💸 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!

Вихретоковые методы контроля

Общая характеристика.

Вихретоковые методы основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля (ОК).

Как известно, вихревые токи возникают в электропроводящих изделиях, находящихся под воздействием переменного магнитного поля, как вследствие изменения магнитного потока во времени, так и в результате относительного перемещения проводящего тела и магнитного потока. Вихревые токи замыкаются непосредственно в проводящем изделии, образуя вихреобразные контуры, сцепляющиеся с индуцирующим их магнитным потоком. Переменное магнитное поле вихревых токов стремится противодействовать изменениям магнитного потока, индуцирующего вихревые токи, вследствие чего они оказывают размагничивающее действие на источник переменного магнитного поля, в том числе и на возбуждающую катушку вихретокового преобразователя, вносимая индуктивность которого уменьшает собственную индуктивность ВТП.

Вихревые токи вызывают соответствующее выделение тепла (Джоулева), которое называют потерями энергии на вихревые токи. В вихретоковом контроле эти потери определяют вносимое активное сопротивление ВТП, которое может быть одним из информативных параметров ВТП при контроле изделий.

Вихревые токи вызывают неравномерное распределение напряженности магнитного поля в проводящем изделии, в котором они возникают. Это объясняется тем, что в центральной части сечения этого изделия магнитодвижущая сила вихревых токов, направленная навстречу основному магнитному потоку, является наибольшей, так как эта часть сечения охватывается наибольшим количеством контуров вихревых токов. Такое вытеснение магнитного потока из середины сечения изделия к его поверхности будет тем больше, чем выше угловая частота переменного магнитного тока возбуждающей катушки ВТП и чем больше магнитная проницаемость материала объекта контроля. При высоких частотах магнитный поток проходит лишь в тонком поверхностном слое контролируемого изделия. Явление вытеснения магнитного потока называют поверхностным магнитным эффектом.

Плотность вихревых токов в объекте зависит от геометрических и электромагнитных параметров объекта, а также от взаимного расположения обмоток преобразователя (ВТП) и ОК.

В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки (одну или несколько).

Синусоидальный (или импульсный) ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте. Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на катушки преобразователя, наводя в них ЭДС или изменяя их полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки или ее сопротивление, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.

ЭДС (или сопротивление) преобразователя зависит от многих параметров объекта контроля, т.е. информация, представляемая сигналом преобразователя, является многопараметровой. Эго определяет как преимущество, так и трудности реализации вихретоковых методов (ВТМ). С одной стороны, ВТМ позволяют осуществить многопараметровый контроль; с другой, требуются специальные приемы для разделения информации об отдельных параметрах объекта.

Особенность вихретокового контроля в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Поэтому этими методами можно получать хорошие результаты контроля даже при высоких скоростях движения объектов.

Получение первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации вихретокового контроля. Одна из особенностей ВТМ состоит в том, что на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Простота конструкции преобразователя – еще одно преимущество ВТМ. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундами. Благодаря этому они устойчивы к механическим и атмосферным воздействиям, могут работать в агрессивных средах, в широком интервале температур и давлений.

ВТМ основаны на возбуждении вихревых токов, а поэтому применяются в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов, сплавов, графита, полупроводников. Им свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду.

В дефектоскопии с помощью ВТМ обнаруживают дефекты типа несплошностей, выходящих на поверхность или залегающих на небольшой глубине (в электропроводящих листах, прутках, трубах, проволоке, железнодорожных рельсах, мелких деталях и т.д.). При благоприятных условиях и малом влиянии мешающих факторов удается выявить трещины глубиной 0, 1–0, 2мм, протяженностью 1–2мм (при использовании накладного преобразователя) или протяженностью около 1м и глубиной 1–5 % от диаметра контролируемой проволоки или прутка (при использовании преобразователя проходного).

