕТОДА. IS
3.1. Вихретоковый контроль электромагнитных и геометрических параметров изделий с электропроводящим покрытием
3.2. Измерение толщины диэлектрических покрытий и амплитуды вибраций
3.3. Сравнительный анализ алгоритмов функционирования вихретоковых устройств. ,88
3.4. Выводы
4. УСТРОЙСТВА И МАКЕТЫ ПРИБОРОВ ДІЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕКТРО МАГНИТНЫХ И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИЗДЕЛИЙ.
4.1. Универсальные устройства для исследования и реализации алгоритмов двухпараметрового контроля изделий 95
4.2. Устройства для измерения удельной электрической проводимости плоских изделий, диаметра протяженных электропроводящих нефврромагнитных изделий и глубины дефектов в них
4.3. Устройства для измерения толщины диэлектрических покрытий и амплитуды вибраций НІ
4.4. Вихретоковый измеритель удельной электрической
проводимости основы и. толщины покрытия плакированных листов ВИЭТ-3 Н9
4.5. Вихретоковый толщи номер диэлектрических покрытий ВТДІ-83. 12
4.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ З
ЛИТЕРАТУРА /37
ПРИЛОЖЕНИЕ I
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Введение к работе
Повышение качества промышленной продукции, снижение её материалоёмкости и себестоимости являются одними из важнейших задач народного хозяйства. Большую роль в решении этих задач играют методы и средства неразрушающего контроля электропроводящих материалов и изделий, имеющих широкое применение в различных отраслях народного хозяйства .
Важными показателями качества электропроводящих изделий являются их электромагнитные и геометрические характеристики и в том числе такие, как удельная электрическая проводимость неферромагнитных изделий и толщина диэлектрических и электропроводящих покрытий, нанесённых на электропроводящую основу. Определение этих параметров, а также амплитуды вибраций, позволяет судить о правильности технологии изготовления, коррозионной стойкости, механических свойствах и надёжности изделий, повысить сроки их эксплуатации и снизить материалоёмкость и себестоимость выпускаемой продукции /I-I9/.
В настоящее время для контроля электромагнитных параметов, толщины покрытий, амплитуды вибраций электропроводящих изделий и глубины дефектов в них широко используются вихретоковый, акустический и другие методы неразрушащего контроля. В отличие от других методов вихретоковый метод позволяет получить информацив одновременно об электромагнитных и геометрических параметрах фе-рро- и неферромагнитных электропроводящих изделий различной формы. Кроме того, достоинствами этого метода являются простота его реализации, безопасность, высокое быстродействие, слабая зависимость результатов контроля от изменений параметров окружающей среды /7-19/.
Основной проблемой, возникающей при контроле параметров из-делий вихретоковым методом, является необходимость устранениям на результаты измерений вариаций неконтролируемых параметров изделия или зазора меззду изделием и вихретоковым преобразователем.
Для решения этой задачи в настоящее время используются главным образом приборы и устройства, реализующие традиционные амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый, частотный, амплитудно-частотный алгоритмы обработки составлйцих выходного сигнала ви-хретокового преобразователя или методы стабилизации и вариации условий контроля /9,10,17-20/.
Однако на практике известные методы обработки выходного сигнала преобразователя не обеспечивают высокой точности и простоты контроля, когда речь идёт о широких диапазонах вариаций контролируемого и неконтролируемого параметров изделия /18,20/. В связи с этим разработка новых методов, алгоритмов и реализующих их устройств, свободных от указанных выше недостатков, является актуальной задачей неразрушающего контроля электромагнитных и геометрических параметров изделий.
Целью данной работы является разработка метода получения алгоритмов обработки составляющих выходного сигнала преобразователя применительно к решению задач двухпараметрового неразрушающего контроля качества изделий и решение на его основе некоторых важных задач структуроскопии, толщинометрии, дефектомет-рии и технической диагностики.
Представлен ная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и двух приложений.
В первой главе диссертационное работы проведён анализ до — 7 стоинств и недостатков известных методов неразрушающего контроля качества изделий применительно к решению двухпараметровых задач неразрушающего контроля электромагнитных параметров (главным образом удельной электрической проводимости), толщины покрытий и амплитуды вибраций электропроводящих изделий.
На основе проведённого анализа был сделан вывод о том, что в отличие от других известных методов неразрушающего контроля вихретоковый метод обеспечивает производительный, одновременный и локальный контроль электромагнитных и геометрических параметров электропроводящих изделий и позволяет в некоторых весьма важных для практики случаях свести многопараметровый контроль электромагнитных и геометрических параметров изделий к двухпа-раметровому контролю.
