• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Тема 9. Вимірювання товщини шару покриття

-Руйнівнітанеруйнівніметодивимірюваннятовщинишару

покриття

Залежно від характеру покриття, фізичних властивостей

матеріалу деталі, необхідної точності та умов роботи

використовують найрізноманітніші методи вимірювань. Всі ці

методи можуть бути розділені на дві великі групи: з

руйнуванням покриття та без його руйнування. Найбільшу

групу серед методів, так званого неруйнівного контролю,

становлять електрофізичні методи, а також методи, основані на

використанні відмінностей у фізичних властивостях деталі та її

покриття.

Серед

них:

вихрострумові,

індуктивні,

магнітометричні, радіаційні, індукційні та ємнісні методи.

Вимірювання товщини шару покриття вихрострумовим

способом може бути застосоване для вимірювань товщини

нанесених на неферомагнітні (кольорові) метали ізоляційних

покрить. За способом перетворення товщини у вихідний сигнал

розрізняють генераторні (взаємоіндуктивні) та параметричні

(індуктивні) вихрострумові перетворювачі. В індуктивних

вихрострумових перетворювачах змінне електромагнітне поле

створюване вимірювальною

котушкою, наводить

у

поверхневому шарі деталі із електропровідного матеріалу

вихрові струми. Поле вихрових струмів, взаємодіючи з полем

котушки, приводить до зміни її індуктивності L (та відповідно

повного електричного опору), які є мірою вимірюваної товщини.

Цей спосіб при його надзвичайній простоті є недосконалим і не

застосовується.

У реальних засобах вимірювань товщини вихрострумовим

методом використовують звичайно частотний спосіб отримання

вимірювальної інформації. Вимірювальна котушка вмикається в

LC -контур генератора високої частоти. Залежно від товщини

покриття, а також від інтенсивності взаємодії поля вихрових

струмів з вимірювальною котушкою більшою або меншою

мірою змінюється індуктивність вимірювальної котушки і тим

самим вихідна частота f_xвимірювального автогенератора,

значення якої наближено може бути розраховано як

(

R + R

)²

f

x⁼2ð

(

)

−

(

вн

)²

, (9.1)

C L₀0 − Lвн

4 L − L

вн

де C₀ - ємність резонансного контуру; L₀та R₀ - відповідно

індуктивність та активний опір вихрострумового перетворювача

за відсутності досліджуваного об’єкта; Lвн та Rвн ^-внесені

індуктивність і а активний опір, зумовлені впливом вихрових

струмів у досліджуваному об’єкті.

Найдосконалішою є двогенераторна схема (з вимірювальним

та опорним генераторами) з формуванням вихідного сигналу у

вигляді різниці частот, аналогічно схемі (рис. 8.1, тема 8). За

такою структурою побудований вихрострумовий вимірювач

товщини покрить типу "Радон", призначений для вимірювань

товщини діелектричних покрить, нанесених на струмопровідну

основу плоскої, випуклої та увігнутої форм і товщини виробів із

діелектрику, які під час їх дослідження ставлять на

струмопровідну основу. Прилад має діапазон вимірювань 0...10

мм та граничну похибку, яка не перевищує 1 %.

- Вимірюваннятовщинипокритьнаферомагнітних

деталях

Для вимірювання товщини покриттів на феромагнітних

деталях можна застосовувати індуктивні вимірювальні засоби,

первинним перетворювачем яких буде індуктивний

перетворювач ПП (рис. 9.1).

Індуктивний перетворювач ПП за допомогою кабелю

з’єднаний з кварцевим генератором Г_x, вихідна частота f_x

якого, є функцією індуктивності L_x. Частота f_xта опорна

частота f₀від опорного генератора Г₀надходить на вхід

суматора СМ, вихідна частота якого ∆f дорівнюватиме різниці

між частотами f_xта f₀(

x 0⁾

f f − f . Після лінеаризації за

допомогою мікропроцесора МП, сигнал надходитиме до

цифрового відлікового пристрою, проградуйованого в

мікрометрах, з якого зчитується результат вимірювання

товщини ä_Kпокриття на феромагнітній деталі.

Рис. 9.1. Схема індуктивного товщиноміра

Інформативним

параметром

такого

індуктивного

перетворювача є повний електричний опір Z намагнічувального

кола або еквівалентна індуктивність цього кола, значення яких є

функцією комплексного магнітного опору Z_Mмагнітного кола

перетворювача:

2 w R²( + Rä⁾

w X

Z = R + ù

M

+ jù

M

, (9.2)

(

R + R

)²

+ X²

(

R + R

)²

+ X²

M

ä

M

M

ä

M

де R₀ - активний опір обмотки; w - кількість її витків; R_Mта

X_M - активна та реактивна складові комплексного магнітного

опору Z_Mмагнітопроводу; Rä ^-магнітний опір повітряного

проміжку.

Якщо складова X_M, яка відображає втрати на гістерезис та

вихрові струми у феромагнетику мала порівняно з R_M+ Rä^,що

практично завжди відзначається в реальних конструкціях

перетворювачів, то повний електричний опір можна подати у

вигляді:

2 w R²( + R )

Z = R

+ ù

w X_M

+

ù

j

M

ä

= R + ∆R +

j L

, (9.3)

(

R_M+ Rä

)²

(

R_M+ Rä

)²

екв

екв

де

∆R = ù

w X

M

- приріст еквівалентного електричного

екв

(

R_M+ Rä

)²

опору;

L

екв

=

w²

R_M+ Rä

-

еквівалентна

індуктивність

намагнічувального кола.

