152 "Метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/43356
Переглянути
1 результатів
Результати пошуку
Документ Розробка електромагнітного методу та пристрою для розбраковки металевих пластин(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ал Аббасі, ЖаббарДисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 152 – метрологія та інформаційно-вимірювальна техніка (15 – автоматизація та приладобудування). Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2020. Об’єктом дослідження є процес безконтактного електромагнітного контролю якості металевих пластин. Предметом дослідження є методи та пристрої забезпечення чутливості електромагнітних перетворювачів при розбракуванні металевих пластин однієї марки сталі. У дисертаційній роботі вирішена науково-практична задача підвищення чутливості електромагнітних перетворювачів при розбракуванні металевих пластин однієї марки сталі з близькими електрофізичними властивостями. Дослідження здійснене за допомогою як класичних, так і нових сучасних методів вирішення прикладної задачі теорії електромагнітного поля, диференційних та резонансних методів вимірювань, теорії ймовірності випадкових процесів, інформаційної теорії контролю. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. У першому розділі виконано огляд та проведено аналіз питань контролю та діагностування структури металевих виробів. З відомих розглянутих методів контролю структури виробів, обрано електромагнітний метод контролю та діагностування як найбільш задовольняючий поставленій задачі. Відмічена його особливість, загальні технічні характеристики, область використання. Виконано огляд існуючих приладів електромагнітного контролю та діагностування структурного стану металевих виробів, проаналізовані їх технічні характеристики. Висвітлені позитивні і негативні аспекти з апаратурного, алгоритмічного і програмного забезпечення існуючих приладів контролю структури промислових металевих об’єктів. Обґрунтовано напрями досліджень, поставлені основні задачі дисертаційної роботи. У другому розділі досліджені теоретичні питання розподілу змінного електромагнітного поля у феромагнітній пластині. Отримані вирази, що описують поведінку амплітуди і фази магнітного потоку в плоскій металевій пластині, які покладені в основу розробки і реалізації електромагнітних методів і пристроїв для безконтактного контролю магнітних і електричних параметрів плоских металевих виробів, тобто при рішенні зворотної задачі, запропоновано використання диференційного трансформаторного електромагнітного перетворювача для розбракуваня матеріалу плоских металевих виробів, показано, що кожному значенню заданої максимальної похибки відповідає певна робоча ділянка залежностей універсальних функцій перетворення в околицях вибраної точки. Результати досліджень дозволили отримати ряд наукових результатів: – запропоновано подальший розвиток методу рішення зворотної задачі для електромагнитного перетворювача з плоским металевим виробом, отримано вирази нормованої амплітуди магнітного потоку і його фази, які є універсальними функціональними залежностями, що однозначно пов'язують сигнали електромагнітного перетворювача з узагальненим параметром, величина якого залежить від електричних, магнітних параметрів і товщини пластини та частоти зондуючого магнітного поля; – розроблено метод і пристрій на основі диференційного трансформаторного електромагнітного перетворювача для розбраковування за електромагнітними параметрами матеріалу плоских металевих виробів навіть у тому випадку, коли електромагнітні параметри досліджуваного і стандартного зразків не сильно відрізняються між собою, що дозволяє, за певних умов, разом з підвищенням роздільної здатності (точності) істотно спростити процедури, як вимірювальних, так і розрахункових операцій. Отримані співвідношення дозволяють визначати величину зміни значення магнітного і електричного параметрів металевого плоского виробу за виміряними електричними параметрами вихідного сигналу перетворювача з врахуванням вибраного режиму роботи; – показано, що кожному значенню заданої максимальної похибки контролю відповідає певна робоча ділянка залежностей універсальних функцій перетворення в околицях вибраної робочої точки диференційного трансформаторного електромагнітного перетворювача. У третьому розділі представлені дослідження з використання параметричних електромагнітних перетворювачів для безконтактного розбраковування металевих