способ диагностики кузова автомобиля толщиномером (стр. 3 из 10)

Рисунок 1.10 – Комбинированные ВТП

Особую разновидность представляют собой экранные ВТП, отличающиеся тем, что у них возбуждающие и измерительные обмотки разделены контролируемым объектом. Различают накладные экранные ВТП и проходные экранные ВТП, соответственно первого и второго типов.

Накладной экранный преобразователь (обозначения см. проходные).

Рисунок 1.11 – Накладной экранный преобразователь

а – абсолютный; б – дифференциальный; 1 – объект контроля; 2 – возбуждающая обмотка; 3 – измерительная обмотка

Рисунок 1.12 – Проходные трансформаторные преобразователи

По виду преобразования параметров объекта в выходную величину ВТП делят на трансформаторные и параметрические. В трансформаторных ВТП, 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 значительно слабее выражен в трансформаторных ВТП, - зависимость выходной величины от температуры преобразователя.

1.3 Приборы контроля толщин покрытий кузова

Действие приборов магнитостатического типа основано на определении вариации напряженности магнитного поля (с помощью датчиков Холла, феррозондов, рамки с током, магнитной стрелки и т. п.) в цепи электромагнита или постоянного магнита при изменении расстояния между ним и ферримагнитным изделием из-за наличия немагнитного покрытия.

В большинстве современных магнитных толщиномеров покрытий используется двухполюсная магнитная система с постоянными стержневыми и П-образ-ными магнитами. Простейшими приборами такого типа являются толщиномеры, в которых применение П-образного магнита сочетается с использованием механической магнитоуравновешенной системы, расположенной в межполюсном пространстве магнита.

При всех преимуществах двухполюсных систем, используемых в магнитной толщинометрии покрытий, они имеют недостатки. Они чувствительны к анизотропии свойств и к чистоте обработки ферромагнитного основания; кроме того, при их использовании необходимо обеспечивать одинаковый и надежный контакт полюсов преобразователя с контролируемой поверхностью.

а – прибор с П-образным электромагнитом; б – со стержневым магнитом; 1 – электромагнит; 4 - ферромагнитное изделие; 3 – немагнитное покрытие; 4 - преобразователь Холла; 5 – измерительный прибор, 6 – постоянный магнит

Рисунок 1.13 – Схема действия магнитостатических толщиномеров с датчиками Холла

Последнее время стали применять так называемые однополюсные преобразователи со стержневыми магнитами. Для уменьшения потока рассеяния контактирующий с изделием полюс магнита выполняют в виде полусферы из магнито-мягкого материала.

Наиболее распространенным способом получения информации о толщине покрытия является размещение магниточувствительных элементов в магнитной нейтрали либо непосредственно у полюсов магнита с использованием дифференциального включения магниточувствительных элементов, что обеспечивает работу преобразователя в режиме «нулевого» начального сигнала.

При работе с магнитными толщиномерами необходимо учитывать многочисленные факторы, влияющие на результаты измерений. К ним относятся колебания магнитных свойств покрытия или подложки, состояние поверхности, геометрия изделия и др. В значительной мере влияние этих факторов обусловлено размерами и геометрией магнита, топографией и напряженностью магнитного поля. В связи с возросшими требованиями к

точности и надежности производственного контроля толщины покрытий резко возросли требования к их метрологическому обеспечению.

Для контроля толщины немагнитных покрытий на ферромагнитной основе широкое распространение получили индукционные толщиномеры. Действие их основано на определении изменения магнитного сопротивления (проводимости) магнитной цепи, состоящей из ферромагнитной основы (деталь), преобразователя прибора и немагнитного зазора между ними, который является объектом измерений.

1 – измерительный преобразователь; 2 – генератор; 3 – блок обработки сигнала; 4 – блок модулятора; 5 – блок автоматики; 6 – блок питания

Рисунок 1.14 – Схема индукционного толщиномера

Преобразователь 1 представляет собой три катушки: возбуждающую и две индикаторные, включенные дифференциально. Катушки размещены на ферромагнитном сердечнике.