Враховуючи, що R

= ñ

l

M

, а

R

= ä_µ, якщо площі

M

M

S_M

ä

S

ä

поперечного перерізу магнітопроводу та повітряного проміжку

однакові

S_M= Sä^,

еквівалентна

індуктивність

Lекв

дорівнюватиме

=

w µ S

L

M

. (9.4)

екв

ñ µ l + ä

M 0 M

Неважко переконатись, що зміна індуктивнсті Lекв^,викликана

зміною повітряного проміжку на величину ∆ä , буде

L

2_µ

w S



 −

ñ µ l

M M

+ ä



. (9.5)

M₁

+ ä 

ñ µ

+ + ∆ä ä



ñ µ l

M 0 M

M 0^lM



За невеликих відносних змін ä , враховуючи, що магнітний

опір магнітопроводу значно менший від магнітного опору

повітряного проміжку, коли можна вважати

еквівалентна індуктивність Lекв дорівнюватиме

w²µ

ñ µ_M0^lM^<<ä ,

L

0^SM

екв⁼ä

а її зміна ∆L визначиться як

, (9.6)

Ɗ . (9.7)

∆ ≈L Lекв

ä + ∆ä

Отже, функція перетворення індуктивного перетворювача зі

змінною величиною повітряного проміжку ( )

Z = f ä чи

( )

Lекв⁼F ä нелінійна (рис. 9.2).

Рис. 9.2. Функція перетворення індуктивного перетворювача

Характер зміни Z = f ( )ä

залежить від частоти

напагнічувального струму. За низьких частот, коли індуктивний

опір ù Lекв стає близьким чи навіть меншим від активного опору

R₀обмотки, відносна зміна повного електричного опору за

інших однакових умов дуже зменшується.

Індуктивний перетворювач зі змінною величиною

повітряного проміжку можна вважати практично лінійним

перетворювачем лише при малих відносних змінах довжини

цього проміжку ∆ä ä/ . В реальних конструкціях таких

перетворювачів при ∆ / = 0,1...0,15 відносна зміна

індуктивності не перевищує 0,05...0,1 при нелінійності функції

перетворення 1...3% .

- Вимірювальніколаіндуктивнихтовщиномірів

Вимірювальні кола індуктивних вимірювачів товщини

покрить можуть бути найрізноманітнішими.

Здебільшого застосовують мостові методи вимірювань з

використанням робочого індуктивного перетворювача, що

розміщений на деталі з покриттям, та ідентичного робочому

компенсаційного перетворювача, розміщеного на аналогічній

деталі без покриття. Використання компенсаційного

перетворювача, увімкненого у сусіднє плече моста, дає змогу

усунути вплив зовнішніх чинників, зокрема температури, на

результат вимірювань.

У мостовій схемі (рис. 9.3) індикатором вимірюваної

величини є магнітоелектричний мілівольтметр, увімкнений до

виходу фазочутливої кільцевої схеми випрямлення. Резистор R_p

змінного опору призначений для встановлення нульового показу

мілівольтметра при нульовому чи заданому значенні

вимірюваної товщини.

Похибка вимірювання товщини покриття з використанням

індуктивних перетворювачів лежить у межах 10%.

Рис. 9.3. Мостова схема індуктивного товщиноміра

Із неруйнівних методів зупинимось ще на методі,

заснованому

на

використанні

взаємоіндуктивних

перетворювачів, вихідним інформативним параметром яких є

ЕРС, наведена у вимірювальній обмотці (рис. 9.4).

e

= ù

w

Ö = ù

w

I w

1 1

≈

ù w w I

1 2 1

, (9.8)

Z_M2 /

ä µ(₀S )

де

w₁та

w₂ - кількість витків намагнічувальної та

вимірювальної обмоток; I₁ - намагнічувальний струм; S -

площа перерізу магнітопроводу; ä - товщина покриття;

Z_M= ( R_M+ R_Mä⁾+ jX_M≈ R_Mä^-комплексний магнітний опір

магнітопроводу (тут X_Mта R_M - реактивна та активна складові

комплексного магнітного опору магнітопроводу, що значно

2ä

менші від магнітного опору покриття R_Mä⁼µ^).

S

Рис. 9.4. Вимірювач товщини гальванічного покриття

На основі такого методу побудовані прилади для вимірювань

товщини покриття в межах до 3 мм з похибкою 10... 15 %.

Серед методів руйнівногоконтролю найпоширенішим є

хемічний метод, - оснований на усуненні покриття за

допомогою спеціальних хемічних реактивів. За цим методом

мірою товщини покриття може бути час усунення покриття або

його маса чи різниця між масою покритої деталі та масою деталі

після усунення покриття.

Читайте також:

1. Автоматизація водорозподілу на відкритих зрошувальних системах. Методи керування водорозподілом. Вимірювання рівня води. Вимірювання витрати.
2. Алфавітний підхід до вимірювання кількості інформації.
3. Аналіз частки прибутку на покриття постійних витрат
4. Антикорозійні, захисні покриття металу
5. Асфальтобетонні покриття
6. Бюджетний дефіцит: причини виникнення та можливі джерела покриття
7. В якості критеріїв для оцінки або вимірювання предмета завдання з надання впевненості не можуть використовуватись очікування, судження або власний досвід аудитора.
8. Визначення параметрів і показників для вимірювання кожного процесу та націлення їх на величини
9. Визначення розташування арматури і товщини захисного шару бетону
10. Визначення товщини ізоляції за значенням нормативних тепловтрат.
11. Вимірювання
12. Вимірювання PCO2.

Переглядів: 1149