ЛБ ВТ толщин_дефект_электропр. Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине "Электромагнитный контроль и диагностика"
 Скачать 2.71 Mb.
|
 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»  Инженерная школа неразрушающего контроля и безопасности УТВЕРЖДАЮ: Директор ИШНКБ ______________ Д.А. Седнев “_____”______________ 2021 г. ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ВНОСИМОГО НАПРЯЖЕНИЯ НАКЛАДНОГО ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОТ СВОЙСТВ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕГО ОБЪЕКТА Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине “Электромагнитный контроль и диагностика” ТОМСК 2021 Лабораторная работа Исследование функциональных зависимостей вносимого напряжения накладного вихретокового преобразователя от свойств электропроводящего объекта Краткие сведения из теории. Методы вихретокового контроля основаны на возбуждении в электропроводящих объектах переменным магнитным полем вихревых токов и зависимости параметров этих токов от свойств объекта. Параметры вихревых токов – амплитуда, фаза, пространственное распределение зависят от геометрических размеров, формы и структурных особенностей электропроводящего объекта, электромагнитных характеристик материала, взаиморасположения объекта и источника возбуждающего магнитного поля, частоты и амплитуды тока возбуждения. В качестве источника переменного магнитного поля в большинстве случаев используется обмотка с переменным электрическим током (обмотка возбуждения, ток возбуждения). Измерительная информация о параметрах вихревых токов может быть получена путем измерения характеристик их магнитного поля с помощью дополнительной измерительной обмотки (трансформаторное измерительное преобразование), либо с помощью той же обмотки, что используется для возбуждения магнитного поля (параметрическое измерительное преобразование).  В случае трансформаторного преобразования (рис. 1а) выходным электрическим сигналом, отражающим свойства электропроводящего объекта, является комплексное электрическое напряжение  измерительной обмотки. В случае параметрического преобразования (рис. 1б) электрическим сигналом, отражающим свойства электропроводящего объекта, является комплексное электрическое сопротивление  обмотки индуктивности. В дальнейшем будем рассматривать только трансформаторный вариант вихретокового измерительного преобразователя (ВТП), используемый в данной работе.Устройство, состоящее из одной или нескольких обмоток, предназначенных для возбуждения в объекте контроля вихревых токов и преобразования зависящего от параметров объекта электромагнитного поля в сигнал преобразователя, называется вихретоковым преобразователем (ВТП). По рабочему положению относительно объекта измерения (контроля) ВТП делят на проходные, накладные и комбинированные. Составные элементы накладных преобразователей располагаются с одной стороны объекта измерения. Проходные преобразователи в процессе измерения либо охватывают объект снаружи (наружные проходные), либо помещаются внутри объекта (внутренние проходные), либо погружаются в жидкий объект (погружные). Комбинированные преобразователи представляют собой конструкцию из накладных и проходных преобразователей. Особую разновидность представляют собой экранные преобразователи, отличающиеся тем, что их составные элементы, создающие и воспринимающие физическое поле, разделены контролируемым объектом. По характеру зависимости выходного сигнала первичного измерительного преобразователя от преобразуемого параметра объекта измерения различают абсолютный и дифференциальный измерительные преобразователи. Выходной сигнал абсолютного измерительного преобразователя определяется абсолютным значением преобразуемого параметра объекта измерения (термин абсолютный здесь используется в значении безотносительный, безусловный). Термин дифференциальный происходит от английского different различный, разностный. Условно можно считать, что дифференциальный измерительный преобразователь состоит из двух однотипных абсолютных преобразователей, на которые преобразуемая величина воздействует по-разному, а результирующий выходной сигнал определяется разностью выходных сигналов отдельных преобразователей. Дифференциальные измерительные преобразователи, а также дифференциальное включение отдельных абсолютных измерительных преобразователей используют для корректировки функции преобразования (в том числе с целью обеспечения нулевого значения выходного сигнала при нулевом значении преобразуемого параметра, повышения