💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Методы и устройства для регистрации полей рассеяния дефектов

Выявление дефектов сплошности магнитными методами выполняется в следующей последовательности:

1) подготовка поверхности изделия к контролю, в т.ч. очищение ее от окалины, грязи и смазки. При этом неровности поверхности не должны превышать ожидаемых размеров дефекта;

2) выбор направления и способа намагничивания: продольное, циркулярное, комбинированное (см. раздел 2.4);

3) обоснованный выбор методов регистрации полей рассеяния и соответствующих первичных преобразователей (индикаторов магнитных полей). Особенность обнаружения и измерения магнитных полей дефектов состоит в том, что их поля сосредоточены в небольшом объеме пространства. Так, если глубина дефекта составляет несколько долей миллиметра, то его поле простирается на высоту не более 1-2 мм от поверхности изделия. Для того чтобы магнитный индикатор (датчик) реагировал главным образом на поле дефекта, а не на источник помех, необходимо выбирать его размеры с учетом области действия поля. В связи с этим датчики должны иметь малые размеры и обладать высокой чувствительностью;

4) размагничивание изделий, так как остаточная намагниченность может вызвать нежелательные последствия. Так, поверхности плохо размагниченных подшипников, шестерен и других вращающихся при работе деталей притягивают ферромагнитные частицы, которые приводят к преждевременному износу деталей. При механической обработке неразмагниченных деталей стружка прилипает к резцу и снижает чистоту обработки поверхности. При быстром вращении неразмагниченных изделий в соседних массивных деталях могут возбуждаться значительные вихревые токи и т.д. [15, 42].

Рассмотрим более подробно основные методы и устройства, применяемые для регистрации полей рассеяния дефектов.

1. Магнитопорошковый метод. Метод магнитного порошка до сих пор остается основным методом обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в намагниченных стальных деталях и применяется на большинстве предприятий. Данный метод получил широкое распространение благодаря высокой чувствительности в сочетании с повышенной производительностью и простой технологией. Высокая чувствительность метода позволяет надежно обнаруживать весьма малые дефекты с шириной раскрытия свыше 1 мкм, глубиной более 10 мкм и протяженностью от 0, 5 мм и выше.

В магнитопорошковой дефектоскопии используют порошки из окалины железа, отходов стали, феррита. Весьма эффективно применение магнитной суспензии, представляющей собой взвесь ферромагнитных частиц в воде, минеральных маслах или керосине. В этом случае небольшие по размеру изделия полностью погружают в ванну с суспензией. При контроле крупногабаритных изделий суспензию наносят на контролируемый участок пульверизатором или другими приспособлениями.

При контроле детали намагничивают в поле постоянного или переменного тока. Магнитные частицы порошка, попадая в поле дефекта, намагничиваются и перемещаются в зону наибольшей неоднородности магнитного поля. Притягиваясь друг к другу, частицы выстраиваются в цепочки, которые ориентируются по магнитным силовым линиям поля и, накапливаясь, образуют характерные рисунки в виде валиков, по которым судят о наличии дефекта. Фиксирование магнитного порошка в зоне дефекта возможно различными методами, например, с помощью липкой прозрачной пленки, которую осторожно прижимают к поверхности изделия, затем снимают вместе с частицами магнитного порошка и наклеивают на лист плотной бумаги. Известны способы фиксирования скоплений порошка закрепляющими покрытиями в виде бесцветных лаков, которые наносятся после высыхания поверхности [15, 42].

2. Магнитографический метод. Магнитографический метод наиболее широко применяется при контроле сварных швов в трубопроводах. Хорошо выявляются протяженные дефекты: трещины, непровары, цепочки и скопления шлаковых включений.

При магнитографическом методе фиксацию полей рассеяния, возникающих вокруг дефектов, производят с помощью магнитной ленты в приложенном магнитном поле. Преобразование информации в электрический сигнал осуществляется по остаточной намагниченности ленты. Процесс контроля включает в себя: намагничивание зоны контроля, запись потоков рассеяния на приложенной магнитографической ленте и воспроизведение записанных на ленте сигналов от дефектов.

Для дефектоскопии выпускаются несколько типов магнитных лент, которые отличаются толщиной подложки и магнитными свойствами порошкового слоя: значениями коэрцитивной силы и остаточной индукции. Развитие магнитных лент прошло сравнительно короткий путь: первоначально за основу были взяты ленты, разработанные для магнитной звукозаписи, где рабочий слой (покрытие) из смешанного с лаком магнитного порошка нанесен на полимерную основу. Первые ленты для магнитографии отличались от аналогичных для звукозаписи только шириной. Позже появилась универсальная лента с двумя рабочими слоями с разной коэрцитивной силой, которые последовательно наносятся с одной стороны на лавсановую основу. При записи слои работают поочередно: слабые поля фиксируются в верхнем, более магнитомягком слое, а сильные – в нижнем. Недостатками описанных выше типовых лент являются различие механических свойств основы и покрытия и малая толщина последнего, что приводит к ослаблению поля записи.

