Електромагнітно-акустичний товщиномір для контролю металовиробів з діелектричними покриттями

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-практичної задачі, яка полягає у забезпеченні ультразвукового контролю товщини металовиробів електромагнітно-акустичним методом при наявності діелектричних покриттів (зазорів) товщиною до 10 мм. У роботі виконано аналіз існуючих акустичних методів і пристроїв для вимірювання товщини, розглянуті основні їх переваги та недоліки. За результатами аналізу недоліків наведених методів, виділений найбільш перспективний – ЕМА метод. Розглянуто питання вибору оптимального сигналу для збудження акустичних коливань ЕМА методом. Наведено розрахунки прийнятої енергії. Дано аналіз доцільності використання різних варіантів сигналу зондування. Розглянуто електричну модель вихідного каскаду підсилювача сигналу зондування і датчика, описано особливості її роботи. Наведено результати експериментальних досліджень і розробок спрямованих на підвищення якості та продуктивності контролю товщини. Представлена конструкція макета ЕМА перетворювача для контролю металовиробів при наявності зазору між датчиком і об'єктом. Розглянуто питання побудови передавального і приймального аналогових трактів, наведені конструктивні рішення. Досліджено залежність амплітуди сигналу на генеруючої обмотці ЕМАП від напруги живлення підсилювача. Проведено дослідження залежності рівня корисного сигналу він напруги на передавальній обмотці датчика. Досліджено впливу зазору на рівень корисного сигналу. Наведено результати залежності тривалості "мертвої" зони від зазору і способи її зниження. Визначено фактори, що впливають на точність контролю. Розроблено ЕМА товщиномір, розглянуті особливості побудови та питання схемотехніки його складових частин. Розглянуто алгоритми цифрової обробки прийнятого сигналу. Наведено опис виготовленого контрольного зразка для метрологічного забезпечення толщиномера.Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. Thesis is devoted to solution of important theoretical and practical task to ensure ultrasound control of the metal products thickness by using electromagnetic-acoustical method in cases of dielectric coatings (gaps) with thickness up to 10 mm. Work includes analysis of existing acoustic methods and devices for thickness measurement, their main advantages and disadvantages are reviewed. Based on the results of analysis of the given disadvantages, the most advanced ways was set off - electromagnetic-acoustical (EMA) method. The problems of selection of the optimal signal agitate sonorous vibrations by EMA method were reviewed. Calculations of the taken energy are given for the analysis of the practicability to use variants of probing signal. Electric model of amplifier output stage of probing signal and sensor is reviewed, peculiarities of its operation are described. Results of researches and developments dedicated to increase thickness measurement quality and efficiency are given. Matters to build of the transmitting and receiving analog tracts are reviewed. The signal level dependence on voltage research on sensor's transmitting winding are conducted. Impact of a gap on the signal level was examined. Results of the dependence of dead spot length on a gap and methods to its reduction are given. Factors affecting accuracy of control are determined. EMA thickness gauge was designed. The main factors of design are examined. The digital processing algorithm of the received data was reviewed. Metrological characteristics of the developed device were made.