пластин однієї марки сталі за їх єлектромагнітними характеристиками. Запропоновано параметричний електромагнітний перетворювач для контролю електромагнітних параметрів пластин на основі використання моста змінного струму в неврівноваженому режимі роботи. Сформульована загальна задача функціонального використання резонансної схеми включення параметричних електромагнітних перетворювачів накладного типу для розбраковування металевих пластин. Розроблено мультирезонансні методи електромагнітного контролю і пристрій, що його реалізує, який дозволяє збільшити чутливість перетворювача до зміни електромагнітних параметрів досліджуваних феромагнітних пластин в два рази і в першому наближенні, виключити вплив зміни температури і зазору між первинним перетворювачем і поверхнею досліджуваного плоского виробу. Дослідження даного розділу дозволили одержати наступні результати: – запропоновано метод включення прохідного параметричного електромагнітного перетворювача в схему моста змінного струму, що працює в неврівноваженому режимі поблизу точки рівноваги, отримано вирази для визначення амплітуди і фази напруги в діагоналі моста, коли електромагнітні параметри досліджуваного зразка відрізняються від параметрів стандартного зразка та визначені чутливості перетворювача; – запропоновано однопараметровий метод виділення корисної інформації, коли котушка параметричного перетворювача включена в схему автогенератора, вихідна частота якого залежить від структурних відмінностей об'єктів контролю; – запропоновано метод і пристрій з двома автогенераторними перетворювачами, що дозволяє збільшити чутливість в два рази і, в першому наближенні, виключити вплив повітряного зазору між датчиком і контрольованим виробом, отримано співвідношення та оцінена методична похибка, викликана нелінійністю функції залежно від величини зміни зазору; – розроблено мультирезонансний метод електромагнітного контролю і пристрій, що його реалізує, який дозволяє збільшити чутливість перетворювача до зміни електромагнітних параметрів досліджуваних феромагнітних пластин в два рази і при цьому, в першому наближенні, виключити вплив зміни температури та зазору між первинним перетворювачем і поверхнею досліджуваного плоского виробу; Четвертий розділ присвячений розробці електромагнітних перетворювачів прохідного і накладного типів з підвищеною чутливістю, як з феритовим осердям, так і без нього. Проведені експерименти, після обробки результатів показали, що на гістограмі вихідної напруги датчика чітко видно відмінність між характеристиками прокату однієї марки сталі двома заводами виробниками. Запропонований в роботі автоматизований пристрій, що реалізує мультирезонансний метод розбракування металевих пластин з близькими електромагнітними характеристиками, дозволяє істотно зменшити, як вплив зазору між перетворювачем і досліджуваним виробом, так і вплив температури довкілля на точність контролю. Для перевірки достовірності отримуваних результатів в роботі були проведені багатократні виміри коерцитивної сили в окремо вибраних контрольних точках для тих же зразків металевих пластин. За дослідженнями даного розділу отримані наступні результати: – розрблена функціональна схема експериментального лабораторного макету з диференціальним трансформаторним електромагнітним перетворювачем прохідного і накладного типів з підвищеною чутливістю, як з феритовим осердям, так і без нього; – проведено експериментальні дослідження з розбраковки феромагнітних зразків з використанням параметричного перетворювача, включеного в схему моста змінного струму; – запропонована конструкція первинного перетворювача, який дозволяє істотно понизити вплив зазору між перетворювачем і досліджуваним виробом, а також понизити вплив температури довкілля на точність контролю. – на базі мікроконтролера створено автоматизований пристрій, що реалізовує мультирезонансний метод розбраковування тонколистових феромагнітних виробів; – достовірність отриманих результатів оцінена при проведені багатократних вимірів коерцитивної сили в окремо вибраних контрольних точках для двох різних партій сталевого прокату та визначено середньоквадратичне відхилення значень коерцитивної сили, що характеризує міру неоднорідності структури в партії; – розроблено та запатентовано первинний перетворювач, який дозволяє істотно понизити вплив зазору між перетворювачем і досліджуваним виробом, а також понизити вплив температури довкілля на точність контролю.