- •Оглавление
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 22
- •Часть II. Магнитный контроль 146
- •Часть III. Вихретоковый контроль 281
- •Часть I. Физические основы электромагнитного 6
- •Часть II. Магнитный контроль 96
- •Часть III. Вихретоковый контроль 213
- •От автора
- •Часть I. Физические основы электромагнитного контроля
- •1. Металлы – объекты электромагнитного контроля
- •Плоскость сдвига (с)
- •2. Электрические и магнитные поля в вакууме и веществе
- •2.1. Электрическое поле
- •2.2. Магнитное поле
- •Проводникам
- •2.3. Закон электромагнитной индукции
- •2.4. Система уравнений Максвелла
- •3. Ферромагнетизм
- •3.1. Поведение ферромагнетиков во внешних магнитных полях
- •Намагничивания
- •Коэрцитивной силы по индукции
- •И кобальта от температуры
- •3.2. Энергии ферромагнитного кристалла
- •Намагничивания вдоль кристаллографических осей.
- •3.3. Доменная структура ферромагнетиков
- •3.4. Процессы намагничивания
- •(Скачок Баркгаузена)
- •3.5. Зависимость магнитных свойств ферромагнетика от дефектов структуры
- •Рекордсмены магнитных материалов
- •3.6. Намагничивание магнетиков конечных размеров
- •3.7. Магнитные свойства тела и вещества
- •3.8. Магнитные цепи
- •(Для участка цепи) , (1.130) (для узла цепи) , (1.131)
- •Часть II. Магнитный контроль
- •4. Магнитная дефектоскопия
- •4.1. Граничные условия
- •4.2. Рассеяние магнитного потока дефектом сплошности
- •4.3. Намагничивание изделий
- •Полюсное намагничивание
- •Циркулярное намагничивание
- •Комбинированное намагничивание
- •Намагничивание переменными полями
- •Схемы размагничивания
- •4.4. Расчеты полей дефектов
- •Поля трещины
- •4.5. Mагнитопорошковая дефектоскопия
- •На высоте и
- •4.6. Индукционная дефектоскопия
- •4.7. Феррозондовый метод дефектоскопии
- •4.8. Магнитографическая дефектоскопия
- •Намагниченности ленты от поля (2)
- •4.9. Холловские и другие методы магнитной дефектоскопии
- •4.10. Магнитная толщинометрия
- •5. Магнитный структурно-фазовый анализ металлов и сплавов
- •5.1. Структурная чувствительность физико-механических свойств
- •Структурная чувствительность физико-механических свойств металлов
- •5.2. Контроль механических свойств изделий, упрочняемых холодной пластической деформацией
- •0,07 % От степени холодной пластической деформации
- •Деформированной феррито-перлитной стали с содержанием углерода 0,08 % от температуры отжига
- •5.3. Контроль качества термической обработки стальных изделий
- •От температуры закалки
- •От температуры отпуска
- •5.4. Контроль качества поверхностного упрочнения стальных изделий
- •Коэрцитиметра от относительных значений глубины закаленного слоя
- •5.5. Фазовый магнитный анализ
- •5.6. Устройства магнитного контроля структуры, состава и механических свойств материалов и изделий
- •Индукции деталей с большим коэффициентом размагничивания
- •Часть III. Вихретоковый контроль
- •6. Возбуждение вихревых токов. Скин-эффект.
- •7. Вихретоковый контроль. Вихретоковые преобразователи.
- •8. Сигнал втп. Обобщенный параметр контроля.
- •Сопротивлений витка с переменным током на проводящем полупространстве
- •9. Контроль цилиндрических объектов наружным проходным втп с однородным полем. Выбор наилучших условий контроля.
- •10. Вихретоковый контроль с помощью накладных преобразователей
- •11. Способы ослабления влияния мешающих параметров
- •12. Приборы вихретокового контроля
- •Заключение
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
8. Сигнал втп. Обобщенный параметр контроля.
Сигналом ВТП принято считать комплексную величину, состоящую в случае параметрического датчика из вносимого активного и индуктивного сопротивлений
, (3.56)
в случае трансформаторного датчика – из активной и реактивной составляющих вносимого напряжения
. (3.57)
При этом вносимыми называются приращения сопротивления или напряжения, вызванные внесением объекта контроля в электромагнитное поле преобразователя.
