Lek_6-10_Cher

Годографы для толстостенной трубы с внутренним проходным датчиком (рис, 58, д) можно использовать для контроля отверстий.

Все годографы, показывающие влияние электропроводности на сигнал различных типов датчиков (рис. 58), подобны годографу для одного витка.

Рисунок 17

Годографы сигналов накладных и проходных датчиков при изменении параметра β0 и зазоров между датчиком и изделием

Как видно на рис. 58, максимальная вносимая нормированная индуктивность подковообразного датчика составляет около 5% от его индуктивности L0 в свободном пространстве. Однако по сравнению с цилиндрическим датчиком подковообразный датчик того же объема отличается большей локальностью контроля, а абсолютные значения Lвн у подковообразного датчика могут быть больше, чем у цилиндрического.

При контроле длинных цилиндрических изделий наружным проходным датчиком и контроле изделий накладным датчиком максимальное значение наблюдается при если контролируют шар проходным датчиком, максимум достигается при бόльших β0, а если контролируют трубу внутренним проходным датчиком, — то при меньших β0.

Значения β0, соответствующие , зависят от ξ или η. Так, для накладного

Годографы являются линиями равных значений ξ зазора или η, а годографы , — линиями равных значений β0. Последние называют линиями отвода датчика.

Приведенные для шара графики относятся к очень коротким датчикам (). Увеличение длины датчика действует на сигнал так же, как уменьшение диаметра, поскольку объем металла, размещенного в поле датчика, по сравнению с объемом пространства, в котором имеется поле, уменьшается. Для расчета вносимых сопротивлений датчиков различной длины l при контроле шара рекомендуется формула

Значения находят по крайнему правому годографу, приведенному на рис. 58,

г.

При проектировании приборов или разработке методик контроля физикомеханических свойств материала важно подобрать такие параметры прибора, при которых, с одной стороны, обеспечивалась бы достаточно высокая чувствительность к электропроводности, а с другой — создавалась бы возможность уменьшения влияния изменений зазора, диаметра, перекоса датчика, краев изделия.

Рисунок 18

Кривые изменения чувствительности проходного датчика изменению электропроводности материала прутка (а) и его диаметра (б) при η = 1

На рис. 59 приведены графики чувствительности проходного датчика при контроле прутка к изменению электропроводности и диаметра в случае, когда коэффициент заполнения равен единице. Для датчиков других типов эти зависимости качественно аналогичны.

Максимум чувствительности к изменению электропроводности наблюдается при таких значениях β0, при которых максимально значение Rвн на годографе (рис. 1). Чувствительность к зазору наибольшая при . Исходя из этих значений β0, следует выбирать частоту ВТ и диаметр датчика. В результате различия в характере зависимостей сигнала от свойств материала и размеров изделий можно уменьшить (частично или полностью) влияние изменений зазора и диаметра, а также раздельно измерять одним датчиком электропроводность, диаметр или зазор. Эта возможность основывается на следующем.

Годографы F(h), F(Dп), F (Dш), F (Dв), особенно при больших значениях β0, близки к прямым. Это означает, что с увеличением зазора между датчиком и изделием меняется амплитуда сигнала, а его фаза остается практически неизменной. Фаза сигнала значительно меняется при изменении электропроводности изделия. Если измерять фазу, то можно исключить влияние изменений зазоров на результаты контроля

электропроводности. Измеряя амплитуду и фазу, можно одновременно контролировать электропроводность и размеры изделия.

Чем больше угол между направляющими векторами годографов F(β0) и или F(Dп), F(Dш), F(Dв), тем с большей эффективностью можно уменьшать влияние одной из переменных на результаты контроля другой или измерять их одновременно.

Когда β0 имеют малые значения, угол между направляющими векторами годографов F(β0) и F(h), F(Dп), F(Dш), F(Dв) незначителен, поэтому трудно разделить эти величины. Лучшие результаты можно получить при работе на средней и нижней частях годографа F(β0). Однако в нижней части годографа (при больших β0) чувствительность к изменению свойств материала крайне низкая.

