Реферат: Диференціальний вихорострумовий перетворювач для контролю параметрів немагнітних виробів

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася відповідно до проектів, що пройшли конкурс Міністерства освіти і науки України: держбюджетні теми М5203, наказ Міністерства №37 від 13.02.97 р. (координаційний план 48/16). В даний час робота проводиться відповідно до двох держбюджетних тем М5204 і М5205, наказ ХДПУ №3-II від 4.01.2000 р.

Мета і задачі дослідження – це створення диференціальних методів і реалізуючих їх пристроїв для спільного контролю радіуса та електропровідності циліндричних немагнітних виробів на основі використання електромагнітних перетворювачів різних типів з повздовжнім і поперечним полем.

Для порівняння у мету даної роботи входить також розгляд абсолютних електромагнітних методів і пристроїв для спільного абсолютного контролю зазначених параметрів. В такому випадку абсолютні і диференціальні пристрої дали би можливість охопити контролем різноманітний асортимент за радіусами і електропровідностями матеріалів і виробів.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:

- розглянути двохпараметровий вихорострумовий метод і його модифікації для одночасного визначення радіусу а та електропровідності s циліндричного немагнітного провідного виробу в абсолютному і диференціальному варіантах трансформаторним електромагнітним перетворювачем (ТЕМП) з повздовжнім полем;

- розглянути модифікації двохпараметрового диференціального методу і роботу ТЕМП із відбудуванням одного параметра від іншого і без такого відбудування;

- описати окремі випадки використання диференціального ТЕМП для роздільного контролю електропровідності або радіусу виробу;

- одержати універсальні функції перетворення і співвідношення, що описують роботу параметричного електромагнітного перетворювача (ПЕМП);

- розглянути теорію роботи ПЕМП для абсолютного і диференціального контролю радіусу та електропровідності циліндричних немагнітних виробів;

- одержати співвідношення, що описують роботу комбінованого електромагнітного перетворювача КЕМП з поперечним магнітним полем;

- реалізувати абсолютний і диференційний контроль радіусу та електропровідності виробу за допомогою КЕМП в поперечному полі;

- розробити схеми установок на основі використання ТЕМП, ПЕМП і КЕМП в абсолютному і диференціальному варіантах; одержати результати експериментів по визначенню двох параметрів циліндричних немагнітних виробів;

- оцінити обумовлені нелінійністю функцій перетворення методичні похибки визначення двох параметрів (радіусу та електропровідності) зразків при контролі їх за допомогою диференціальних ТЕМП і ПЕМП із повздовжнім магнітним полем і КЕМП з поперечним полем;

- навести приклади практичного використання розроблених датчиків.

Об’єкт дослідження – це процес проникнення зондуючих магнітних полів різних напрямків у досліджуваний і зразковий циліндричні вироби і порівняння реакцій цих виробів на сигнали перетворювачів, причому це порівняння породжує проблемну ситуацію одночасного контролю двох параметрів досліджуваного виробу в диференціальному варіанті.

Предмет дослідження є створення диференціальних і абсолютних електромагнітних методів спільного неруйнівного контролю радіусу та електропровідності немагнітних циліндричних виробів за допомогою ТЕМП, ПЕМП і КЕМП, що мають різну орієнтацію магнітного поля, зондуючого виріб.

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. Достовірність одержаних результатів та висновків, зроблених у роботі, підтверджується результатами експериментів, проведених на конкретних зразках виробів.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- на основі введених універсальних функцій перетворення розглянуті диференціальний та абсолютний електромагнітні методи, а також їх модифікації для одночасного контролю радіуса та електропровідності циліндричного виробу при використанні ТЕМП, ПЕМП і КЕМП із повздовжнім і поперечним магнітним полем, зондуючим виріб;

- отримані співвідношення, що описують роботу двохпараметрових ТЕМП, ПЕМП і КЕМП у диференціальному та абсолютному варіантах;

- розроблені схеми включення перетворювачів для спільного диференціального і абсолютного контролю радіуса та електропровідності циліндричних немагнітних виробів у магнітних полях різних орієнтацій;

- оцінені апаратурні і методичні похибки визначення в абсолютному і диференціальному варіантах двох параметрів немагнітного виробу, які викликані точністними характеристиками вимірювальних приладів і нелінійністю універсальних функцій перетворення;

- визначено межі застосування диференціальних і абсолютних електромагнітних методів і реалізуючих їх перетворювачів для контролю геометричних і електричних параметрів циліндричних немагнітних виробів.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що розраховані універсальні функції перетворення, отримані співвідношення, що описують роботу перетворювачів, методи спільного визначення радіуса а та електропровідності s циліндричного виробу, алгоритми визначення двох параметрів при абсолютному і диференційному контролі – усе це повною мірою дозволяє проектувати установки на основі застосування ТЕМП, ПЕМП і КЕМП для спільного контролю а і s циліндричних виробів, виконаних з немагнітних матеріалів, оцінити метрологічні характеристики цих установок, що працюють у диференціальному і абсолютному варіантах, розширити межі застосування їх при контролі виробів різноманітного асортименту, вибрати раціональні за апаратурними і методичними похибками режими роботи перетворювачів.

Розроблені абсолютні і диференціальні методи і реалізуючі їх електромагнітні перетворювачі, методика оцінки апаратурних і методичних похибок, схеми включення ТЕМП, ПЕМП і КЕМП для спільного визначення радіуса а та електропровідності s, а також залежних від цих параметрів інших фізичних величин, були впроваджені на ВО "Запорізька АЕС".

Результати даної дисертації були використані у навчальному процесі за спеціальністю 7.090903 – прилади і системи неруйнівного контролю, зокрема в курсах "Електричні і магнітні методи неруйнівного контролю", "Електромагнітні види неруйнівного контролю".

Особистий внесок здобувача полягає в наступному:

- розраховані універсальні функції перетворення, що використовуються для диференціального і абсолютного електромагнітного контролю радіуса та електропровідності циліндричних виробів;

- на основі отриманих функцій створені методики одночасного диференціального контролю параметрів немагнітних виробів різних типів;