Бесконтактные неоптические методы измерений

Бесконтактные неоптические методы измерений основаны на использовании электрических или магнитных свойств магнитного поля.

В зависимости от используемых свойств магнитного поля применяются следующие датчики:

· датчики магнитного сопротивления для определения присутствия объекта (например, наличие инструмента); имеется ограничение - изделие должно быть магнитопроводящим;

· датчики емкостного сопротивления, определяющие емкостное сопротивление пары объект - зонд;

· индуктивные датчики, измеряющие магнитное поле, создаваемое в объекте;

· датчики инфракрасного излучения применяются для измерения температуры объектов;

· ультразвуковые датчики, осуществляющие анализ отраженных ультразвуковых колебаний объекта.

Индуктивные приборы отличаются высокой точностью, пригодны для дистанционных измерений, легко связываются с ЭВМ для обработки результатов измерений.

Используется свойство катушки индуктивности изменять реактивное сопротивление при перемещении якоря. Для этого якорь выполняется подвижным. Перемещение якоря связывается с измеряемой линейной или угловой величиной.

Рис.3.40. – Схема индуктивного прибора с дифференциальным преобразователем

1-объект измерений; 2-шток; 3-якорь; 4,5-катушки; 6-мостовая измерительная схема; 7-усилитель; 8-регистрирующее устройство; 9-источник питания.

Рис. 3.41. – Дифференциальные индуктивные преобразователи:

а – соленоидного типа; б – трансформаторного типа

Преобразователи соленоидного типа – для больших перемещений.

Механотрон - это диод, у которого расстояние между анодом и катодом изменяется в результате воздействия на анод измеряемого объекта.

Рис. 3.42. – Схема механотрона

Перемещение анода передается рычагом 2, закрепленном на мембране 1. Диапазон измерений ±0,1мм, точность ±0,04мкм.

Ультразвуковые приборы основаны на использовании колебаний ультразвукового диапазона. Применяют, в основном, для измерения толщины объектов, когда нет доступа к одной из противоположных поверхностей объекта контроля.

Методы ультразвукового контроля:

· эхо-метод;

· резонансный метод.

При использовании эхо-метода измеряется время прохождения ультразвукового импульса через слой, толщину которого измеряют.

Второй метод основан на явлении резонанса в контролируемом объекте.

Минимальная толщина объектов 0,2-0,3 мм при абсолютной погрешности измерения 0,1-0,2мм. Максимальная толщина – 20-100мм.

Рис. 3.43 – Эхо-импульсивный толщиномер:

а- блок-схема; б – схема совмещённого пьезоэлектрического искателя

Импульс ультразвукового излучения генератора пройдя от искателя путь l, отражается противоположной стороной стенки объекта 11 и возвращается в искатель 1, откуда передается в приемник 2. Усилитель 3 передает сигнал в измерительный триггер 4, в который поступает сигнал от генератора развертки 7. Блок временной регулировки чувствительности 8 обеспечивает уменьшение чувствительности приемника 2 в момент излучения зондирующего импульса и для восстановления ее. Для повышения точности используют усилитель 5. Регистрация сигнала осуществляется индикатором 6. Искатель 1 преобразует электромагнитные колебания в ультразвуковые, излучает ультразвуковые волны в изделие, принимает отраженные волны и преобразует их в электромагнитные.

Совмещенный пьезоэлектрический искатель состоит из пластины 16, которая приклеена или прижата к демпферу 15. Между пьезопластиной и объектом 11 может располагаться несколько промежуточных слоев 12 и прослойка смазочного материала 17.Искатель размещен в корпусе 14. Выводы 13 соединяют пьезопластину с генератором 10 и приемником 2.

Рис. 3.44. – Система визуализации дефектов IntraSpect^TM

Портативные, переносные установки серии IntraSpect™ предназначены для 100% автоматизированного ультразвукового и вихретокового контроля состояния объектов, позволяют сканировать поверхности различной формы (плоские и цилиндрические) в любом пространственном положении, выявлять дефекты в труднодоступных и опасных для человека местах.

Решают такие задачи дефектоскопии, как: обнаружение дефектов в сварных швах и основном металле, измерение толщины стенки и выявление очагов коррозионного и абразивного износа, ручейковой и канальной коррозии.

Ультразвуковые толщиномеры измеряют время, которое затрачивает ультразвуковой импульс на прохождение до противоположной поверхности объекта контроля, отражение от нее и возвращение на преобразователь. Для проведения таких измерений доступ к противоположной поверхности объекта контроля не требуется. Благодаря этому, если противоположная поверхность объекта контроля является труднодоступной или полностью недоступной, необходимость разрезать объект контроля (что требуется при использовании микрометра или штангенциркуля) отсутствует.

Рис. 3.45. - Ультразвуковой толщиномер

Ультразвуковые дефектоскопы, используя те же самые принципы отражения ультразвука, обнаруживают эхосигналы, отражающиеся от трещин, пустот или других нарушений сплошности материала, из которого выполнен объект контроля.

Ультразвуковой импульс распространяется в твердом однородном материале (например, стенке стальной трубы) до тех пор, пока не сталкивается с границей с другим материалом (например, воздухом в трещине или воздухом, с которым граничит противоположная поверхность стенки трубы).

Дефектоскоп отображает информацию об амплитуде и положении эхосигналов, которая может быть использована для классификации дефектов. Сравнивая эхосигналы от опорного образца и от реального объекта контроля, опытный оператор может обнаружить скрытые дефекты задолго до того, как возникнет реальная неисправность.
Одной из наиболее важных областей применения ультразвуковых дефектоскопов является контроль качества сварки.

Индикатор глубины распространения трещин, трещиномер СС-800В - портативный специализированный прибор, предназначенный для быстрого и точного измерения потенциальным методом глубины распространения и протяженности поверхностных трещин во всех ферромагнитных и неферромагнитных материалах.

Рис. 3.46. - трещиномер СС-800В

Рис. 3.47. - Датчик трещиномера

Основного назначения с фиксированными иголками для материалов с низкой проводимостью - менее 20% I . A . C . S . Используется на плоских и цилиндрических поверхностях диаметром более 51 мм. Наиболее рекомендуем для измерения на грубых поверхностях и в плохих условиях работы.

Пневматические измерительные приборы применяются для линейных измерений методом сравнения с эталоном.

Рис. 3.48. – Блок-схема эжекторного прибора для измерения линейных размеров

Сжатый воздух истекает из сопла 1 в измерительное сопло 2 и далее через кольцевой зазор в атмосферу. Давление в измерительной камере 4 зависит от величины зазора l. Давление измеряется и регистрируется устройствами 5 и 6.

1. Методы и средства измерения параметров движения