Основні технічні дані

1. Діапазон вимірювання товщиноміра 0÷200 або 100÷1000мкм;

2. Границі основної допустимої похибки, мкм, не більше:

• по шкалі 0-200 мкм ± (2+0,06h);

• по шкалі 100-1000 ± (10+0,06h), де h – номінальне значення товщини, мкм;

3. Границі додаткової похибки при зміні температури від +10 до +35 ºС, мкм, не більше:

• по шкалі 0-200 мкм ± (2+0,06h);

• по шкалі 100-1000 ± (10+0,06h), де h – номінальне значення товщини, мкм;

4. Тривалість неперервної роботи, год, не менше 2.

5. Габаритні розміри, мм, не більше:

• блоку обробки інформації 80х50х40;

• перетворювача 15х50.

6. Маса, кг, не більше:

• блока обробки інформації 0,25;

• перетворювача 0,1.

Принцип роботи приладу базується на вимірюванні ЕРС, яка наводиться на виході перетворювача. Величина ЕРС обернено пропорційна товщині покриття. Блок обробки інформації перетворює ЕРС у постійний струм, який подається на стрілковий індикатор. Відхилення стрілки на індикаторі блоку обробки інформації пропорційне до товщини покриття.

Прилад складається з перетворювача і блока обробки інформації. Прилад має дві шкали: 0-200 мкм і 100-1000 мкм. Живлення приладу здійснюється від батареї сухих елементів номінальною напругою 1.5±0,1 В.

6.2.2 Правила експлуатації

Підготовка приладу до роботи

Перед початком вимірювання необхідно відкрити нижню кришку, встановити в прилад батарею типу АА 1,5 В і закрити нижню кришку.

Використання приладу

Робота по шкалі 0-200 мкм.

Перед початком вимірювань потрібно провести калібровку приладу, для чого необхідно встановити нижню межу вимірювання шляхом:

• встановити перетворювач на зразок контрольованої деталі без покриття нормально до поверхні;

• поворотом регулюючого гвинта «нуль» встановити стрілку індикатора на відмітку «0».

- встановити верхню межу вимірювання шляхом:

• покласти міру товщини 200 мкм на зразок контрольованої деталі без покриття;

• встановити перетворювач на міру товщини 200 мкм нормально до поверхні;

• регулюючим гвинтом «КАЛІБР» встановити стрілку індикатора на відмітку 200 мкм по шкалі 0-200 мкм.

Після проведення калібрування можна починати вимірювання.

Робота по шкалі 100-1000 мкм.

Перед початком вимірювань потрібно провести калібрування приладу, для чого необхідно встановити нижню межу вимірювання шляхом:

• покласти міру товщини 100 мкм на зразок контрольованої деталі без покриття;

• встановити перетворювач на міру товщини 100 мкм нормально до поверхні;

• поворотом регулюючого гвинта «нуль» встановити стрілку індикатора на відмітку «100» по шкалі 100-1000 мкм.

- встановити верхню меду вимірювання шляхом:

• покласти міру товщини 1000 мкм на зразок контрольованої деталі без покриття;

• встановити перетворювач на міру товщини 1000 мкм нормально до поверхні;

• регулюючим гвинтом «КАЛІБР» встановити стрілку індикатора на відмітку 1000 мкм.

Після проведення калібровки можна почати вимірювання.

Загоряння світлодіода біля напису «БАТ» свідчить про розряд батареї і необхідності її заміни.

6.3 Необхідні прилади та устаткування

6.3.1 Електромагнітний товщиномір „Константа МК1"

6.3.2 Набір взірцевих мір товщини 100 і 1000 мкм.

6.3.3 Феромагнітний зразок основи.

6.3.4 Набір контрольованих кусків поліетиленових плівок різної товщини.

6.3.5 Набір контрольованих пофарбованих феромагнітних лластин.

6.3.6 Штангенциркуль.

6.4 Порядок виконання роботи

6.4.1 Ознайомитись з будовою і конструктивними особливостями товщиноміра Константа МК1 використовуючи його паспорт і технічний опис.

6.4.2 Здійснити підготовку товщиноміра до роботи згідно його інструкції з експлуатації.

6.4.3 Виконати настроювання режиму вимірювання товщиноміра згідно його паспорту для діапазону вимірювання 0-200 мкм.

6.4.4 Виміряти товщину покриття вказаного викладачем контрольованого виробу в тринадцяти точках по всій його поверхні і результати занести в протокол довільної форми.