ВТМ позволяют успешно решать задачи контроля размеров изделий. Этими методами измеряют диаметр проволоки, прутков и труб, толщину металлических листов и стенок труб при одностороннем доступе к объекту, толщину электропроводящих (гальванических) и диэлектрических (лакокрасочных) покрытий на электропроводящих основаниях, толщину слоев многослойных структур, содержащих электропроводящие слои. Измеряемые толщины могут изменяться в пределах от микрометров до десятков миллиметров. Для большинства приборов погрешность измерения 2–5%. Минимальная площадь зоны контроля может быть доведена до 1мм², что позволяет измерять толщину покрытия на малых объектах сложной конфигурации.

Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики. Благодаря этому оказывается возможным контролировать не только однородность химического состава, но и структуру металлов и сплавов, а также определять механические напряжения.

С помощью вихретоковых приборов контролируют качество термической и химико-термической обработки деталей, состояние поверхностных слоев после механической обработки, обнаруживают остаточные механические напряжения, выявляют усталостные трещины в металлах на ранних стадиях их развития.

Классификация и применение ВТП. По рабочему положению относительно ОК преобразователи делят на проходные, накладные и комбинированные.

Накладные ВТП обычно представляют собой одну или несколько катушек, к торцам которых подводится поверхность объекта (рис.1). Катушки таких преобразователей могут быть круглыми коаксиальными (рис. 1а), прямоугольными (рис. 1б), прямоугольными крестообразными (рис. 1в) с взаимно перпендикулярными осями (рис. 1г) и др.

Накладные преобразователи выполняют с ферромагнитными сердечниками или без них. Благодаря ферромагнитному сердечнику повышается абсолютная чувствительность преобразователя и уменьшается зона контроля за счет локализации магнитного потока. На рис. 2 приведены некоторые типы преобразователей с сердечниками. Здесь 2 R – эквивалентный геометрический параметр ВТП, входящий в формулу для определения обобщенного параметра контроля b.

Проходные ВТП делят на наружные, внутренние, погружные. Отличительная особенность проходных ВТП в том, что в процессе контроля они проходят либо снаружи объекта, охватывая его (рис. 3а – в), либо внутри объекта (рис. 3г, д), либо погружаются в жидкий объект (рис. 3е, ж). Обычно проходные ВТП имеют однородное магнитное поле в зоне контроля. Для этого длина L _в возбуждающей обмотки должна не менее чем в 3 – 4 раза превышать ее диаметр D _в, а длина L _и измерительной обмотки, размещенной в середине обмотки возбуждающей. Однородное поле получают также, применяя возбуждающую обмотку, выполненную в виде колец Гельмгольца, а измерительную – в виде короткой катушки, причем L _и «2 d, D _и, «2 d (рис. 3в).

Комбинированные преобразователи представляют собой комбинацию накладных и проходных ВТП. На рис. 4а показаны некоторые разновидности комбинированных ВТП. К ним относятся также ВТП в виде линейно-протяженных витков или рамок, которые можно условно назвать линейными (рис. 4б).

Особую разновидность представляют собой экранные ВТП, отличающиеся тем, что их возбуждающие и измерительные обмотки разделены контролируемым объектом. Различают накладные экранные (рис. 5а) и проходные экранные ВТП – соответственно преобразователи первого и второго типов (рис. 5б, в).

По виду преобразования параметров объекта в выходной сигнал ВТП делят на трансформаторные и параметрические. В трансформаторных, имеющих как минимум две обмотки (возбуждающую и измерительную), параметры объекта контроля преобразуются в напряжение измерительной обмотки, а в параметрических, имеющих, как правило, одну обмотку, – в комплексное сопротивление. Преимущество параметрических ВТП заключается в их простоте, а недостаток, который в трансформаторных ВТП выражен значительно слабее, – в зависимости выходного сигнала от температуры преобразователя.

По способу соединения обмоток различают абсолютные и дифференциальные ВТП.

Выходной сигнал абсолютного ВТП определяется абсолютным значением параметров объекта, а дифференциального – приращениями этих параметров.

На рис. 6 приведены схемы проходных трансформаторных ВТП (на рис. 6а показана схема абсолютного ВТП, а на рис. 6б – дифференциального).