Известны монолитные носители для магнитографии, где в эластичную основу вводится в качестве наполнителя порошок. Магнитный порошок за счет относительной подвижности скапливается в зоне поля рассеяния. По истечении определенного промежутка времени затвердевший носитель снимают с поверхности и по распределению порошка в нем судят о наличии дефекта. Однако первая лента с такой основой оказалась неработоспособной из-за крайне неравномерного распределения порошка и значительных собственных шумов. Заменившая ее лента с полиамидной основой имела гораздо лучшие характеристики, в т.ч. низкий уровень собственных шумов, была прочна, не коробилась, плотно облегала валик шва. Вместе с тем, при отрицательных температурах лента охрупчивалась, что исключало ее применение в полевых условиях.

К принципиально новым носителям можно отнести ленту с двумя магнитными слоями с разных сторон основы. От описанной выше универсальной ленты она отличается как одинаковостью магнитных свойств рабочих слоев, так и возможностью изменения расстояния между ними.

Чувствительность магнитографического метода определяется магнитными характеристиками лент, контрастностью записи и чувствительностью воспроизводящей аппаратуры. Контрастность изображения зависит от предварительного магнитного состояния ленты. Перед проведением записи лента должна быть тщательно размагничена. Контрастность записи может быть повышена за счет предварительного, например, перпендикулярного намагничивания. Главное достоинство таких носителей состоит в резком повышении плотности записи при значительном снижении толщины рабочего слоя и сохранении отдачи [15, 43].

3. Преобразователи Холла. В основе преобразователей этого типа лежит эффект Холла, открытый еще в 1879 г. (см. раздел 1.4). Использование преобразователей Холла для измерения напряженности магнитного поля имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами: линейная зависимость выходного напряжения от управляющего тока и измеряемой магнитной индукции, которая сохраняется в большом диапазоне частот; простая регулировка чувствительности за счет изменения величины управляющего тока; возможность измерений в постоянных, переменных и импульсных магнитных полях; практически неограниченный срок службы. Свойства полупроводникового материала, из которого изготавливают датчики Холла, в решающей степени предопределяют их основные характеристики (магнитную чувствительность, термостабильность, быстродействие и т.д.). Как правило, используют проводники с электронной проводимостью, поскольку они имеют значительно большую подвижность носителей заряда, чем полупроводники с дырочной проводимостью. Основными материалами, используемыми для преобразователей Холла, являются германий, кремний, антимонид индия, арсенид индия, арсенид галлия и селенид ртути.

Преобразователь Холла состоит из плоской прямоугольной пластинки или пленки, у которой имеются две пары электродов. Одна пара служит для подвода управляющего тока, а другая – для снятия выходного сигнала. По конструкции различают неармированные преобразователи, а также наклеенные на подложку, в керамической оболочке, в оболочке из эпоксидной смолы, в ферритовой оболочке.

К числу основных недостатков преобразователей Холла относится сложность их изготовления, что приводит к разбросу параметров в пределах даже одной партии, усложняет взаимозаменяемость, и зависимость сопротивления и постоянной Холла от температуры и магнитного поля. Однако эти недостатки могут быть устранены, в т.ч. путем специального подбора геометрических размеров преобразователя, применения различных схем компенсации [8, 15].

4. Феррозондовый метод. Метод основан на регистрации параметров полей рассеяния дефектов с помощью феррозондов. С помощью метода феррозондов выявляются трещины и другие опасные дефекты, а также структурные изменения в материале изделия. Феррозонды – магниточувствительные преобразователи, в которых реализуется процесс взаимодействия двух полей: внешнего измеряемого и собственного поля возбуждения. Конструктивно феррозонд состоит из двух стержневых сердечников (полуэлементов) прямоугольного или круглого сечений, на которых расположены две обмотки – обмотка возбуждения (W₁) и выходная обмотка (W₂) (рис.4.6). Могут быть и дополнительны обмотки, например, обмотки компенсации, но они существенно не влияют на режим работы феррозонда, а служат только для компенсации помех внешних полей.

Рис.4.6. Конструкция феррозонда

На обмотку возбуждения феррозонда подается изменяющееся во времени напряжение. Включение обмоток возбуждения на полуэлементах таково, что в одном полуэлементе вектор напряженности поля возбуждения, совпадающий с осью сердечника, складывается с соответствующей составляющей вектора напряженности измеряемого поля, а в другом полуэлементе - вычитается. За счет этого условия перемагничивания сердечников переменным полем возбуждения разные для каждого из полуэлементов.

Магнитные характеристики материалов сердечников существенно нелинейны в диапазоне изменяющейся напряженности поля, поэтому напряжения, индуцированные во включенных встречно выходных обмотках, отличаются друг от друга. Суммарное выходное напряжение выходных обмоток полуэлементов пропорционально величине измеряемого поля.