6.4.5 Повторити операції п.п. 6.4.3 і 6.4.4 для інших контрольованих виробів і діапазону вимірювання 100 - 1000 мкм.

6.4.6 Побудувати за експериментальними даними градуювальну характеристику товщиноміра, використовуючи для цього набір кусків поліетиленових плівок і штангенциркуль.

6.5 Обробка результатів, їх аналіз і висновки.

6.5.1 Обробка результатів досліджень зводиться до обчислення середнього значення товщини покриття кожного контрольованого виробу і середнього квадратичного значення результатів вимірювань.

6.5.2 За результатами досліджень у довільній формі подати аналіз отриманих результатів і письмові висновки до виконаної роботи з конкретизацією висновків стосовно різних об'єктів контролю і стосовно різних режимів роботи товщиноміра

6.6 Форма звітності з лабораторної роботи.

Звіт про виконану роботу повинен містити:

6.6.1 Назву лабораторної роботи, її мету і перелік використовуваного обладнання.

6.6.2 Порядок виконання роботи.

6.6.3 Заповнений протокол результатів контролю (довільної форми).

6.6.4 Побудувати градуювальну характеристику товщиноміра;

6.6.5 Аналіз отриманих результатів і висновки до виконаної роботи.

6.7 Контрольні запитання для підготовки до лабораторнії роботи.

6.7.1 Охарактеризуйте призначення і принцип дії товщиноміру “Константа МК1”.

6.7.2 Зобразіть блок-схему товщиноміра “Константа МК1” і проаналізуйте її.

6.7.3 Сформулюйте конструктивні особливості товщиноміра “Константа МК1”.

6.7.4 В чому полягає суть підготовки до роботи і настроювання товщиноміра і як їх здійснюють?

6.7.5 Які особливості калібрування товщиноміра для діапазону 0 - 200 мкм?

6.7.6 Які особливості калібрування товщиноміра для діапазону 100 - 1000 мкм?

6.7.7 Запишіть і охарактеризуйте формулу дня знаходження границі основної допустимої похибки товщиноміра.

6.7.8 Запишіть і охарактеризуйте формулу для визначення доповнюючої похибки товщиноміра.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №7

ВИВЧЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ І ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНІТНОГО ТОВЩИНОМІРА МТ-41НЦ-М

Мета роботи: Вивчити принцип дії, будову, область застосування і технічні характеристики магнітного товщиноміра МТ – 41НЦ-М. Набути практичних навиків роботи з товщиноміром.

7.1 Програма роботи.

7.1.1 Отримання у викладача допуску до виконання роботи, який передбачає перевірку наявності письмової домашньої підготовки, а також перевірку засвоєння основних теоретичних положень, необхідних для виконання роботи.

7.1.2 Отримання вказівок викладача стосовно виконання конкретної роботи, а також вхідних даних для її проведення.

7.1.3 Виконання лабораторної роботи згідно порядку, поданого в розділі 7.4 методичних вказівок до цієї роботи.

7.1.4. Захист лабораторної роботи, який передбачає подання письмового звіту про її виконання з поясненнями студента до отриманих результатів згідно запитань викладача.

7.2. Основні теоретичні положення.

7.2.1 Призначення товщиноміра

Товщиномір магнітний МТ-41НЦ - М призначений для вимірювання товщини немагнітних струмопровідних і неструмопровідних покрить, які нанесені на основу із феромагнітних (конструкційних, інструментальних і кулькопідшипникових сталей.

Товщиномір МТ-41НЦ-М характеризується діапазоном вимірювання товщини покрить від 0,004 мм до 2,0 мм;

Індикація результатів вимірювання – цифрова. Кількість числових розрядів – три.

Товщиномір може бути використаний у цехових і лабораторних умовах і за умовами експлуатації у приміщеннях, які відносяться до групи В4 за ГОСТ 12997-76:

1. температура навколишнього повітря від плюс 5 °С до плюс 50 °С;

2. відносна вологість навколишнього повітря до 80% при температурі плюс 35 °С;

3. атмосферний тиск ( 84-106,7 ) кПа.

Діапазон вимірювання товщиноміра МТ-41НЦ-М від 0,004 мм до 2,0 мм розділений на наступні піддіапазони:

І піддіапазон – з межами вимірювання від 4 мкм до 22 мкм;

ІІ піддіапазон – з межами вимірювання від 20 мкм до 220 мкм;

ІІІ піддіапазон – з межами вимірювання від 0,2 мм до 2 мм;

Границя допустимої основної похибки не повинна перевищувати, мкм:

0,05х + 1,0

де х – вимірюване значення.