линейности функции преобразования), а также компенсации влияния на результат преобразования какого либо мешающего фактора. При трансформаторном преобразовании напряжение измерительной обмотки (рис. 1а) обусловлено не только магнитным полем вихревых токов, но и непосредственно возбуждающим магнитным полем обмотки возбуждения. Составляющая напряжения измерительной обмотки, обусловленная непосредственным действием возбуждающего магнитного поля, называется начальным напряжением ВТП  . Составляющая напряжения измерительной обмотки, обусловленная действием магнитного поля вихревых токов, называется вносимым напряжением ВТП  . Таким образом: . (1)Отсчет сдвига фаз комплексных напряжений осуществляется от фазы тока возбуждения. Таким образом, вектор тока возбуждения на комплексной плоскости совпадает по направлению с действительной осью. Направление вектора начального напряжения на комплексной плоскости для идеального трансформаторного ВТП и большинства реальных преобразователей совпадает с направлением мнимой оси.Для исключения влияния на результат трансформаторного преобразования амплитуды тока возбуждения нормируют по начальному напряжению: (2)где  относительное вносимое напряжение.Реакцию трансформаторного вихретокового преобразователя на возбуждаемые в электропроводящем объекте вихревые токи изображают на комплексной плоскости  точкой, координаты которой соответствуют координатам конца вектора , а проекции на оси координат – действительной  и мнимой  составляющим относительного вносимого напряжения.В случае необходимости комплексные составляющие относительного вносимого напряжения могут быть преобразованы в его амплитуду  и фазу : (3)Зависимость комплексных составляющих относительного вносимого напряжения от геометрических и электромагнитных параметров проводящего объекта наиболее удобно представить с помощью годографов. Годограф относительного вносимого напряжения линия на комплексной плоскости, вычерчиваемая концом вектора относительного вносимого напряжения при изменении какого-либо геометрического или электромагнитного параметра проводящего объекта, либо частоты тока возбуждения. На рис. 2 показаны годографы относительного вносимого напряжения вихретокового преобразователя, расположенного над электропроводящим немагнитным полупространством (листом либо пластиной, толщина которой значительно превосходит глубину проникновения электромагнитного поля) от изменения удельной электрической проводимости материала , частоты тока возбуждения , зазора h между обмотками и поверхностью объекта. При этом принималось, что обмотка возбуждения и измерительная обмотка имеют одинаковый радиус R, малое поперечное сечение и расположены настолько близко друг к другу, что можно считать расстояние от них до поверхности объекта одинаковым. Поскольку ряд влияющих параметров оказывает одинаковое влияние на величину , то это дает возможность объединить их в один обобщенный параметр  .Все годографы рис. 2 находятся только в четвертом квадранте комплексной плоскости, что характерно для всех случаев взаимодействия возбуждающего магнитного поля с немагнитными электропроводящими объектами. Годографы от изменения для разных значений зазора h показаны на рисунке сплошными линиями. С увеличением (эквивалентно увеличению R, , ) и фиксированном значении h вектор вносимого напряжения описывает своим концом некоторую гладкую кривую, начинающуюся в начале координат и заканчивающуюся на мнимой оси. Таким образом, при возрастании происходит монотонное увеличение как амплитуды, так и фазы (сдвига фаз между напряжением и током) относительного вносимого напряжения. С увеличением зазора наблюдается монотонное уменьшение амплитуды относительного вносимого напряжения по закону близкому экспоненциальному. При этом фаза относительного вносимого напряжения изменяется незначительно. Соответственно годографы от изменения зазора представляют собой линии, близкие прямым (показаны на рисунке штрихпунктирными линиями). Таким образом, анализ приведенных на рис. 2 зависимостей показывают, что вихретоковое измерительное преобразование может быть использовано для бесконтактного измерения удельной электрической проводимости материала и непроводящего зазора между электропроводящим листом и вихретоковым преобразователем (например, для измерения толщины непроводящих покрытий на электропроводящих основаниях).    