Возбуждающая катушка питается переменным током частоты 200 Гц. Вдали от ферромагнитной детали ЭДС, наводимые на индикаторные катушки, расположенные по обе стороны от возбуждающей, взаимно компенсируются. При перенесении преобразователя к ферромагнитной детали, его магнитная симметрия нарушается и в индикаторной обмотке наводится ЭДС, которая в известных пределах пропорциональна расстоянию между деталью и преобразователем. Для питания преобразователя служит генератор 2, формирующий напряжение синусоидальной формы, частотой 200 Гц.

Одновременно генератор является источником опорного напряжения, подаваемого на блок обработки сигнала 3. Последний состоит из усилителей опорного напряжения и преобразователя сигнала. После усиления оба напряжения подаются на фазочувствительный выпрямитель, являющийся частью блока обработки сигнала. Выпрямленное напряжение после усиления в усилителе постоянного тока подается на стрелочный прибор, показания которого пропорциональны измеряемой толщине покрытия.

В данном приборе блоки модулятора 4 и автоматики 5 служат для автоматической разбраковки контролируемых деталей. Блок модулятора предназначен для преобразования постоянной составляющей сигнала, выделяемой амплитудно-фазовым детектором, в сигналы прямоугольной формы, подающиеся на блок автоматики. Последний позволяет автоматически регистрировать и прослеживать уровень импульсных сигналов, пропорциональных толщине покрытия

В отличие от вихретоковых приборов показания индукционных толщиномеров не зависят от электропроводности материала покрытий. Поэтому при измерениях используют единые шкалы для всего диапазона контролируемых немагнитных покрытий.

Для увеличения точности измерений электромагнитное поле локализовано с помощью удлиненного ферромагнитного стержня и шарикового наконечника. Это позволяет измерять толщину в пятне контроля площадью ~1 мм². Краевой эффект проявляется на расстоянии порядка 3…4 мм. Отклонение оси датчика от положения нормали к контролируемой поверхности в пределах 10° не приводит к увеличению погрешности измерений.

В приборах используют накладные датчики двух типов:

- датчик для измерения покрытий на деталях небольших размеров с криво линейной поверхностью и сложной конфигурации, конструктивно оформленный по типу шариковой авторучки;

- датчик для измерения покрытий на плоских поверхностях, выполненный в призматическом корпусе и имеющий подпружиненный контакт и трехточечную опору.

По сравнению с толщиномерами покрытий значительно меньшее распространение получили магнитные толщиномеры для измерения толщины изделий из ферромагнитных материалов. Это объясняется сложностью создания таких приборов с малой погрешностью, особенно при измерении больших толщин.

Толщиномеры электропроводящего слоя. Электромагнитные толщиномеры целесообразно применять для контроля электропроводящих слоев толщиной не более 5…10 мм. Эти приборы особенно эффективны для измерения толщин <0,3 мм. Обычно электромагнитные толщиномеры применяют для контроля неферромагнитных слоев, хотя имеются приборы и для ферромагнитных слоев.

Существуют одно-, двух- и трехпараметровые толщиномеры. Подавляемые факторы: вариации зазора, σ или μ. Однопараметровые приборы практически не применяют из-за больших погрешностей, вызываемых влиянием вариаций зазора (даже при плотном прижатии преобразователя).

Теоретический анализ выходного сигнала накладного ВТП показывает, что при контроле деталей в слабых магнитных полях отношение чувствительностей амплитуды сигнала преобразователя к зазору и к магнитной проницаемости или σ материала растет пропорционально увеличению частоты тока питания преобразователя. В случае высокой частоты тока питания и μ = 1 вносимое реактивное сопротивление (напряжение) не зависит от σ. В связи с этим, как правило, электромагнитные измерители зазоров, диаметров и вибраций имеют высокочастотные ВТП и измерительные схемы, слабо реагирующие на вносимое активное сопротивление (напряжение). Повышение абсолютной чувствительности достигается за счет использования

дифференциальных многовитковых накладных ВТП или ВТП, включенных в резонансную схему.