На рис. 3.14 приведена схема формирования сигнала вихретокового преобразователя, показывающая каким образом контролируемые параметры трансформируются в сигнал ВТП.
В принципе можно анализировать сигнал ВТП раздельно по составляющим. Однако общепринятым является рассмотрение сигнала как радиус-вектора на комплексной плоскости сопротивлений или напряжений.
Для получения обобщенных зависимостей сигнала от контролируемых параметров изделия принято использовать относительные (нормированные) величины. Так, например, расстояние между катушкой параметрического датчика и поверхностью объекта (т.е. зазор) можно характеризовать нормированной величиной , где- расстояние между ВТП и ОК;- диаметр эквивалентного контура вихревых токов в объекте, практически совпадающий с диаметром катушки ВТП. Такая нормировка обусловлена тем, что глубина проникновения вихревых токов в объект и степень влияния зазора на сигнал зависят от размеров ВТП.
Рис. 3.14. Схема влияния свойств изделия на сигнал ВТП
Для круглого накладного преобразователя при нулевом зазоре (датчик на поверхности контролируемого изделия) величина практически равна диаметру обмотки возбуждения вихретокового преобразователя. При появлении зазора, т.е. при удалении датчика от объекта, значениеменяется. При различных значениях расстоянияэквивалентного витка обмотки возбуждения до изделия диаметр эквивалентного контура вихревых токов можно приближенно вычислить по формуле:
, (3.58)
где – средний диаметр накладного параметрического датчика или обмотки возбуждения накладного трансформаторного датчика. На практике можно принимать, что не вносит значительных погрешностей в оценки сигнала ВТП, поскольку накладной датчик выполняется таким образом, чтобы отношение высоты его обмоток к среднему диаметру было минимальным, а в процессе контроля датчик на изделии размещают с минимальным зазором.
Для проходного преобразователя, охватывающего цилиндрический объект контроля (проволока, труба и т. д.), величина практически равна внешнему диаметру контролируемого объекта, поскольку вихревые токи концентрируются у его поверхности.
Аналогично вводят и другие нормированные характеристики. Зазор между объектом и обмоткой параметрического проходного преобразователя учитывает коэффициент заполнения , равный отношению площади поперечного сечения ОК к площади поперечного сечения обмотки: при контроле прутка; шара; трубы. Для трансформаторного ВТП коэффициент заполнения равен отношению площади поперечного сечения ОК к площади поперечного сечениянаименьшей (по площади) обмотки. Толщина () листа или стенки трубы в относительных единицах записывается как.
Для получения общих закономерностей нормируют также составляющие сигнала, причем иделят на, аиделят на начальное напряжениена разомкнутой измерительной обмотке ВТП в свободном пространстве (т.е. при отсутствии вблизи ВТП электропроводящих или ферромагнитных объектов). Таким образом, нормированные (относительные) составляющие сигнала:
и - для параметрического ВТП;
и - для трансформаторного ВТП.
При решении ряда задач вихретокового контроля была установлена зависимость сигналов различных ВТП от переменной, учитывающей свойства материала изделия (,) и условия контроля (частоту тока возбуждения), а также зависящей от радиуса контура вихревых токов в объекте контроля (). Эта переменная была названаобобщенным параметром вихретокового контроля:
. (3.59)
Кроме указанных в (3.59) переменных и зазора на сигнал ВТП оказывают влияние размеры и форма ОК, сплошность и другие параметры.
Зависимость сигнала от удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости материала ОК, от размеров и формы ОК, его сплошности и других параметров представляет собой сложную комплексную функцию. Нормированные сигналы параметрического и трансформаторного ВТП выражаются уравнениями
; (3.60)
. (3.61)
Влияние каждого параметра на сигнал изображается графиком на комплексной плоскости сопротивлений (,) для параметрического ВТП или на плоскости напряжений (,) - для трансформаторного преобразователя. Значения одного из влияющих параметров (или, выраженные через значения обобщенного параметра, зазор, сплошность и т. д.) указывают непосредственно на линии графика, которую называют годографом.Годограф представляет собой геометрическое место концов вектора напряжения или сопротивления на комплексной плоскости ВТП, полученное при изменении электропроводности, магнитной проницаемости, зазора, размеров ОК, других влияющих параметров или образованных из них обобщенных величин.
Рис. 3.15. Изменение нормированных вносимых активного и индуктивного