На рис. 3 показаны годографы относительного вносимого напряжения вихретокового преобразователя, имеющего такие же, как и в предыдущем случае обмотки и расположенного над электропроводящей немагнитной пластиной (листом) от изменения толщины пластины t. Зазор h между обмотками и поверхностью объекта в данном случае принимался равным нулю. Сплошной линией показан годограф от изменения обобщенного параметра для предельного случая t , а штрихпунктирной – для случая t 0. Годографы от изменения t в интервале 0…, показанные на рисунке пунктирными линиями, лежат в области комплексной плоскости, ограниченной вышеназванными линиями. Анализ этих годографов показывает, что при увеличении толщины пластины наблюдается возрастание амплитуды и сдвига фаз относительного вносимого напряжения . Зависимости от толщины пластины амплитуды и фазы относительного вносимого напряжения  и (t) имеют монотонный характер до значений толщины пластины, соизмеримых с глубиной проникновения электромагнитного поля. Это говорит о принципиальной возможности использования вихретокового преобразования для измерения толщины немагнитных пластин и листов. При этом частота тока возбуждения должна выбираться из условия превышения глубины проникновения электромагнитного поля максимального значения измеряемой толщины.На рис. 4 показаны годографы относительного вносимого напряжения вихретокового преобразователя, расположенного над электропроводящим ферромагнитным полупространством, от изменения удельной электрической проводимости материала , частоты тока возбуждения , магнитной проницаемости материала r. Сплошными линиями показаны годографы для предельных случаев r=1 (немагнитный материал) и r (материал с сильно выраженными магнитными свойствами). Годографы от изменения rв интервале 1…, показанные на рисунке штрихпунктирными линиями, лежат в области комплексной плоскости, ограниченной вышеназванными линиями. Характерное отличие годографов рис. 4 для ферромагнитного объекта от годографов для немагнитных объектов заключается в том, что их большая часть лежит в первом квадранте комплексной плоскости. При увеличении удельной электрической проводимости материала наблюдается монотонное изменение фазы от 90 до 90, а при увеличении относительной магнитной проницаемости r– монотонное увеличение амплитуды . Такой характер функциональных зависимостей () и  говорит о возможности использования вихретокового измерительного преобразования для измерения как электрических, так и магнитных характеристик ферромагнитных объектов.Благодаря физическим особенностям возбуждения и пространственного распределения индуцируемых в электропроводящем объекте вихревых токов, вихретоковое измерительное преобразование позволяет получать измерительную информацию о наличии и характеристиках структурных неоднородностей поверхностного слоя объекта. Таковыми неоднородностями могут быть, например области объекта с отличающимися от других электрическими и магнитными свойствами материала, включения из непроводящего и слабо проводящего материала, различные поры и трещины. На рис. 5 иллюстрируется взаимодействие магнитного поля круглой обмотки с электропроводящей пластиной, имеющей прорезь (дефект). Возбуждаемые в поверхностном слое пластины вихревые токи в случае расположения прорези под обмоткой возбуждения вынужденно обтекают это препятствие. На рисунке схематично показана форма контура вихревых токов. Н  аличие прорези вызывает, таким образом, изменение размеров и формы контуров вихревых токов по сравнению с контурами этих токов на соседних бездефектных участках поверхности объекта, а это в свою очередь приводит к изменению вносимого напряжения измерительной обмотки  .На рис. 6 показаны годографы приращения относительного вносимого напряжения  от изменения глубины s, длины l и глубины залегания d плоского прямоугольного дефекта (непроводящего включения) в поверхностном слое немагнитного полупространства (пластины, толщина которой значительно превосходит глубину проникновения электромагнитного поля). Принималось, что радиусы обмотки возбуждения и измерительной обмотки имеют одинаковый радиус R, малое поперечное сечение и расположены вплотную друг к другу непосредственно над дефектом на расстоянии  от поверхности пластины. Значение обобщенного параметра  принималось равным трем. При данных условиях максимальное значение амплитуды вызываемого дефектом приращения относительного вносимого напряжения  соответствует случаю, когда l (длина дефекта значительно превосходит размеры обмоток), s (глубина дефекта превышает радиус обмоток), а d 0 (дефект выходит на поверхность пластины). При уменьшении длины l и глубины s дефекта, а также увеличении глубины его залегания d амплитуда снижается.