Файл: Контроль качества продукции машиностроения учебное пособие..pdf

Удобнее вместо амплитуды напряжения и фазы измерять активную и реактивную составляющие полного сопротивления испытательной катушки. Результаты анализа сигнала, выра­ женные через составляющие полного сопротивления, не зави­ сят от тока катушки. Величины В, Ф и V зависят от протекаю­ щего через катушку тока, но полное сопротивление, измерен­ ное с помощью нулевого уравновешивающего моста, от него не зависит.

сопротивления измерительной катушки. При отсутствии в поле катушки тел, оказывающих на нее влияние, ее активное со­

мала, что ею в данном случае можно пренебречь. Предпола­ гается, что последовательно с катушкой в цепи нет конденса­ торов.

Диаграмма полного сопротивления катушки представлена на рис. 86. На диаграмме активная составляющая отклады­

3 0 4

вается по оси абсцисс, а реактивная — по оси ординат. Но на осях отложены не R и coL (одна в зависимости от другой), а частные от их деления на соL0, что дает возможность судить о параметрах не только одной какой-либо конкретной катуш­ ки, а катушек вообще, находящихся в одинаковых условиях.

На основании кривых, приведенных на рис. 86, можно су­ дить о зависимости полного сопротивления измерительной ка­ тушки от полноты заполнения катушки контролируемым изде­ лием и от электропроводности материала изделия.

На рисунке сплошные кривые соответствуют различным

отношениям — , где га — средний радиус измерительной ка-

^ а

тушки, гв — радиус контролируемого изделия. Внешняя кривая, для которой — = 1 , соответствует предельным значе-

киям полного сопротивления.

Цифры на внешней кривой являются значениями krB,

т. е. гв | шца. Если со и р, постоянны, a ti= 10, то при увели­ чении проводимости а материала изделия значение полной проводимости будет перемещаться по кривой в направлении, показанном стрелкой.

Для изделий с меньшим диаметром изменение проводимо­ сти материала изделия будет изображаться точками на соот­ ветствующей внутренней кривой.

На рис. 86 пунктирные линии соответствуют изменению полного сопротивления катушки при неизменных проводимости и магнитной проводимости, но при изменяющемся диаметре контролируемого изделия.

Если диаграмма полного сопротивления рассматривается на осциллографе, при подаче на него сигнала с измеритель­ ной катушки обычно выбирается нужная часть диаграммы, масштаб которой увеличен.

На рис. 87 приведена экспериментальная зависимость из­ менения полного сопротивления накладной катушки от рас­ стояния от поверхности контролируемых образцов из меди, ти­ тана и магния при частоте 15 кГц. Как видно, полное сопро­ тивление катушки изменяется в зависимости от величины за­ зора, т. е. от изменения электромагнитной связи между катуш­ кой и поверхностью контролируемого изделия. Эта зависи­ мость дает возможность измерять толщину защитных покры­ тий, обладающих иной электропроводностью, чем материал изделия.

Электромагнитный метод дает возможность определения толщин тонкостенных изделий. На рис. 88 приведено измене­ ние полного сопротивления в том случае, когда толщина конт­ ролируемого изделия меньше, чем глубина проникновения вихревых токов, определенная по формуле (180). Материал контролируемых образцов — неферромагнитный, рабочая ча­ стота 15 кГц.

Рис. 89. Индуктивное и активное сопротивление испытательной катушки при различных размерах s и глубине залегания искусственной трещины не­ значительной ширины и бесконечной длины

Нарушения сплошности материала изделия, находящиеся в поверхностном слое, равном глубине проникновения вихре­ вых токов, также оказывают значительное влияние на полное сопротивление испытательной катушки. На рис. 89 приведен характер изменения полного сопротивления в зависимости от глубины залегания d узкой трещины бесконечной длины и ее высоты 5 при контроле с помощью накладной катушки с рабо­ чей частотой 1 кГц в алюминиевом образце.

