Герасимов В.Г. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами

Подождите немного. Документ загружается.

Выражение для эффективной магнитной проницае-

мости, определяющей напряжение наружного проход-

ного преобразователя при контроле двухслойных нефер-

ромагнитных цилиндров, имеет вид [5]:

?*W. = J- —

-Ъ-Щг • (2-27)

" F 1% 7 ) 4- -

(Хи)

р (7 7 \

На рис. 2-7 приведены годографы 0

Bli

» для биметал-

лических неферромагнитных цилиндров с различным

отношением радиусов cxi

и параметров y\2=k\lk

при

коэффициенте заполнения

щий трубам с различным

отношением внутреннего и

внешнего радиусов (пунк-

тирная кривая).

Выражения для чувстви-

тельности к параметрам не-

ферромагнитных двухслой-

ных цилиндров приведены

в [5].

Напряжение наружного

проходного преобразователя

при контроле л-слойного кру-

гового цилиндра определя-

применить рекуррентную .формулу [5]

2-2. КОНТРОЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ

ВНУТРЕННИМИ ПРОХОДНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ

С ОДНОРОДНЫМ ПОЛЕМ

При контроле полых цилиндрических объектов (тру-

бы, баллоны, детали с цилиндрическими отверстиями

и т, п.) в ряде случаев целесообразно использовать

же графике построен годо-

граф

соответствую-

ется величиной

для вычисления которой можно

Штрихпунктирной кри-

вой на рис. 2-7 изображен годограф для однородного

сплошного цилиндра. Сплошными линиями построены

годографы, соответствующие биметаллическому цилинд-

ру для значений при значениях парамет-

Для сопоставления на этом

ра

внутренние проходные преобразователи, катушка воз-

буждения которых выполняется с большим отношением

длины к диаметру (рис. 1-6,6). Для такого проходного

преобразователя, находящегося внутри проводящей тру-

граф для бесконечно толстой трубы (штрихпунктирная

кривая). Сравнение этих годографов с годографами на-

ки трубы, так как векторы

приращений напряжений

внутреннего проходного пре-

образователя, обусловленные изменениями электриче-

ской проводимости и толщины стенки трубы, имеют на

комплексной плоскости различные направления. Угол

между векторами этих приращений .напряжений при по-

где

- число витков возбуждающей обмотки на еди-

нице длины.

Выражение для относительной величины напряжения

внутреннего .проходного 'преобразователя при

имеет вид:

Используя граничные условия, получаем выражения

для векторного потенциала А в полости трубы;

и внешним радиусом

справедливо уравнение (2-3),

бы с внутренним радиусом

На рис. 2-8 приведены годографы

внутреннего

проходного преобразователя для труо с различным от-

На этом графике сплошными ли-

ношением

ниями изображены зависимости

ных значении параметра

Пунктираые линии

для различ-

соединяют точки годографов, соответствующие

т. е. соответствуют неизменной толщине стенки

трубы. Предельная кривая при уменьшении

- годо-

преобразователя с однородным полем к изменениям

неферромагнитной трубы определяются следую-

щими выражениями:

пряжения внешнего проход-

ного преобразователя для

труб (рис. 2-5) показывает

их сходство.

Из приведенных на рис.

2-8 годографов видно, что

с помощью внутреннего про-

ходного преобразователя,

так же как и с помощью

внешнего проходного пре-

образователя (можно осу-

ществлять селективный кон-

троль

и толщины стен-

стоянном внутреннем радиусе трубы с возрастанием

т. е. с ростом частоты, увеличивается.

Чувствительности внутреннего проходного

Диаграмма чувствительности внутреннего проходного

преобразователя к изменениям внутреннего радиуса

трубы Я

изображена на

рис. 2-9. Из этой диаграм-

мы видно, что чувстви-

тельность к внутреннему

радиусу растет с умень-

шением толщины стенки

трубы и достигает при

ствительность

гая максимума, равного

двум.

Для определения напряжения внутреннего проход-

ного преобразователя при контроле многослойных труб

можно пользоваться рекуррентными формулами, приве-

денными в [5].

2-3. КОНТРОЛЬ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ ЭКРАННЫМИ

ПРОХОДНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ С ОДНОРОДНЫМ ПОЛЕМ

Контроль параметров однослойных и многослойных

труб можно осуществлять с помощью экранных проход-

ных преобразователей, у которых возбуждающая обмот-

ка охватывает контролируемую трубу, а измерительная

находится внутри трубы (рис. 1-8,а). Для, определения-

э. д. с. измерительной обмотки такого преобразователя"

можно воспользоваться выражением для векторного по-

тенциала А, создаваемого в канале трубы возбуждаю-

щей обмоткой с током I:

оплошными и пунктирными линиями годографов харак-

теризуют фазовые соот-

ношения между прираще-

ниями напряжений, обу-

словленными изменения-

ми внутреннего радиуса

и удельной электрической

проводимости трубы. Из

годографов, приведенных

на рис. 2-10, видно, что

угол сдвига фаз между

этими приращениями мал

при небольших значениях

значения

Каждому значению

соответствует определен-

ная величина

при ко-

торой чувствительность

максимальна.

