ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ВИХРЕТОКОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

Полезная модель относится к неразрушающему контролю изделий, а именно к электромагнитному контролю, и может быть применена в различных отраслях машиностроения.
Известны образцы - стандартные образцы удельной электрической проводимости (сплавы на основе алюминия) (комплект ГСО 1395-90П/1412-90П, Госреестр, №2341). Образцы выполнены в виде прямоугольных пластин 30×30 мм толщиной 5 мм и составляют комплект из 18 штук, укрепленных на одном плоском основании. Данный комплект очень удобен в работе. Однако удельная электрическая проводимость каждой прямоугольной пластины не может быть непосредственно измерена с высокой точностью мостовым методом вследствие относительно большого ее поперечного сечения и очень малых линейных размеров, измеряемой по электрическому сопротивлению ее поверяемой части. Удельная электрическая проводимость определяется вихретоковыми приборами, поверяемыми с помощью длинных шин, применяемых в поверочной схеме при поверке СО удельной электрической проводимости с учетом их геометрических размеров и измеренных значений электрического сопротивления с помощью моста Р3009 (закрытый источник Всероссийского института легких сплавов). Размеры шины определяются их назначением: поверка с их помощью образцового вихретокового измерителя. С учетом исключения влияния краев и толщины образца на точность вихретоковых измерений ширина и толщина образца должна быть соответственно не менее 20×2 мм. С учетом величины электрического сопротивления, измеряемого с достаточной точностью, а также удельной электрической проводимости (σ) материала шин, их длина должна быть не менее 1 м. На такой длине невозможно обеспечить необходимую однородность материала полосы. Измерение шин с помощью локальных преобразователей вихретоковых приборов показало, что неоднородность материала шин на длине 1 м не может быть менее 1,5% для отдельных ее участков, что определяет соответственно минимальную погрешность определения удельной электрической проводимости шин не лучше 1,5%.
Для поверки прямоугольных пластин применяются вихретоковые измерители удельной электрической проводимости (Бакунов А.С., Мужицкий В.Ф., Шубочкин С.Е. Структуроскоп вихретоковый ВЭ-26НП // Дефектоскопия. - 2003. - №11. - С.67-72).
При каждой передаче размера погрешность увеличивается в три раза. Поверенные с помощью шин вихретоковые измерители имеют погрешность, равную 4,5%. Следовательно, поверенные с помощью вихретоковых измерителей прямоугольные пластины будут иметь погрешность более 10%, что является недопустимым.
Предлагаемая полезная модель полностью решает задачу поверки образцов удельной электрической проводимости.
Для достижения этого технического результата образец для вихретоковых измерителей удельной электрической проводимости выполнен цельным в виде узкой полосы и прямоугольной пластины, размеры которой не менее 1,5 диаметров преобразователя вихретокового измерителя удельной электрической проводимости, толщина больше трех глубин проникновения в металл вихревых токов, а поперечное сечение и длина узкой полосы выбраны достаточными для измерения ее электрического сопротивления с погрешностью не хуже 0,05%.
Признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, позволяют изготавливать и точно поверять образцы удельной электрической проводимости.
1
На фиг.1 представлен прототип предлагаемой модели: шина длиной L≥1 м с размерами поперечного сечения (T=5 мм)×(A≥1,5D), где T и A - толщина и ширина шины соответственно, а D - диаметр преобразователя вихретокового измерителя удельной электрической проводимости.
Предлагаемый образец удельной электрической проводимости иллюстрируется чертежом, представленным на фиг.2.
На фиг.2 показана модель предлагаемого образца для вихретокового измерителя удельной электрической проводимости. Образец выполнен одним целым в виде прямоугольной пластины и узкой полосы, поперечное сечение и длина которой выбраны достаточными для измерения ее электрического сопротивления с погрешностью не хуже 0,05%.
Изготовление образца, показанного на фиг.2, проводится в следующем порядке:
2
2
2
2
1
Определяется электрическое сопротивление шины длиной L=1 м, сечение которой характеризуется размерами 30×5 мм. С учетом измеренных значений электрического сопротивления и размеров шины определяется ее удельная электрическая проводимость. Далее с помощью преобразователя вихретокового измерителя удельной электрической проводимости проводится сканирование шины широкой ее части по всей длине. Фиксируются полученные в результате сканирования измерения. По полученным измерениям разбивается длинная шина на участки, в пределах которых разность вихретоковых измерений не превышает 0,02%. Из данных участков вырезаются короткие шины длиной L+2D, где L - длина узкой части образца, достаточная для измерения ее электрического сопротивления с погрешность не хуже 0,05%, D - диаметр вихретокового измерителя удельной электрической проводимости. Обработкой короткой шины получается образец, показанный на фиг.2. Сечение узкой части данного образца - квадрат 5×5 мм, длина его узкой части - не менее 120 мм. Измеряется электрическое сопротивление узкой части образца с помощью моста P3009. При этом допускается установка одного из токоподводов на широкой части образца, а расстояние L между потенциальными контактами, расположенными на узкой части, должно быть не менее 100 мм.
4
Для определения с высокой точностью удельной электрической проводимости узкой части образца (фиг.2) необходимо соответственно точно знать его геометрические размеры. Число измерений длины (L), ширины (а) и толщины (t) узкой части образца должно быть таким, чтобы погрешность определения указанных размеров была соответственно не хуже 0,01 и 0,005 мм. С учетом погрешностей измерения каждого размера узкой части образца суммарная относительная погрешность измерения Δp определяется из выражения
.
4
3
R
Измерение электрического сопротивления 10-10 Ом узкой части образца проводится с погрешностью не хуже Δ=0,05%.
Разность вихретоковых измерений обуславливает неоднородность и, следовательно, дополнительную погрешность определения Δэ=0,02% удельной электрической проводимости.
R
С учетом погрешностей измерения размеров Δp=0,14%, электрического сопротивления Δ=0,05%. и неоднородности образца Δэ=0,02%, определенной выше вихретоковыми измерениями коротких шин, суммарная погрешность ∑Δ не превышает величины
.
R
Таким образом, выбранные размеры узкой полосы 5×5×120 мм позволяют очень точно измерять как ее геометрические размеры с погрешностью не хуже , так и измерять электрическое сопротивление с помощью моста P3009 с погрешностью не хуже Δ=0,05%. Суммарная погрешность с учетом неоднородности материала образца Δэ=0,02%, не превышает величины .
По данному образцу, удельная электрическая проводимость которого определена с погрешностью, не превышающей 0,15%, представляется возможность поверять вихретоковые измерители с погрешностью не хуже 0,5%, что многократно лучше, чем у прототипа (погрешность поверки более 10%), так как при этом кроме высокой точности самого образца исключаются накопления погрешностей при многократных промежуточных измерениях: поверка шины, поверка с ее помощью образцового прибора, далее поверка с его помощью квадратных пластин и, наконец, поверка с помощью пластин прибора, в комплект которого они входят.
R
Выбор размеров узкой полосы (5×5×120) мм позволяет проводить измерение ее электрического сопротивления с погрешностью не хуже Δ=0,05%, которая в сумме с погрешностью измерения линейных размеров узкой полосы Δp=0,14%, и неоднородности материала образца Δэ=0,02%, позволяет аттестовать данную часть образца с общей погрешностью не хуже ∑Δ=0,15%, что многократно лучше, чем у прототипа (погрешность поверки более 10%).