§ 50. Понижение чувствительности к изменению неконтролируемых параметров

Электромагнитный метод контроля стал более широко при­ меняться только после разработки методики раздельного оп­ ределения одновременно изменяющихся параметров контроли­ руемого изделия. Вполне очевидно, что при невозможности раздельного определения таких параметров контролируемого изделия, как геометрические размеры изделия (при использо­ вании проходной катушки), химический состав, качество тер­ мической обработки, наличие нарушений сплошности материа­ ла, вибрация изделия в процессе контроля электромагнитный метод контроля был бы чрезвычайно затруднен, а иногда и не­ возможен.

WL0

Рис. 90. Изменение полного сопротивле­ ния в зависимости от расстояния между катушкой и изделием:

Рассмотрим способы понижения чувствительности дефек­ тоскопов к изменению расстояния между катушкой и датчиком, так как этот случай является наиболее типичным и изменение этого расстояния заметно влияет на результаты контроля.

308

Изменение расстояния между измерительной катушкой и изделием может происходить, например, из-за изменения диа­ метра круглого изделия при его контроле в проходной катуш­ ке. При контроле с помощью накладной катушки с большим радиусом кривизны или плоских поверхностей изделия изме­ нение расстояния между измерительной катушкой и поверх­ ностью может быть из-за колебаний катушки или изделия, а также из-за неровностей на поверхности изделия.

а б

Рис. 91. Влияние компенсирующего контура на характер зависимости выход­ ного напряжения от зазора между датчиком и изделием

При контроле с помощью накладной катушки она переме­ щается по поверхности контролируемого изделия. При этом желательно, чтобы катушка не касалась изделия. Практически, в большинстве случаев, расстояние между катушкой и поверх­ ностью изделия можно регулировать, например, при помощи ленты, специальных приспособлений, в которых помещена ка­ тушка. Но иногда профиль поверхности и условия контроля могут вызвать необходимость в компенсации влияния измене­ ния расстояния между катушкой и изделием. Иногда для компенсации влияния расстояния между измерительной ка­ тушкой и поверхностью контролируемого изделия в дефекто­ скопы вводятся специальные электронные схемы. В другом случае применяются фазометры, которые автоматически кор­ ректируются в зависимости от изменений, вызванных колеба­ ниями расстояния. На рис. 90 приведена зависимость импедан­ са катушки от расстояния между катушкой и поверхностью неферромагнитного изделия. На этом рисунке приведена и кри­ вая при постоянном расстоянии между катушкой и изделием и при переменной электропроводности.

Может быть использована многочастотная схема. В этом случае в изделии наводятся вихревые токи высокой и низкой

309

частоты. Высокая частота служит для исключения влияния

мость выходного напряжения низкочастотного канала от рас­ стояния между катушкой и изделием, а па рис. 92, а — измене­ ние показаний прибора при измерении толщины покрытия (при толщине, равной 0,075 мм) в зависимости от этого рас­ стояния. На рис. 91,6 и рис. 92,6 показано влияние введения компенсирующего контура.

Рис. 92. Влияние компенсирующего контура на характер зави­ симости измеренной толщины покрытия от зазора между ка­ тушкой и изделием

§ 51. Типы датчиков (испытательных катушек)

Информация, поступающая от контролируемого изделия, в значительной мере зависит как от схемы, так и от конструкции испытательной катушки. В практике контроля наибольшее распространение получили три типа катушек: проходная, на­ кладная и внутренняя (рис. 93).

Проходная катушка охватывает контролируемое изделие, при этом контролируется часть поверхности изделия, длина ко­ торой равна эффективной ширине катушки.

Накладная катушка, обычно небольшого размера, разме­ щается на контролируемой поверхности изделия, при этом контролируемая часть поверхности, площадь которой равна площади поперечного сечения катушки.

Внутренняя катушка дает возможность контролировать внутреннюю поверхность полых деталей и отверстий.

Измерительные катушки можно подразделить на абсолют­ ные и дифференциальные. При использовании абсолютной ка­ тушки измеряемая величина не сравнивается с аналогичной величиной эталона. Дифференциальная катушка состоит из двух катушек, включенных последовательно так, что создавае­ мые ими электромагнитные поля направлены навстречу друг другу. Контроль с помощью дифференциальных катушек мож­

3 1 0