Таким образом, вихретоковое преобразование позволяет не только установить наличие дефекта, но и получить информацию о его геометрических параметрах. Контрольные вопросы. В чем заключается причина возникновения и каков характер пространственного распределения вихревых токов в электропроводящем объекте, находящемся в переменном магнитном поле? Каков характер зависимости амплитуды, фазы и пространственного распределения вихревых токов от частоты тока возбуждения, взаимного расположения обмотки и электропроводящего объекта, электромагнитных параметров материала объекта и особенностей его структуры? Что такое начальное и вносимое напряжения трансформаторного вихретокового измерительного преобразователя? Что такое годографы вносимого напряжения?  Какими физическими параметрами определяется электрический сигнал вихретокового преобразователя при взаимодействии его магнитного поля с плоским электропроводящим объектом? Какова зависимость электрического сигнала вихретокового преобразователя при взаимодействии его магнитного поля с электропроводящим объектом от дефектов поверхностного слоя объекта? Для решения каких измерительных задач может быть использовано вихретоковое измерительное преобразование? Какой информативный параметр сигнала ВТП целесообразно использовать для контроля толщины электропроводящего объекта? Какой информативный параметр сигнала ВТП целесообразно использовать для контроля толщины диэлектрического покрытия электропроводящего объекта? Какие соображения должны учитываться при выборе частоты тока возбуждения для контроля толщин стенки электропроводящего объекта и диэлектрического покрытия на его поверхности? Цель работы. Исследование информативных возможностей вихретоковых методов контроля для получения измерительной информации об электромагнитных и геометрических параметрах электропроводящих объектов. Приборы и оборудование. Система вихретокового контроля СВК-03 с накладным вихретоковым преобразователем. Набор плоских электропроводящих и диэлектрических образцов различной толщины. Электропроводящие объекты с искусственными и естественными дефектами. Программа работы Определить зависимости относительного вносимого напряжения накладного дифференциального ВТП  от зазора ВТП h (толщины диэлектрического покрытия электропроводящего объекта) для различных частот тока возбуждения  : годограф от изменения h, зависимости  и  Определить зависимость относительного вносимого напряжения накладного дифференциального ВТП от толщины электропроводящей пластины tдля различных частот тока возбуждения : годограф от изменения t, зависимости  и  .Определить зависимость вносимого напряжения накладного дифференциального ВТП от удельной электрической проводимости электропроводящей пластины для частоты тока возбуждения  : годограф от изменения , зависимости  и .Исследовать краевой эффект при вихретоковом контроле толщин электропроводящей пластины и ее диэлектрического покрытия для накладного дифференциального ВТП. Для полученной в п. 4.1 зависимости для частоты тока возбуждения 2500Гц найти полиномиальную и экспоненциальную аппроксимирующие функции. Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Используя полученную в п. 4.1 зависимость для частоты тока возбуждения 2500Гц найти полиномиальную аппроксимирующую функцию обратного преобразования  . Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Для полученной в п. 4.2 зависимости  для частоты тока возбуждения 250Гц найти полиномиальную аппроксимирующую функцию. Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Используя полученную в п. 4.2 зависимость для частоты тока возбуждения 250Гц найти полиномиальную аппроксимирующую функцию обратного преобразования  . Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Для полученной в п. 4.3 зависимости  для частоты тока возбуждения 100кГц найти полиномиальную аппроксимирующую функцию. Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Используя полученную в п. 4.3 зависимость для частоты тока возбуждения 100кГц найти полиномиальную аппроксимирующую функцию обратного преобразования  . Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Определить зависимость вносимого напряжения мультидифференциального ВТП дефектоскопа для различных образцов от перемещения x преобразователя над поверхностной прорезью разной глубины d для частоты тока возбуждения 150 кГц: годограф от изменения x, зависимость  .