VII. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

Электрический контроль включает в себя три метода: электропотенциальный, электроискровой и электроемкостный.

Электропотенциальный метод предназначен для измерения глубины наружных трещин в металле, выявленных ранее иными методами. Он основан на измерении электрического сопротивления R (микроомы) локального исследуемого участка электропроводящего объекта и сравнении результата с сопротивлением аналогичного эталонного (заведомо бездефектного) элемента такой же длины. Однако в таких условиях речь идет об измерении очень малых значений сопротивления, поэтому используется ток высокой частоты, характеризующийся активным проявлением так называемого скин-эффекта, а в качестве измеряющего устройства применяется измеритель очень малых значений электросопротивления – микроомметр, включенный по схеме моста Уинстона.

Скин-эффект (от английского «skin» – «шкура») состоит в том, что электрическое поле тока высокой частоты (ВЧ) охватывает не всю высоту сечения проводника, а лишь сегментообразную приповерхностную зону между электродами (см. рисунок 19).

Рисунок 19. К пояснению понятия «скин-эффект».

При этом максимальная глубина проникновения тока в материал δ зависит от частоты тока:

(4)

где δ - глубина проникновения тока в материал, м;

ω – круговая частота тока, с^-1;

μ_а – абсолютная магнитная проницаемость материала, Гн/м;

σ = 1/ρ – удельная электрическая проводимость материала, Ом^-1×м^-1;

f – линейная частота тока, Гц.

Принцип действия электропотенциального метода измерения глубины трещины показан на рисунке 20.

а) б)

Рисунок 20. Принцип действия электропотенциального метода измерения глубины

трещины.

Как видно из рисунка, при неизменной дистанции L между электродами (обеспечивается конструкцией датчика) электросопротивление R₀ бездефектного участка (вариант «а») меньше сопротивления R участка с трещиной (вариант «б»), так как во втором случае основная часть тока, идущего вблизи поверхности, вынуждена обтекать трещину. Установлено, что существует достаточно выраженная пропорция между глубиной трещины h и разностью этих сопротивлений, что и позволяет применять этот метод. На этом принципе, например, построен трещиномер ИГТ-10.

Электроискровой и электроемкостный методы широко используются в машиностроении, судостроении, авиационной и космической промышленности и предназначены для измерения толщины изолирующих покрытий проводников в электрических системах. Кроме того, электроискровой метод позволяет обнаруживать места сквозного пробоя изоляции. При этом основным элементом аппаратуры является измеритель очень больших значений электросопротивления – мегаомметр, один полюс которого подключается к исследуемому проводнику, а второй – к электроду, которым сканируют поверхность изоляции. В местах, где имеет место уменьшение ее толщины, наблюдается пропорциональное этому уменьшение сопротивления, а там, где есть сквозной пробой, возникает вольтова дуга (искра), поскольку прибор использует ток большой силы. В этом случае показания прибора пульсируют (см. рисунок 21).

а) б) в)

Рисунок 21. Реакция электроискрового прибора на состояние изоляции: а – на

бездефектном участке; б – в зоне утонения изоляции; в – на пробое.

При электроемкостном методе основным элементом аппаратуры является измеритель емкости – микрофарадометр, один полюс которого подключается к исследуемому проводнику, а второй – к специальной металлической пластине, которой сканируют поверхность изоляции. Проводник и пластина, разделенные изоляцией, в совокупности создают конденсатор большой емкости. В местах, где есть уменьшение толщины изоляции, наблюдается пропорциональное этому уменьшение емкости (см. рисунок 22).

а) б)

Рисунок 22. Реакция электроемкостного прибора на состояние изоляции: а – на бездефектном участке; б – в зоне утонения изоляции.