Например,

для

макеи-

Для

мальна при

бесконечно толстой тру-

бы, т. е. при

чув-

(пунк-

тирная кривая) увеличива-

ется с ростом

дости-

Рассчитанные по (2-35) годографы относительных

величин напряжений измерительной обмотки для не-

ферромагнитных труб с отношениями радиусов

приведены на рис. 2-10.

Углы между

с одинаковыми значениями параметра

Пунктирные линии на этом графике соединяют точки

параметра

и что он

возрастает при уменьше-

нии отношения

(2-35) может быть представлена следующим асимлто-

- толщина стенки трубы.

Это выражение представляет собой уравнение полу-

окружности с радиусом, равным 0,5. На рис. 2-10 пре-

штрих'пунктирными линиями.

Чувствительность экранного проходного пре-

В качестве..примера на рис. 2-11 'Приведена диаграм-

ма чувствительности экранного проходного.преобразова-

ному

значению

При различных значениях

Рекуррентные, формулы, аналогичные по структуре

(2-38), могут быть использованы для анализа сигналов

экранных проходных преобразователей при контроле

многослойных труб [5].

2-4. СОПОСТАВЛЕНИЕ НАРУЖНЫХ, ВНУТРЕННИХ И ЭКРАННЫХ

ПРОХОДНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ОДНОРОДНЫМ ПОЛЕМ

Выбор типа проходного преобразователя при контро-

ле параметров цилиндрических объектов определяется

прежде всего конструктивными особенностями преобра-

зователей. Так, контроль прутков, биметаллических и

многослойных цилиндров, естественно, осуществляется

с помощью наружных преобразователей. Контроль

объектов с цилиндрическими полостями при односторон-

нем доступе со стороны полости, например контроль

стенок отверстий в массивных деталях, может прово-

диться проходными преобразователями лишь внутрен-

него типа. В то же «ремя однослойные и многослойные

трубы можно контролировать как внешними, внутренни-

ми, так и экранными преобразователями. Когда кон-

структивные особенности преобразователей не имеют

решающего значения, необходимо сопоставить чувстви-

тельности каждого типа проходного преобразователя

к изменениям контролируемого и мешающих парамет-

ров трубы.

В табл. 2-2 приведены максимальные значения чув-

ствительностей трех типов проходных преобразователей

где

Для толстостенных труб

формула

тическим выражением:

труб

асимптотическим выражением:

можно пользоваться следующим

Для тонкостенных

дельные годографы при

изображены

образователя к изменениям внутреннего

радиусов и

трубы определяется выражениями:

и внешнего

теля к изменениям внешнего радиуса

максимум чувствительности

имеет место при опреде-

ленных значениях

Из анализа формулы (2-38) следует, что с увеличени-

ем

чувствительность

стремится к своему предель-

2-5. КОНТРОЛЬ ОБЪЕКТОВ В ВИДЕ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ЦИЛИНДРОВ

ПРОХОДНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ С ОДНОРОДНЫМ ПОЛЕМ

С необходимостью контроля протяженных цилиндри-

ческих изделий с эллиптическим сечением приходится

сталкиваться при производстве про<волок'и из тугоплав-

ких металлов для электровакуумных приборов, при

производстве проволоки со специальными свойствами

для энергетических блоков ядерных установок и в не-

которых других случаях. Для определения оптимальных

условий контроля эллиптичности и свойств таких ци-

линдрических изделий с помощью проходных преобразо-

вателей необходимо рассчитать зависимость э. д. с.

измерительной катушки от контролируемых параметров.

Это можно сделать, если найти распределение напря-

женности магнитного поля в эллиптическом цилиндре,

помещенном в продольное однородное переменное маг-

нитное поле. Для этого .необходимо решить уравнение

(1-7) в системе эллиптических цилиндрических коооди-

к изменениям внутреннего

внешнего

радиусов- и

удельной электрической проводимости трубы с различ-

ным отношением радиусов

а также значения обоб-

соответствующие максимумам

щенного параметра

чувствительности.

Из анализа формул для чувствительностей проход-

ных преобразователей к изменениям параметров труб и

приведенных в табл. 2-2 данных можно сделать следую-

щие выводы. Чувствительности всех трех типов проход-

ных преобразователей к изменениям наружного и внут-

реннего радиусов трубы увеличиваются с ростом

для тонко-

стремясь к предельному значению

стенных труб, т. е. при

Наиболее чувствительны к изменениям

наружные

-внутренние преоб-

преобразователи, к изменениям

разо'ватели, а к изменениям

-экранные преобразова-

тели. Следует отметить, что чувствительность экранного

преобразователя и к изменениям

близка к мак-

симальной, но применение этого типа преобразователя

затруднительно из-за более сложной конструкции.

совпадающей с осью цилиндра

нат

и направлением

•с осью