Определить зависимость максимального значения амплитуды вносимого дефектом (прорезью) напряжения мультидифференциального ВТП дефектоскопа от глубины дефекта  для различных образцов для частоты тока возбуждения 150 кГц.Определить зависимость максимального значения амплитуды вносимого дефектом (прорезью) напряжения мультидифференциального ВТП дефектоскопа от зазора ВТП  для различных образцов и для различных значений глубины дефекта d для частоты тока возбуждения 150 кГц.Исследовать краевой эффект при вихретоковой дефектоскопии различных электропроводящих плоских объектов для накладного мультидифференциального ВТП дефектоскопа. Для полученных в п. 4.11 зависимостей найти полиномиальные аппроксимирующие функции. Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Используя полученную в п. 4.11 зависимость найти полиномиальную аппроксимирующую функцию обратного преобразования  . Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Для полученных в п. 4.13 зависимостей найти полиномиальную аппроксимирующую функцию. Определить абсолютную и относительную погрешности аппроксимации, а также среднюю ошибку аппроксимации.Руководство по эксплуатации системы вихретокового контроля СВК-03. Назначение системы вихретокового контроля. Система вихретокового контроля СВК-03 предназначена для нахождения функциональных зависимостей вносимого напряжения ВТП от основных влияющих параметров электропроводящего объекта контроля с использованием различных ВТП и частот тока возбуждения. Устройство и принцип действия системы вихретокового контроля. Система вихретокового контроля СВК-03 имеет в своем составе DDS генератор, усилитель мощности, исследуемый вихретоковый преобразователь, измеритель вносимых напряжений ИВН-03, и компьютер. Подключение измерителя вносимых напряжений к персональному компьютеру осуществляется с помощью устройства сбора данных NI USB-6002. На рис. 7 показана схема электрических соединений. Частота и амплитуда синусоидального тока возбуждения задаются с помощью DDS генератора. Выходной сигнал генератора подается на обмотку возбуждения ВТП после усиления усилителем мощности УМ. На рис. 8 схематично показана конструкция накладного трансформаторного ВТП, содержащего обмотку возбуждения w1, измерительную обмотку w21 и компенсационную обмотку w22. Синусоидальный ток заданной частоты, протекающий по обмотке возбуждения, создает магнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте контроля (ОК). Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на обмотки ВТП, наводя в них ЭДС. Напряжение измерительной обмотки состоит из двух частей . Начальное напряжение U0 наводится в измерительной обмотке в отсутствии объекта контроля за счет индуктивной связи между возбуждающей и измерительной обмотками ВТП.Вносимое напряжение Uвн наводится вихревыми токами, протекающими в объекте контроля. Оба напряжения являются комплексными. Начальное напряжение U0 зависит от частоты тока возбуждения и параметров ВТП, а вносимое напряжение Uвн определяется параметрами объекта контроля и взаимным расположением ВТП и ОК. Начальное напряжение компенсационной обмотки благодаря ее конструкции и расположению равно по амплитуде начальному напряжению измерительной обмотки U0, а вносимое напряжение практически отсутствует. Благодаря встречному включению измерительной и компенсационной обмоток при отсутствии вблизи ВТП электропроводящего объекта выходной сигнал вихретокового преобразователя близок нулю. При наличии вблизи ВТП электропроводящего объекта магнитное поле вихревых токов обуславливает возникновение выходного сигнала (вносимого напряжения) ВТП. Измерителем вносимых напряжений ИВН-03 осуществляется выделение комплексных составляющих сигнала ВТП. Выходные сигналы блока ИВН-03 пропорциональны амплитудам действительной и мнимой комплексных составляющих вносимого напряжения: ReŪвн, ImŪвн. Для выполнения этого амплитудно-фазового преобразования кроме основного выхода синусоидального сигнала DDS генератора используются подключенные к ИВН-03 выходы опорных напряжений генератора, синфазного и квадратурного выходному синусоидальному сигналу. Устройством сбора данных осуществляется преобразование выходных сигналов блока ИВН-03 в цифровую форму, пригодную для дальнейшего преобразования вычислительным блоком.   Вычислительным блоком осуществляется дополнительная компенсация начального напряжения ВТП, определение значений действительной и мнимой комплексных составляющих, амплитуды и фазы вносимого напряжения, индикация и сохранение результатов измерений, запись этих результатов в файл. Основные технические характеристики системы вихретокового контроля СВК-03.