Накладными ВТП контролируют в основном объекты с плоскими поверхностями и объекты сложной формы. Эти преобразователи применяют также, когда требуется обеспечить локальность и высокую чувствительность контроля. Наружными проходными ВТП контролируют линейно-протяженные объекты (проволоку, прутки, трубы и т.д.); применяют их и при массовом контроле мелких изделий. Внутренними проходными ВТП контролируют внутренние поверхности труб, а также стенки отверстий в различных деталях. Проходные ВТП дают интегральную оценку контролируемых параметров по периметру объекта, поэтому они обладают меньшей чувствительностью к локальным вариациям его свойств.

Погружные ВТП применяют для контроля жидких сред, экранные накладные – для контроля листов, фольги, тонких пленок, а экранные проходные – для контроля труб.

С помощью дифференциальных ВТП можно резко повысить отношение сигнал/помеха в дефектоскопии. При этом обмотки преобразователя размещают так, чтобы их сигналы исходили от близко расположенных участков контроля одного объекта. Это позволяет уменьшить влияние плавных изменений электрофизических и геометрических параметров объектов. При использовании проходных преобразователей с однородным магнитным полем в зоне контроля значительно уменьшается влияние радиальных перемещений объекта. Применяя экранные накладные преобразователи, можно практически исключить влияние смещений объекта между возбуждающей и измерительной обмотками. Преобразователи с взаимно перпендикулярными осями обмоток (см. рис. 1г) нечувствительны к изменению электрофизических характеристик однородных объектов. При нарушении однородности объекта, например при появлении трещин, на выходе такого преобразователя возникает сигнал. Аналогично работают и комбинированные преобразователи (см. рис. 4а, б). Они также могут быть применены для дефектоскопии. Их недостаток заключается в сильном влиянии перекосов осей преобразователей относительно поверхности объектов контроля.

Чтобы уменьшить влияние края объекта на сигналы ВТП, применяют концентраторы магнитного поля в виде ферритовых сердечников (рис. 2) и электропроводящие неферромагнитные экраны, вытесняющие магнитное поле из занятой ими зоны. При размещении экранов в торцах проходных преобразователей влияние краев объектов контроля уменьшается, но при этом ухудшается однородность поля в зоне контроля. Специальные экраны с отверстиями могут служить «масками», при этом отверстие служит источником магнитного поля, возбуждающего вихревые токи в объекте. При использовании «масок» значительно снижается чувствительность ВТП, но повышается их локальность. Повышения локальности ВТП добиваются также комбинацией кольцевых ферромагнитных сердечников с электропроводящими неферромагнитными (обычно медными) экранами и короткозамкнутыми витками, вытесняющими магнитный поток из сердечников в зону контроля (рис. 7а, б). Кольцевые ферритовые сердечники служат также основой щелевых ВТП, применяемых для контроля проволоки (рис. 7в, г). Для ослабления влияния радиальных перемещений объекта контроля на сигналы ВТП применяют экранирование магнитопровода вблизи щели с целью повышения однородности магнитного поля в щели.

Трансформаторные ВТП обычно включают по дифференциальной схеме. При включении ВТП по дифференциальной схеме повышается стабильность работы прибора. Однако вряде случаев измерительную обмотку включают последовательно с компенсатором, представляющим собой регулятор амплитуды и фазы напряжения. Такая схема позволяет устранить нестабильность, связанную с разогревом стандартного образца вихревыми токами.

Компенсаторы часто выполняют в виде разнообразных фазорегуляторов и аттенюаторов – пассивных (RC -и LC -типов) и активных.

Параметрические ВТП включают в схему, преобразующую изменение их комплексного сопротивления в изменение амплитуды и фазы (или частоты) напряжения. При включении параметрических ВТП в резонансные контуры, а также в контуры автогенераторов абсолютная чувствительность устройства повышается. Часто параметрические ВТП включают в мостовые цепи, где два плеча моста образуются обмотками рабочего и образцового ВТП, а два других – резисторами. Подбирая параметры элементов моста, можно добиться уменьшения влияния мешающего фактора на сигналы ВТП, а также высокой чувствительности к контролируемому параметру даже при малой добротности катушки ВТП.