Вказані значення границі допустимої основної похибки забезпечуються за умов:

• шорсткість поверхні основи не більше Ra 1,25 мкм на піддіапазоні І; не більше Rz 20 мкм на ІІ і ІІІ піддіапазонах;

• товщина феромагнітної основи не менше 2 мм;

• відстань від центру перетворювача до краю основи не менше 13 мм;

• температура навколишнього повітря (20 ± 5) ºС;

• радіус кривизни контрольваної поверхні не менше 30 мм;

• настроювання по зразку основи, яка виготовлена із матеріалу тієї ж марки сталі, що і контрольований виріб.

Границя допустимої додаткової похибки товщиноміра при зміні температури навколишнього повітря від нормальної для будь-якої температури в межах робочого інтервалу температур на кожні 10 ºС зміни температури повинна бути не більше 0,5 границі допустимої похибки.

Границя допустимої додаткової похибки, зумовленої зміною мережевої напруги живлення в межах ( ) В або ( ) В повинна бути не більшою 0,5 границі допустимої основної похибки.

Товщиномір здійснює розбраковування контрольованих виробів по перевищенню товщини покриття від встановлених меж. Наявність браку при виході товщини покриття за встановлені межі розбраковування фіксується за допомогою світлових індикаторів, розміщених на передній панелі. Похибка встановлення меж розбраковування не повинна перевищувати подвійної границі допустимої основної похибки.

7.2.2 Будова і принцип роботи товщиноміра

Принцип роботи товщиноміна базується на реєстрації ЕРС в сигнальній обмотці перетворювача, яка виникає внаслідок зміни магнітного опору в колі: перетворювач-феромагнітний матеріал.

Напруга з сигнальної обмотки перетворювача поступає в електронну схему товщиноміра, на виході якої ввімкнений трьохрозрядний цифровий індикатор. Покази цифрового індикатора є мірою відстані від робочого торця перетворювача до феромагнітної основи, тобто мірою товщини немагнітного покриття.

У звязку з тим, що передавальна характеристика вхідного перетворювача нелінійна, для отримання цифрової форми відліку необхідне попереднє перетворення за законом, оберненим до початкової функції.

Виходячи з цього, в суть роботи товщиноміра закладений принцип лінійно-кускової апроксимації, який дозволяє подати будь-яку функцію у виді прямокутних відрізків між вузлами апроксимації, в яких вимірюється нахил апроксимуючої прямої.

Блок-схема товщиноміра приведена на рисунку 7.1.

Приріст вихідного сигналу перетворювача, який є нелінійною залежністю від товщини покриття Тх, потрапляє на вхід блока обробки сигналу (БОС). Вихідна напруга постійного струму цього блоку є також нелінійною залежністю:

U=f(Tx) (7.1)

де: U – напруга, В; f(Tx) – функція від товщини, мкм.

Перетворення цієї напруги в кількість імпульсів, яка підраховується блоком індикаторів, відбувається наступним чином.

З виходу блока обробки сигналу напруга подається на вхід блоку аналого-цифрового перетворювача (АЦП), функціональна схема якого зображена на рисунку 7.2.

Рисунок 7.1 – Блок-схема товщиноміра МТ-41НЦ-М

Рисунок 7.2 – Функціональна схема блоку АЦП

До складу блока АЦП входять підсилювач постійного струму (ППС), керований генератор пилоподібної напруги (ГПН), компаратор Uвх, компаратор «0», генератор імпульмів рахунку, формувач тактових імпульсів.

Блок призначений для перетворення аналогового сигналу в набір імпульсів.

Перетворювач товщиноміра складається з двох індуктивно зв’язаних між собою котушок, які мають спільне осердя і яке виконане з феромагнітного матеріалу.

Первинна обмотка перетворювача складається із одної котушки і живиться від генератора синусоїдальної напруги частотою 200 Гц.

Вторинна обмотка перетворювача має дві однакові котушки, розміщені симетрично в первинній і ввімкненій диференціально (зустрічно). Таке включення зводить до мінімального значення початкового розбалансу перетворювача при достатньому віддаленні його від феромагнітної основи і збільшує чутливість перетворювача при наближенні його до основи.

Феромагнітне осердя потрібне для локалізації електромагнітного перетворювача.