В фазочувствительных приборах значение выходного сигнала (рис. 60, а) пропорционально проекции OA приращения сигнала датчика ΔΖ' на перпендикуляр СЕ к линии зазора h или D, проходящей через точку О, соответствующую исходному состоянию материала изделия. При этом или , где , — модули приращения сигналов, обусловленных изменением электропроводности или наличием трещины; — углы между вектором ΔΖ' или ΔΖ" и перпендикуляром к линии зазора h, соответственно.

Если ΔΖ' — приращение, обусловленное изменением σ на ± 1%, то величину называют различимостью. Зависимость от β0 (рис. 60, б, кривая

2) имеет максимум, который смещен относительно максимума амплитуды сигнала вправо. Это значит, что прибор с фазочувствительной схемой и, например, с проходным датчиком, имеет максимальную чувствительность к изменению σ не при (рис. 59, рис. 60, б, кривая 1), а при .

Рисунок 19

Диаграмма вносимых сопротивлений, поясняющая получение составляющей сигнала, независимой от изменения зазора (а), и зависимость от параметра β0 модуля приращения (1) и различимости (2) при изменении σ на 1% (б) при контроле проходным датчиком

При рассмотрении годографов F, описывающих влияние несплошностей, величина названа нормальной составляющей сигнала ΔΖф.

На рис. 58 видно, что годографы F(β0) при различных значениях ξ или η приблизительно подобны. Это дает основание сформулировать правило подобия для однотипных датчиков. При разных размерах геометрически подобных контролируемых изделий, при различных свойствах материала и частоте возбуждения значения вносимых относительных сопротивлений (или напряжений) характеризуются одной и той же точкой на комплексной плоскости, если β0, ξ, η и другие параметры контроля одинаковы.

Правило подобия позволяет распространить результаты, полученные при анализе работы датчика определенных размеров, на множество применяемых на практике датчиков того же типа.

Рисунок 20

Тема9.

Контроль труб с помощью проходных ВТП с однородным полем (т/е/ полем соленоида)

Вопросы для самоконтроля

Соленоид и труба бесконечной длины

Труба изотропна, однородна, помещена в однородное продольное монохроматическое поле частотой , напряженностью

1я среда:

2я среда:

Граничные условия:

- ограниченность во внутренней области

Индекс: первое число это параметр среды, второе – номер геометрического параметра

Среда 1

Среда 2

Первое слагаемое – падающая волна, второе – отраженная.

– труба ведет себя как сплошной цилиндр, т.к. поле полностью затухает в стенку трубы. Труба полностью экранирует внутреннюю облась.

Выводы:

1. , чем выше , тем H↓.

2.Увеличение обобщенного параметра ведет к увеличению скорости убывания напряженности поля

3. , при уменьшении , затухание в стене трубы возрастёт Для контроля R1 или толщины стенки трубы, должно быть таким, чтобы глубина

проникновения

Иногда для трубы вводят параметр

Все годографы для подходят к годографу по касательной, а сливаются строго говоря в 0.

1.Все годографы для трубы между (цилиндр c R2) и (тон. труба)

2.Годографы при σ = var () при и годографы при пересекаются под углом при

т.е. возможен раздельный контроль σ и Для (тонкая трубка) годографы сливаются в один от и раздельный контроль невозможен

Чувствительности

как для (сплошной цилиндр)

между линиями влияния и σ имеется угол, возможен их раздельный контроль при

Сплошные кривые:

Пунктирные кривые

Разница возрастает при уменьшении толщины стенки T, тем больше, чем тоньше труба

x22>>1

Чувствительность к внутреннему радиусу и уд. электропроводимости σ. Выражения довольно громоздкие, рассчитываются по дифференциальным соотношениям:

Как ведут себя кривые при

- если - если

Как ведут себя кривые при

Общий вывод:

1.Все чувствительности при 2. при

сдвигается в область больших 3. Возможен раздельный

контроль , .

Зона контроля проходного ВТП с ОП

Зоной контроля (ZK) считаем длину участка ОК, примыкающего к ИК, вихревые токи которого наводят 0.9 Uвн0 (90 % напряжения от ОК). Эта зона усреднения параметров в ОК. Строго говоря зона контроля – это объем ОK (т.е. надо считать что это труба с толщиной стенки T=δ (глубина проникновения).