Порядок работы. Для подготовки к работе системы вихретокового контроля СВК-03 необходимо выполнить соединение составных частей системы штатными соединительными кабелями (рис. 7). Для начала работы системы необходимо включить питания DDS генератора, блока ИВН-03, усилителя мощности и осуществить пуск персонального компьютера. Задание частоты и амплитуды выходного напряжения DDS генератора осуществляется с помощью кнопок управления и дисплея, расположенных на его лицевой панели. Выбор режима контроля осуществляется в режиме системных настроек, включаемого нажатием кнопки «SYS». Далее поворотом ручки энкодера осуществляется выбор нужного режима из списка таблицы 1. Таблица 1. Режимы контроля
Переход к выбранному режиму осуществляется нажатием кнопки «LOAD». При необходимости значение частоты может быть скорректировано путем нажатия кнопки «FREQ», выбором шага изменения частоты кнопками  и вращением ручки энкодера. Коррекция значения амплитуды напряжения не рекомендуется.Запуск программы вычислительного преобразования. Для входа в программу вычислительных преобразований для выполнения пунктов 4.1 – 4.5 программы лабораторной работы необходимо запустить файл «СВК-03_Толщиномер.vi» на рабочем столе компьютера. После запуска файла на экране появится панель измерений системы вихретокового контроля СВК-03 (рис.9). П  рограммное обеспечение системы вихретокового контроля написано с использованием пакета программ LabView. Интерфейс программы содержит стандартные инструменты управления LabView, кнопку «Balance» для дополнительной компенсации начального напряжения, комплексную плоскость для графического отображения результатов измерения, панели цифрового отображения текущих значений действительной и мнимой комплексных составляющих, амплитуд и фаз относительных вносимых напряжений, кнопку «Save», для записи текущих значений ReŪвниImŪвн, поле «deltaPhase» для задания начального фазового сдвига вносимого напряжения, а также кнопку «Write», для остановки программы и сохранения в файл результатов измерений. Работа системы СВК-03 в режиме измерений. Пуск программы и вход в режим измерений осуществляется нажатием кнопки «RUN»:  Дополнительная компенсация выходного напряжения ВТП осуществляется нажатием кнопки «Balance». При этом ВТП устанавливается либо на диэлектрическую поверхность в удалении от электропроводящих объектов (компенсация начального напряжения ВТП), либо на объект контроля (компенсация вносимого напряжения ВТП при фиксированных влияющих параметрах контроля). В результате балансировки точка на комплексной плоскости ВТП должна иметь координаты [0; 0]. Начальный фазовый сдвиг вносимого напряжения задается путем установки ВТП на объект из феррита. Поскольку феррит имеет высокое электрическое сопротивление и на используемых частотах характеризуется минимальными потерями на вихревые токи, то вносимое напряжение ВТП в этом случае не должно иметь действительной составляющей. Этого можно добиться регулировкой начального фазового сдвига вносимого напряжения в поле «deltaPhase» (рис. 10). Д   ля записи текущих значений ReŪвниImŪвниспользуется кнопка «Save», при каждом нажатии которой происходит сохранение результатов измерений и вывод результата на комплексную плоскость (желтым цветом). На рис. 11 показан пример отображения семи значений . Для дальнейшей идентификации результатов измерений следует перед нажатием кнопки «Save» задать «Параметр» контроля, например значения зазора или толщины объекта контроля. После проведения всех необходимых измерений производится нажатие кнопки «Write». Система предложит сохранить файл с записанными данными в формате Excel в выбранной папке. Выход из системы СВК-03 осуществляется закрытием окна программы LabView. Для входа в программу вычислительных преобразований для выполнения пунктов 4.11 – 4.14 программы лабораторной работы необходимо запустить файл «СВК-03_Дефектоскоп.vi» на рабочем столе компьютера. П  осле запуска файла на экране появится второй вариант панели измерений системы вихретокового контроля СВК-03 (рис.12). Отличие этого варианта от первого заключается в наличии дополнительных индикаторов и органов управления: индикатора «Defect», полей задания пороговых значений амплитуды «Threshold» и фазы «Ph1» и «Ph2» вносимого напряжения. На комплексной плоскости эти пороговые значения отражаются