Отмечено, что вихретоковые приборы и устройства широко используются в различных отраслях промышленности для измерения электромагнитных и геометрических параметров электропроводящих изделий и, в частности, для контроля удельной электрической проводимости изделий и толщины покрытий. Проведённый в гл. I обзор различных источников отечественной и зарубежной информации показал, что серийно выпускаемые вихретоковые приборы не обеспечивают достаточную для практики точность измерений при вариациях в широких пределах контролируемого и неконтролируемого параметров изделия без разрушения готового изделия, а известные вихретоковые устройства не имеют существенных преимуществ перед серийно выпускаемыми приборами и/или сложны в реализации.
Показано также, что известные методы обработки составляющих выходного сигнала преобразователя не позволяют получать алгоритмы, реализация которых приводила бы к решению задачи двух-параметрового контроля изделий с достаточной для практики точ -Яс ностью в широком диапазоне вариаций электромагнитных и геометрических параметров изделия. Исходя из вышеизложенного были определены основные цели работы.
Во второй главе диссертационной работы предложен новый метод решения двухпараметровых задач неразрушающего контроля, основанный на методе подбора эмпирических формул для описания амплитудно-фазовых- зависимостей выходного сигнала преобразователя. С помощью этого метода были получены неизвестные ранее алгоритмы функционирования устройств для неразрушающего контроля удельной электрической проводимости неферромагнитных изделий, расстояния (зазора) между вихретоковым преобразователем и поверхностью электропроводящего изделия, амплитуды вибраций, диаметра электропроводящего неферромагнитного изделия и глубины узких, протяжённых дефектов в нём.
Проведено сопоставление методических погрешностей измерений известными устройствами и устройствами для реализации полученных алгоритмов, которое показало превосходство последних по точности измерений и/или диапазонам изменения контролируемого и неконтролируемого параметров изделия. Отмечено,что разработанные алгоритмы могут быть использованы для одновременного и независимого контроля двух параметов изделия на одной частоте тока возбуждения преобразователя, одним/преобразователем, а также - для учебных целей.
Третья глава посвящена вопросам получения алгоритмов обработки составляющих выходного сигнала преобразователя вихревых токов с помощью аналитического метода. В этой главе аналитическим путём определён вид функциональной зависимости между составляющими выходного сигнала вихретокового преобразователя(ВТП) и толщиной любого элект%проводящего слоя контролируемого изделия, а также получены оригинальные алгоритмы функционирования вихретоковых устройств для измерения расстояния до электропроводящего изделия и удельной электрической проводимости основы неферромагнитных изделий под слоем электропроводящего покрытия. Сравнительный анализ известных и полученных в данной работе алгоритмов показал преимущество последних по точности и/или простоте реализации и позволил выработать рекомендации по использованию их при решении некоторых важных для практики задач двух-параметрового вихретокового контроля изделий.
В четвёртой главе описаны универсальные устройства для исследования, получения и реализации алгоритмов, а также ряд специализированных устройств для измерения электромагнитных и геометрических параметров изделий. Приведены структурные схемы, ос новные технические характеристики и данные об экономической эффективности двух макетов приборов. Один из макетов приборов реализует алгоритм, полученный аналитическим методом, а второй -методом подбора эмпирических формул. Отмечено, что высокие метрологические характеристики обоих приборов являются экспер- имен-тальным подтверждением высокой эффективности, -используемого в диссертации метода подбора эмпирических формул и аналитического метода. Достоинством разработанных в диссертации устройств и макетов приборов является простота и возможность их реализации средствами аналоговой и цифровой техники.
В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы.
В приложениях I и приведены документы, подтверждающие высокую экономическую эффективность разработанных ; макетов приборов.
К защите представляются следующие основные результаты работы:
1. Метод получения алгоритмов для двухпараметрового нераз-рушающего контроля электромагнитных и геометрических параметров изделий.
2. Полученные аналитическим путём и методом подбора эмпирических формул алгоритмы функционирования вихретоковых устройств для измерения электромагнитных и геометрических параметров изделия.
3. Структурные схемы универсального устройства для измерения электромагнитных и геометрических параметров электропроводящих изделий и специализированны устройств для измерения удельной электрической проводимости неферромагнитных плоских изделий, расстояния между вихретоковым преобразователем и поверхностью электропроводящего изделия, амплитуды вибраций, диаметра неферромагнитных электропроводящих изделий в виде цилиндра и глубины узких протяжё нных дефектов в них.
4. Технические характеристики созданных макетов приборов.