Способы возбуждения феррозондов могут быть разными. В магнитной дефектоскопии наиболее распространен способ возбуждения синусоидальным током. При таком способе возбуждения на выходной обмотке феррозонда измеряемое поле создает напряжение второй гармоники и обеспечивается самый низкий порог чувствительности (10^-5 …10^-3 А/м). Для высокого порога чувствительности (свыше 1 А/м) могут использоваться и другие способы возбуждения, например, прямоугольными импульсами или напряжением прямоугольной формы. Эти виды возбуждения позволяют упростить схемные решения устройств обработки выходных сигналов феррозондов [44].

5. Магниторезисторный метод. Магниторезисторный метод основан на использовании магниторезисторов, сопротивление которых зависит от напряженности измеряемого поля.

Магниторезистор – более простой элемент по сравнению с преобразователем Холла. Он представляет собой по существу резистор с активным сопротивлением, регулируемым магнитным полем, т.е. R=f(В). Как уже отмечалось в разделе 1.4, в слабых полях эта зависимость квадратична относительно В, а в сильных – линейна.

Магниторезисторы из полупроводникового материала изготавливают на изоляционной подложке толщиной 0, 1-0, 5 мм, на которую наклеивают слой вещества толщиной около 20 мкм. К полупроводниковой пластине припаивают или приклеивают выводы. Возможность практического использования магниторезисторов определяется величиной начального электросопротивления. Для уменьшения габаритов магниторезистора и увеличения его активного сопротивления полупроводниковую пластину часто изготавливают в форме меандра, позволяющей варьировать длину, ширину и толщину отдельных участков меандра и соответственно сопротивление магниторезистора в диапазоне от десятых долей Ома до десятком килоом. Полупроводниковую платину разделяют также поперечными проводящими полосами, что эквивалентно последовательному соединению коротких магниторезисторов (рис.4.7).

Рис.4.7. Основные типы магниторезисторов: а) магниторезистор с полупроводниковой пластиной в форме меандра; б) магниторезистор с поперечными проводящими полосами на полупроводниковой пластине

Недостатком магниторезисторов является температурная зависимость, что приводит к необходимости применения копенсационных схем, а при измерениях при высоких температурах – к охлаждению преобразователей.

Магниторезистор – статически направленный элемент, с помощью которого можно измерять компоненты магнитного поля на поверхности контролируемогно изделия, а также в щелях и зазорах. Схема измерения таким преобразователем чаще всего представляет собой одинарный мост. Для уменьшения температурных погрешностей и влияния разброса параметров применяют дифференциальные схемы преобразователей [8, 15].

В работе [45] описан магниторезистивный преобразователь, выпускаемый в виде микросборки. Преобразователь представляет собой прямоугольную керамическую пластину размерами 5х6 мм, на которую нанесены четыре идентичных друг другу пленочных магниторезистора, соединенных по мостовой схеме. Поверх этих резисторов размещается миниатюрный постоянный магнит, и вся сборка заливается эпоксидным компаундом. Толщина преобразователя не превышает 2, 5 мм. При пропускании по одной из диагоналей моста постоянного тока, в другой диагонали, при наличии вдоль одной из сторон пластины постоянного магнитного поля, образуется постоянное напряжение, пропорциональное индукции этого поля. Указывается также, что преобразователь обладает низким порогом чувствительности и может применяться для измерения полей с индукцией в доли и единицы миллитеслы (мТл).

6. Пондеромоторный метод. Метод основан на силовом взаимодействии магнитного поля дефекта с индикатором, внесенным в это поле. Известно, что пондеромоторная сила (сила воздействия магнитного поля на магнетики) пропорциональна напряженности магнитного поля и его градиенту и выражается соотношением

, (4.1)

где c - магнитная восприимчивость материала индикатора объемом V; - градиент магнитного поля Н по координате х.

В качестве индикаторов в пондеромоторном методе могут быть использованы намагниченная компасная стрелка, которая стремиться установиться вдоль направления силовых линий поля; жестко закрепленный ферромагнитный якорь, выполненный в форме круглого диска или удлиненного эллипсоида; рамка с током, которая поворачивается вследствие взаимодействия магнитного поля рамки и измеряемого магнитного поля. С помощью ферромагнитного якоря и рамки с током можно не только обнаружить поле рассеяния от дефекта, но и получать его численную величину [15].

7. Индукционный метод. Данный метод основан на наведении ЭДС в катушке индукционного преобразователя при внесении ее в магнитное поле. Коснтруктивно преобразователи этого типа представляют собой многовитковые катушки различной формы. Они могут быть проходными для контроля цилиндрических изделий, и накладными для сканирования поверхности контролируемых изделий. В зависимости от ориентации оси катушки относительно контролируемой поверхности можно измерять как нормальную, так и тангенциальную составляющий магнитного поля рассеяния. Для повышения чувствительности и уменьшения размеров индукционных преобразователей накладного типа их снабжают сердечниками из материала с высокой магнитной проницаемостью.

Величина наводимой ЭДС зависит от числа витков катушки и скорости измерения магнитного потока F