Контролируемые параметры и мешающие факторы

Вихретоковый контроль дает возможность определить многие параметры ОК. Носителем полезной информации может быть любая величина, характеризующая электрические цепи или электрические сигналы. Наиболее часто в качестве выходных величин вихретоковых ВТП используется амплитуда, фаза, активная и реактивная составляющая сигнала, модуль и составляющие электрического сопротивления, резонансная частота контура. В зависимости от числа учитываемых параметров различают одно- двух- и многопараметровый контроль.

Простейшим вариантом контроля является однопараметровый контроль. Он имеет место тогда, когда влияние контролируемого параметра на выходную величину значительно больше влияния других параметров. В этом случае условия контроля выбирают таким образом, чтобы чувствительность к контролируемому параметру была наибольшей, а чувствительность к другим влияющим факторам наименьшей. Примером однопараметрового контроля может служить измерение диаметра цилиндрического изделия, выбрав рабочую частоту тока возбуждения наибольшей.

Для существенного снижения мешающего фактора на результат контроля используют двухпараметровыеметоды контроля. Двухпараметровыеметоды контроля в настоящее время являются наиболее распространенными и применяются в том случае, когда сильное влияние на выходные величины измерительного преобразователя помимо контролируемого оказывает ещё один – мешающий. Многопараметровый контроль имеет место тогда, когда число учитываемых параметров больше двух.

Для повышения чувствительности контроля в этом случае применяют специальные приемы, которые называют «подавлением мешающего фактора».

Способы выделения полезной информации с подавлением мешающих факторов можно сгруппировать следующим образом:

1. использование специальных свойств (специальных конструкций измерительных преобразователей);

2. двухпараметровые способы выделения полезной информации;

3. стабилизация условий контроля;

4. вариация условий контроля по определенному закону;

5. спектральный анализ сигналов измерительных преобразователей;

6. применение вычислительной техники.

Рассмотрим вышеперечисленные приемы отстройки от мешающих факторов подробней.

1. Применение специальных конструкций преобразователей.

Правильное использование описанных ранее ВТП дает возможность производить контроль, уменьшая влияние некоторых факторов. Например, проходные преобразователи с однородным полем формируют сигналы независимо от наличия радиальных смещений контролируемого однородного изделия в преобразователе.

Накладные экранные преобразователи малочувствительны по отношению к аксиальным смещениям ОК.

Преобразователи с взаимно перпендикулярными осями не чувствительны к изменению электропроводности однородных ОК. Однако если в объекте появится дефект, то в этом случае в зоне дефекта возникнет поле рассеяния и появится соответствующее магнитное поле вихревых токов, обусловленное дефектом, сцепленное с измерительной обмоткой.

2. Двухпараметровые способы отстройки от мешающих факторов.

1. Амплитудный способ выделения информации (см. рисунок).

На рисунке изображена комплексная плотность вносимого напряжения. Дуги, ориентированные по стрелке Pп, есть линии подавляемого параметра, а по стрелкеPк – контролируемого. Точка А соответствует условиям контроля стандартного образца.

Амплитуда напряжения будет в небольшой степени зависеть от изменений подавляемого параметра Рп, если начало координат комплексной плоскости Uвн сместить в точку К, расположенную на нормалиNNк линии влияния подавляемого параметра в точке А, соответствующей ОК с номинальными параметрами. Это можно сделать введением компенсирующего сопротивления.

Действительно, если под влиянием подавляемого параметра конец вектора Uвн из точки А переместится в точку В, то разность векторовU_AиU_B приблизительно равна нулю:

Если же под влиянием контролируемого параметра конец вектора Uвн переместится из точки А в точку С, то изменение модулей этих векторов будет значительно:

,

где Sк – чувствительность ВТП к контролируемому параметру Рк.

– угол между векторами вносимого напряжения Рк и Рп.

UА- модуль вектора вносимого напряжения, соответствующий стандартному образцу.

Амплитудный способ двухпараметрового контроля целесообразно применять, когда годографы Uвн(Рп) близки к дугам концентрических окружностей.

Т.к. ΔUпропорциональноsinα, то наилучшее условия для выделения Рк с подавлением Рп будут иметь место при α=90˚.

Рис. Векторная диаграмма амплитудного способа выделения информации

2. Фазовый способ отстройки от мешающих факторов (рисунок ).

На рисунке изображена комплексная плотность вносимого напряжения. Дуги, ориентированные по стрелке Pп, есть линии подавляемого параметра, а по стрелкеPк – контролируемого. Точка А соответствует условиям контроля стандартного образца.

Фаза измеряемого напряжения мало зависит от изменений мешающего фактора Рп, если провести касательную к линии влияния подавляемого параметра в точке А, соответствующей условиям контроля стандартного образца, выбрать на ней точку К и сместить в неё начало координат комплексной плоскости вносимого напряжения Uвн.

Действительно, если под влиянием подавляемого параметра конец вектора Uвн из точки А переместится в точку В, то изменение угла ψ_В между этими векторами будет невелико. В тоже время, если под влиянием контролируемого параметра конец вектораUвн из точки А переместится в точку С, то изменение угла ψ_смежду этими векторами будет значительно.

Рис. Векторная диаграмма фазового способа выделения информации

Точку К целесообразно поместить в точку пересечения касательных к линиям влияния Рп.

Чувствительность прибора к Рк будет наибольшей если α→90˚.

3. Способ проекции вектора сигнала (амплитудно-фазовый способ).

Если через точку А, соответствующую условиям контроля стандартного образа, провести нормаль к линии влияния Рп, выбрать на ней точку К и поместить в неё начало координат комплексной плоскости напряжений, то проекция вектора сигнала на направление NNв малой степени будет зависеть от Рп.

4. Рис. Векторная диаграмма выделения информации способом проекции вектора сигнала (амплитудно-фазовый способ).

Чувствительность прибора к контролируемому параметру Рк будет определяться величиной приращения проекции ΔП:

Амплитудно-фазовый способ лучше всего применять в тех случаях, когда линии влияния Рп близки к параллельным прямым, а α между Рп и Рк близок к 90˚.

Способ проекции вектора сигнала нашел наибольшее применение в приборах для вихретокового контроля.