CC BY
7
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 221 1976
ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХЧАСТОТНОГО МЕТОДА В УСЛОВИЯХ ДВИЖЕНИЯ КОНТРОЛИРУЕМОГО ИЗДЕЛИЯ
В. И. УРУСОВ
(Представлена научно-техническим семинаром кафедры информационно-
измерительной техники)
Характерной особенностью двухчастотного метода по сравнению с другими электромагнитными методами является намагничивание ферромагнитного изделия двумя переменными полями: слабым высокочастотным и достаточно сильным — низкочастотным. В результате такого намагничивания на измерительной катушке датчика возникает э. д. е., содержащая как низкочастотные, так и высокочастотные гармоники. Возможность использования не только основных, но и высших гармоник значительно увеличивает количество информации о контролируемом изделии и делает двухчастотный метод эффективным средством исследования свойств и контроля параметров ферромагнитных материалов и изделий.
Следует отметить, однако, что несмотря на достаточно глубокие и обширные исследования двухчастотного метода, до настоящего времени остаются мало изученными вопросы взаимодействия двухчастотного датчика с движущимся изделием. Между тем наличие сильного низкочастотного поля может оказать существенное влияние на результаты контроля, при переходе от неподвижных изделий к быстро-движущимся. Учитывая важность такого вопроса при разработке контрольной аппаратуры для поточного производства (например, прокатного), нами проведены соответствующие экспериментальные исследования по изучению влияния движения изделия на выходной параметр двухчастотного накладного датчика, в качестве которого выбрано среднее значение второй гармоники, в зависимости от скорости движения изделия, соотношения частот высокочастотного и низкочастотного полей намагничивания, радиуса низкочастотной катушки и зазора между датчиком и изделием.
Блок-схема экспериментальной установки и конструкции датчика, применяемые при исследованиях, приведены соответственно на рис. 1, а, б. Установка содержит два генератора — высокочастотный Гш и низкочастотный Г2 , фильтр нижних частот Ф, усилитель мощности УМ, датчик, имеющий три катушки — две намагничивающих , ) и измерительную \Уг, избирательный вольтметр ИВ, электронный осциллограф ЭО и устройство, позволяющее заменить поступательное движение изделия вращательным. Объектом испытаний является диск из углеродистой стали, вращаемый двигателем постоянного тока. Изменением тока возбуждения двигателя можно было ре-
гулировать скорость вращения диска от 0 до 30 об/сек, что соответствовало линейной скорости движения диска в центре датчика от 0 до 15 м/сек.
Рис. 1. Блок-схема установки (а) и конструкция датчика (б)
Для количественной оценки величины «скоростного эффекта» введен безразмерный коэффициент
°= 77—'
и 2(и срО
где и 2оСрг, —среднее значение напряжения второй гармоники при движении объекта со скоростью 1/, м/сек;
и 2оСр0 — то же при V = 0. Графики зависимостей скоростного коэффициента Ки от скорости V
Рис. 2. Зависимости скоростного коэффициента £ г, от скорости V при различных условиях испытаний
движения объекта дают наглядное представление о «скоростном эффекте». На последующих рисунках приведены кривые /(„ = /(1/) при изменении величины низкочастотного поля Нт$ (рис. 2, а) и его частоты Q (рис. 2,6); частоты высокочастотного поля (рис. 2,в), диаметра низкочастотной катушки н (рис. 2, I) и зазора К (рис. 2, д). 58
Анализ полученных результатов показывает следующее:
1. Величина изменения среднего значения второй гармоники /га выходе датчика при движении объекта контроля зависит от скорости последнего, причем эта зависимость в общем случае носит нелинейный характер. Если в области слабых низкочастотных полей движете изделия вызывает рост второй гармоники по сравнению со статическим случаем, то в области средних и сильных низкочастотных полей движение изделия приводит, как правило, к уменьшению второй гармоники.
2. «Скоростной эффект» зависит как от параметров намагничивающих полей Нтт ш), так и от диаметра низкочастотной катушки и зазора между датчиком и объектом. При увеличении частот высокочастотного и низкочастотного полей, а также диаметра низкочастотной катушки и зазора, «скоростной эффект» уменьшается. Однако рекомендовать увеличение частоты низкочастотного поля и зазора для уменьшения «скоростного эффекта» не представляется возможным, так как при этом резко уменьшается общий уровень выходного сигнала. Таким образом, для уменьшения «скоростного эффекта» можно рекомендовать увеличение двух величин: частоты высокочастотного поля и диаметра низкочастотной катушки.