соответственно в виде окружности и в виде прямых, проходящих через начало координат. Работа системы СВК-03 в режиме измерений по второму варианту программы обработки сигналов измерительной информации незначительно отличается от описанного ранее первого варианта. Отличие заключается в наличии во втором случае подпрограммы ASD автоматической сигнализации дефекта. Индикатор наличия дефекта загорается в случае одновременного выполнения трех условий (рис. 13):  , (4)г  де Uп, 1, 2 – заданные пороговые значения амплитуды и фазы вносимого напряжения. Методические рекомендации для выполнения программы лабораторной работы. Для выполнения п. 4.1 программы используется набор плоских диэлектрических образцов различной толщины из диапазона  . Значение толщины электропроводящего образца выбирается из диапазона  .Здесь и далее значение амплитуды начального напряжения, необходимое для нормирования вносимого напряжения, определяется при размыкании цепи компенсационной обмотки в кабеле подключения ВТП. Для выполнения п. 4.2 программы используется набор плоских электропроводящих образцов различной толщины из диапазона . Значение зазора ВТП выбирается из диапазона  .Для выполнения п. 4.3 программы используется ВТП ПН-05-ТД 01 и набор плоских электропроводящих образцов с различной удельной электрической проводимостью из диапазона  .Для исследования краевого эффекта осуществляется приближение ВТП к краю плоского электропроводящего образца. Строится годограф от изменения расстояния до края x0(рис. 8), зависимости  и  . Значения толщины электропроводящего образца и зазора выбираются из диапазонов  и .Нахождение аппроксимирующих функций может быть осуществлено с использованием среды MathCad. 6.5.1. Для нахождения полиномиальной аппроксимации  для массивов значений аргумента X и функции Y используется стандартная функция  , (5) где n – степень полинома (рекомендуется  ).Коэффициенты полинома третьей степени  (6)являются элементами матрицы  . (7)6.5.2. Для нахождения экспоненциальной аппроксимирующей функции  (8)для массивов значений аргумента X и функции Y используется стандартная функция  (9)Коэффициенты b, c, d являются элементами матрицы v. Полученные по результатам выполнения п. 4.4 и п. 4.5 графики функций и  строятся в одних координатных осях с соответствующими функциями  .Далее определяются погрешности аппроксимации:  (10)и средние ошибки аппроксимации:  . (11)При выполнении п. 4.11 – 4.14 используются ВТП ПН-12-МДФ01 и частота тока возбуждения 150 кГц. В случае использования других ВТП должна использоваться соответствующая частота тока возбуждения из рекомендованного диапазона (таблица 2). Таблица 2. Рекомендации по применению ВТП дефектоскопа
Для экспериментальных исследований используются плоские образцы из ферромагнитной стали и дюраля с искусственными дефектами (прорезями) известной глубины из диапазона (0,1…3) мм. Зазор ВТП задается использованием диэлектрических пластинок различной толщины из диапазона  .Для исследования краевого эффекта осуществляется приближение ВТП к краю плоского электропроводящего образца. Строится зависимость  . Значение зазора выбирается из диапазона  .Аппроксимация полученных зависимостей и оценка погрешности аппроксимации производится аналогично п. 6.5. 7. Содержание отчета Название работы. Цель работы. Программа работы. Схема экспериментальной установки. Основные соотношения, примеры расчетов. Результаты экспериментов и расчетов, оформленные в виде таблиц. Графики зависимостей. Выводы. Литература Гольдштейн А.Е. Физические основы получения информации: учебник Томск: Изд-во ТПУ, 2010. – 292 с. Гольдштейн А.Е., Абрашкина И.А. Физические основы измерительных преобразований. Моделирование измерительных преобразований и решение практических задач: Учебное пособие / А.Е. Гольдштейн, И.А. Абрашкина – Томск: Издательство томского политехнического университета, 2012. − 143 с. Неразрушающий контроль. Справочник / под ред. В.В. Клюева: в 8 томах. Т 2: в 2-х кн.: Кн. 1: Контроль герметичности. Кн. 2: Вихретоковый контроль. – М.: Машиностроение, 2003. – 688 с. Руководство пользователя Mathcad. 2017 – http://old.exponenta.ru/soft/Mathcad/usersguide/chapter12/12_4.asp Отделение контроля и диагностики Инженерной школы неразрушающего контроля и безопасности Составитель: профессор ОКД ИШНКБ, д.т.н. А.Е. Гольдштейн |