При наближенні робочого кінця осердя до феромагнітного металу симетрія розподілу магнітного потоку по довжині стержня порушується, напруга на обмотці, яка розміщена ближче до робочого кінця стрижня, збільшується, внаслідок чого з’являється напруга розбалансу вимірювальних обмоток. Величина розбалансу, тобто сигнал, залежить від відстані до феромагнітного металу, який визначається вимірюваною товщиною покриття. Таким чином формуються сигнал перетворювача.

Блок обробки сигналу (БОС) складається з генератора напруги прямокутної форми, фільтра низьких частот, підсилювача потужності і каналу обробки сигналу, який являє собою підсилювач низької частоти, синхронний детектор, підсилювач постійного струму, а також два компаратори розбраковки «+» і «-».

Блок управління крутизною (БУК) призначений для формування керуючої опорної напруги Eоп генератора пилоподібної напруги (ГПН).

7.2.3 Підготовка товщиноміра до роботи

Перед ввімкненням після транспортування товщиномір необхідно витримати в нормальних умовах не менше 3 год.

Установіть перемикач МЕРЕЖА-БАТ в потрібне положення. При роботі від мережі установіть перемикач напруги мережі 220/36 В, який розміщений на задній панелі товщиноміра, в положення щодо напруги живлення мережі змінного струму 50 Гц.

Заземліть корпус товщиноміра через гніздо , розташоване на задній панелі товщиноміра.

При роботі від мережі підключіть шнур мережевого живлення товщиноміра до мережі.

Включіть товщиномір, натисканням кнопки ВКЛ на передній панелі товщиноміра. При цьому повинен засвітитись індикатор ОТСУТСВИЕ ИЗМЕРЕНИЙ. Цифрові індикатори не мають світитись при положенні перетворювача в повітрі і ввімкненій кнопці піддіапазону.

Дайте товщиноміру прогрітись впродовж 3 хв.

Підготуйте зразок основи і міри товщини (0,020 мм, 0,22 мм, 0,50 мм, 1,00 мм, 1,50 мм, 2,00 мм, 2,50 мм, 12,00 мм) для налаштування товщиноміра.

7.2.4 Порядок роботи з товщиноміром

Перемикач ПРЕДЕЛЫ ИЗМЕРЕНИЙ встановіть у положення, яке відповідає передбачуваній товщині покриття, яке вимірюється.

Встановіть перетворювач на міру товщини Ан ±0,05Ан, яка відповідає початку піддіапазону вимірювання Ан або близьку до неї, яка розміщена на феромагнітному зразку основи з шорсткістю поверхні не більше Ra 1,25 мкм (на І піддіапазоні перетворювач встановлюється на зразок основи). Матеріал зразка основи повинен відповідати матеріалу основи контрольованого виробу. Відстань від центру перетворювача до краю зразка основи повинна бути не менше 13 мм.

При роботі на І піддіапазоні, повертаючи ручку НИЖНИЙ, встановіть на цифрових індикаторах нульові покази на межі появи одиниці молодшого розряду. При цьому індикатор ОТСУТСВИЕ ИЗМЕРЕНИЙ не повинен засвічуватись.

При роботі на ІІ і ІІІ піддіапазонах, повертаючи ручку НИЖНИЙ, встановіть покази індикатора, які відповідають використовуваній мірі товщини. Допустиме відхилення при встановленні не повинна перевищувати ±2 одиниці молодшого розряду.

Встановіть перетворювач на міру товщини, яка відповідає верхній межі даного піддіапазону товщиноміра Ак або близьку до неї (0,020 мм, 0,22 мм, 0,50 мм, 1,00 мм, 1,50 мм, 2,00 мм, 2,50 мм, 12,00 мм) і розміщену на зразку основи.

Повертаючи ручку ГРУБО і ПЛАВНО, встановіть на цифрових індикаторах значення, яке відповідає товщині встановленої міри. Допустиме відхилення при встановленні ±2 одиниці молодшого розряду.

Встановлення меж піддіапазонів за методикою, приведеною вище, необхідно проводити декілька разів до повного співпадання показів товщині встановленої міри. Різниця показів товщиноміра від товщини мір на двох кінцях піддіапазонів не повинно перевищувати 2-х одиниць молодшого розряду.

При переході на інший піддіапазон вимірювань, а також при зміні матеріалу основи, необхідно проводити перелаштування товщиноміра за методикою, приведеною вище.

Примітка. При відсутності зразка основи із заданого матеріалу, дозволяється проводити налаштування приладу за методикою, викладеною вище, безпосередньо на робочій основі, попередньо підготувавши площину діаметром не менше 30 мм із шорсткістю не більше Rz 20 і радіусом кривизни не менше 30 мм.

