ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ПОВЕРКИ ВИХРЕТОКОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОВОДИМОСТИ

Полезная модель относится к неразрушающему контролю изделий, а именно к элек-тромагнитному контролю, и может быть применена в различных отраслях машинострое-ния.
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 х 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 её поперечного сечения и очень малых линейных размеров. Удельная электрическая проводимость определяется вихретоковыми приборами, поверяемыми с помощью длинных шин, удельная электриче-ская проводимость которых определяется с учетом их геометрических размеров и изме-ренных значений электрического сопротивления с помощью моста P3009 (закрытый источник Всероссийского института легких сплавов). Размеры шины определяются их назначением: поверка с их помощью образцового вихретокового измерителя. С учетом исключения влияния краёв и толщины образца на точность вихретоковых измерений ширина и толщина образца должна быть соответственно не менее 20 х 2 мм. С учётом величины электрического сопротивления, измеряемого с достаточной точностью, а также удельной электрической проводимости (а) материала шин, их длина должна быть не менее 1м. 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 её полос, что определяет соответственно минимальную погрешность определения удельной электрической проводимости 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.
Известен образец для вихретоковых измерителей удельной электрической проводимости, выполненный одним целым в виде прямоугольной пластины, размеры широкой части которой не менее 2,5 диаметра преобразователя вихретокового измерителя, и узкой полосы, поперечное сечение и длина которой выбраны достаточными для измерения её электрического сопротивления с погрешностью не хуже 0,05 %,. Удельная электрическая проводимость узкой полосы образца определяется очень точно. Так как узкая полоса и пластина образца представляют собой одно целое, то предполагается, что у них одинаковые значения удельной электрической проводимости (σ). Однако, вследствие возможной неоднородности материала образца по его длине может иметь место некоторое неконтролируемое различие σ пластины и узкой полосы образца, что может привести к погрешности поверки (патент № 133935, кл. G01 N28/90, G01 R27/90, опубл. 27.10.2013).
Предлагаемая полезная модель полностью решает задачу точной поверки образцов удельной электрической проводимости.
Для достижения этого технического результата образец для поверки вихретоковых измерителей удельной электрической проводимости выполнен одним целым в виде прямоугольной пластины и узких полос, расположенных равномерно с двух противоположных сторон прямоугольной пластины.
Признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, позволяют изготавли-вать и точно поверять образцы удельной электрической проводимости.
1
Необходимая точность определения σ достигается благодаря наличию узких полос с обеих сторон аттестуемого участка длиной L >2,5D. Этим обеспечивается возможность расположения на них токоподводов при измерении электрического сопротивления (R) данного участка. Кроме этого, находится критерий точного определения σ аттестуемого участка.
Предлагаемый образец для поверки вихретоковых измерителей удельной электрической проводимости иллюстрируется чертежом, представленным на фиг. 1.
На фиг.1 показана модель предлагаемого образца для вихретокового измерителя удельной электрической проводимости. Образец выполнен одним целым в виде прямоугольной пластины и узких полос, расположенных равномерно с двух противоположных сторон прямоугольной пластины.
Изготовление образца, показанного на фиг.1, проводится в следующем порядке:
Из длинной шины с поперечными размерами (T≥D/3)×(S≥1,5D), для которой предварительно проведено сканирование её широкой поверхности с помощью локального
1
2
3
1
2
3
2
2
3
1
1
2
3
2
3
2
2
2
1
2
преобразователя вихретокового измерителя σ, определены и вырезаны участки (короткие шины) с минимальной неоднородностью σ. Длина полос должна соответствовать требованию (L≥2,5D)+L+L, где D - диаметр преобразователя вихретокового измерителя σ, L - минимальная длина, на которой измеряется электрическое сопротивление (R) аттестуемого широкого участка, L - длина узких полос образца для которых точно измеряется R, L - длина коротких узких полос, достаточная для установки на них одного из токоподводов при измерении R аттестуемого широкого участка длиной L. С одной стороны образца длина L узких полос выбирается такой, чтобы на них можно было измерять R с погрешностью не хуже 0,02%. С другой стороны образца длина L узких полос выбирается достаточной для установления на них токового подвода при измерении R аттестуемого участка длиной L≥2,5D. Проводится дополнительное сканирование локальным преобразователем коротких шин, по результатам которого находится участок длиной L с минимальной неоднородностью, расположенного в пределах шины так, чтобы с одной стороны был участок шины длиной L, с другой - участок длиной L. На выбранных участках шины длиной L и L делается ряд прорезей, чтобы получить узкие полосы шириной S/1,5n. Число узких полос n выбирается таким, чтобы их ширина, и, следовательно, их сечение, получались достаточно малыми для точного измерения R на узких участках образца длиной L. Выбор размеров узких полос образца (малых размеров сечения (T≥D/3)×(T≥D/3) и достаточно больших значений длины L) обеспечивает очень точное измерение R (погрешность - не хуже 0,02%). Равномерное расположение полос по всей ширине образца обеспечивает равномерное распределение тока по образцу при измерении R, что необходимо для точного определения σ аттестуемого участка. Для исключения промахов и обеспечения малой погрешности достаточно трех измерений R одной из узких полос образца длиной L. Кроме средней арифметической величины  принимаемой за действительное значение электрического сопротивления измеряемой узкой полосы образца, находится его среднее квадратическое отклонение  учетом многократных измерений R и геометрических размеров узких полос образца рассчитываются σ и величина ее суммарного среднего квадратического отклонения . Измерить R аттестуемого участка ((длина L которого много меньше L, а поперечное сечение (T≥D/3)×(S>1,5D) много больше узких полос образца (T≥D/3)×(T≥D/3)) - трудоемкая задача. Если для узких полос достаточно трех измерений R, то для уверенного измерения R на аттестуемом коротком и одновременно широком участке необходимо провести десятки измерений так, чтобы соблюдалось соотношение , где  - суммарное среднее квадратическое отклонение определение σ одной из узких полос образца,  - суммарное среднее квадратическое отклонение определения σ широкого аттестуемого участка образца.
ш
Таким образом, критерием точности определения σ широкого участка образца является равенство суммарных средних квадратических отклонений  определения σ широкой и любой из узких полос образца. Даже, если значение σ аттестуемого участка и узких полос образца несколько отличаются между собой, но их  равны, можно считать, что величина σ аттестуемого участка определена точно. Имеющееся различие σ сравниваемых частей образца - следствие неоднородности материала образца по его длине, что дополнительно подтверждает преимущество заявляемого решения перед известными, так как учитывается неоднородность различных частей образца. Таким образом, из приведенного выше видно, что заявляемая модель образца состоит из широкой части, по которой поверяются вихретоковые приборы, и узких частей, для которых сравнительно просто определяются точные значения σ и , с которыми сравнивают σ и  широкой части образца. Число необходимых измерений для точного определения R должно быть таким, чтобы соблюдалось равенство  широкой и узкой частей образца.