Введение 4
Глава 1. Вихретоковые преобразователи и их классификация 6
1.1. Основы метода вихретокового контроля 6
1.2. Классификация вихретоковых преобразователей 9
1.3. Современные дивайсы (приборы) измерители зазоров и толщины 19
Глава 2. Расчет вихретокового преобразователя 27
2.1. Построение математической модели 27
2.2. Расчет вносимых напряжений ВТП для случая малого
обобщенного параметра 35
2.3. Дифференциальный вихретоковый преобразователь
в режиме «самосравнения». Расчет вносимых напряжений 39
2.4. Результаты расчета вихретокового преобразователя 45
Глава 3. Аппаратная и программная разработка устройства 49
3.1. Аппаратная реализация и структурная схема устройства 49
3.2. Программная реализация 54
3.3. Общая схема взаимодействия программы и звуковой подсистемы 55
3.4. Разработка сердечника локального датчика 57
3.5. Измерение электропроводности. Расчет погрешностей 61
Заключение 67
Библиография
В настоящее время для измерения свойств проводящих объектов, среди НМК используются системы, основывающиеся на прямом контакте с объектом, и системы, базирующиеся на бесконтактном методе измерения. Как у контактных, так и у бесконтактных систем имеются определенные недостатки.
Одним из бесконтактных методов является МВТ. Вихретоковые преобразователи для оценки отдельных параметров материалов используются в различных сферах практической деятельности. Машиностроение, энергетика, транспорт, авиационная и космическая техника, дефектоскопия - одни из тех областей, в которых нужен контроль параметров материалов. По мере развития этих областей ужесточались и требования к точности устройств контроля параметров и геометрических форм объектов. [1,2,7].
Несмотря на разнообразие видов вихретоковых преобразователей (ВТП) и способов выделения информации существует множество уже поставленных, но пока не решенных проблем.
В качестве преобразователя зачастую применяются индуктивные катушки.
Ток, возникающий в катушках вихретокового преобразователя, создает электромагнитное поле, возбуждающее вихревые токи в электропроводящем объекте исследования. Регистрируя напряжение на одной катушке, на вторую подают неизменное напряжение, регистрируя разность напряжений, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него.
Напряжение зависит от многих параметров, что в свою очередь обусловливает широкие возможности ТВК (дефектоскопию, толщинометрия, структурометрия, сортировка металла по маркам, контроль состояния поверхности и др.) Эти исследования могут помочь в изучении толщинометрии и создании новых, более чувствительных датчиков на основе ВТП накладного типа. Быстрота и точность решения задачи анализа вносимых напряжений вихретоковых преобразователей накладного типа, путем создания программно-аппаратного комплекса сможет повысить достоверность оценки параметров многослойной проводящей среды. Из этого следует, что целью моей дипломной работы является разработка программно - аппаратного комплекса для измерения толщины диэлектрических покрытий на электропроводной поверхности. Измерения будут проводиться при помощи вихретокового преобразователя, подключённого к звуковой карте ПК. Для этого осуществлена работа по определению устройств, установленных на ПК, которые позволяют работать по вводу-выводу звуковой информации. Работа по управлению микшерной системой Windows (установка уровня звука, переключение между каналами, захват всех ресурсов звуковой карты). Работа по выводу звукового сигнала на заданное устройство определенной частоты, в заданный канал разной длительности по времени.
Для ознакомления с ходом и результатами данного эксперимента, кратко познакомимся с вихретоковыми методами и современными девайсами основанными на методе вихревых токов.
Для более точного полного отображения темы в первой главе будут рассмотрены теоретические вопросы, касающиеся неразрушающего контроля и более подробно - метод вихревых токов - метод, для которого разрабатывается программно-аппаратный комплекс, а также в этой главе приводится описание устройств, основанных на методе вихревых токов. Во второй главе поставлена задача, принцип и алгоритм работы комплекса.
В ходе выпускной квалификационной работы был рассмотрен один из методов неразрушающего контроля - метод вихревых токов и возможности его применения.
Нами были рассмотрены теоретические основы метода вихретокового контроля, а также виды разнообразных вихретоковых преобразователей. При классификации были применены их различные параметры и свойства. При рассмотрении классификации преобразователей также были подробно рассмотрены конструкции датчиков и выявлены основные преимущество того или иного прибора.
Рассмотрев классификацию различных вихретоковых преобразователей нами, были найдены типа современных девайсов измерителей зазоров и толщины. Более подробно мы изучили толщиномеры различных видов. Мы определили их основные характеристики, особенности работы и условия эксплуатации.
Далее мы перешли к более практическим аспектам нашей темы, а именно к расчетам вихретоковых преобразователей. Мы построили математическую модель и описали основные формулы. Также мы изучили дифференциальных вихретоковый преобразователь в режиме «самосравнения» и произвели вычисления вносимых напряжений и продемонстрировали результаты в таблицах.
Рассмотрев теоретический материал и выбрав для себя необходимые аспекты, нами было разработано устройство, совместимое с персональным компьютером (ПК). Мы предоставили подробную демонстрацию построения датчика и этапов его разработки. Построенный прибор обладает всеми необходимыми характеристиками для работы со звуковой платой ПК. Также нами была произведена серия замеров электропроводности эталонных материалов с заранее известным значением электропроводности. В результате измерений мы определили относительную погрешность работы прибора и как она изменяется в зависимости от количества произведенных измерений. И подводя итог по вышесказанному, мы можем утверждать, что сконструированный прибор функционален и способен показывать достоверные данные.