При необхідності здійснювати розбраковування контрольованих виробів після виконання налаштування товщиноміра, натисніть кнопку РАЗБРАКОВКА ВКЛ.

Встановлення меж розбраковки необхідно здійснювати за спеціальними мірами товщини, виготовленими і атестованими відомчою метрологічною службою. Можна використати безпосередньо одну із деталей контрольованої партії з відповідною товщиною покриття, яка також пройшла відомчу метрологічну атестацію.

При проведенні розбраковування установіть перетворювач на вказану міру, переконайтесь, що покази індикатора відповідають даній товщині покриття. Повертаючи ручку РАЗБРАКОВКА + (або РАЗБРАКОВКА -) добийтесь такого її положення, щоб індикатор БРАК + (або, відповідно, БРАК -) знаходився на межі свічення і загасання.

Установіть перетворювач на контрольовану ділянку виробу і після установлення показів проведіть відлік вимірюваної товщини покриття по цифровому індикатору і визначте наявність браку за індикаторами БРАК + і БРАК -.

7.3 Необхідні прилади та устаткування.

7.3.1 Магнітний товщиномір МТ-41НЦ-М.

7.3.2 Набір взірцевих мір товщини згідно документації Иа7.858.013.

7.3.3 Феромагнітний зразок основи.

7.3.4 Набір контрольованих кусків поліетиленових плівок різноїтовщини.

7.3.5 Набір контрольованих пофарбованих феромагнітних пластин.

7.3.6 Штангенциркуль.

7.4 Порядок виконання роботи.

7.4.1 Ознайомитися з будовою і конструктивними особливостями товщиноміра МТ-41НЦ-М, використовуючи його паспорт Иа2.778.221.ПС.

7.4.2 Здійснити підготовку товщиноміра до роботи згідно його інструкції по експлуатації.

7.4.3 Виконати настроювання режиму вимірювання товщиноміра згідно його паспорту, для вказаного викладачем контрольованого виробу.

7.4.4 Виміряти товщину покриття виробу в десяти точках по всій його поверхні і результати занести в протокол довільної форми.

7.4.5 Повтор операцій п.п. 7.4.3. і 7.4.4. для інших контрольованих виробів.

7.4.6 Вивчити роботу товщиноміра в режимі розбракування, використовуючи його паспорт і набір взірцевих мір товщини.

7.5 Обробка результатів, їх аналіз і висновки.

7.5.1 Обробка результатів досліджень зводиться до обчислення середнього значення товщини покриття кожного контрольованого виробу і середнього квадратичного значення результатів вимірювань.

7.5.2 За результатами досліджень у довільній формі подати аналізотриманих результатів і письмові висновки до виконаної роботи.

7.6 Форма звітності лабораторної роботи

Звіт про виконану роботу повинен містити:

7.6.1 Назву лабораторної роботи, її мету і перелік використовуваного обладнання.

7.6.2 Порядок виконання роботи.

7.6.3 Заповнений протокол результатів контролю (довільної форми).

7.6.4 Аналіз отриманих результатів і висновки до виконаної роботи.

7.7. Контрольні запитання для підготовки до лабораторної роботи.

7.7.1 Охарактеризуйте призначення, принцип дії і блок-схему товщиноміра МТ-41НЦ-М.

7.7.2 Проаналізуйте функціональну схему блоку АЦП товщиноміра і сформулюйте конструктивні особливості товщиноміра.

7.7.3 В чому полягає суть настроювання товщиноміра і як його здійснюють?

7.7.4 Яке призначення режиму роботи "розбраковка" товщиноміра і як його здійснюють?

7.7.5 Чи впливають геометричні розміри шорсткість поверхні основи контрольованих зразків на результати вимірювань і чому?

СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Приборы неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник. В 2-х книгах. Кн.2 / Под ред. В.В.Клюева. – М.: Машиностроение, 1986. – 352с.

2. Герасимов В.Г. и др. Методы и приборы електромагнитного контроля промышленных изделий. – М.: Энэргоатомиздат, 1983. – 272с.

3. Неразрушающий контроль металлов и изделий: Справочник / Под ред. Г.С.Самойлова. – М.: Машиностроение, 1976. – 456с.

4. Електричні вимірювання електричних та неелектричних величин/ За ред. Є.С.Поліщука. – К.:Вища школа, 1978. – 352с.

5. Немцев Ю.Н. Расчет котушек индуктивности. – М.: Машиностроение, 1980. – 135с.