Этапы развития электромагнитных и вихретоковых методов измерения токопроводящих изделий в контексте истории развития технических наук

Введение 3
Анализ этапов развития вихретокового метода контроля 9
Физические основы вихретокового метода 15
Область использования вихретокового метода контроля 18
Виды вихретоковых преобразователей 20
Примеры технической реализации вихретокового толщиномера 24
Заключение 26
Список литературы 27

Весь текст будет доступен после покупки

После трагедии в Нью-Йорке 11 сентября 2001 года во всем мире резко изменилось отношение к Проблеме безопасности, защиты населения и окружающей среды от техногенных, природных, криминалистических и во­енных катастроф. Проблема безопасности официально объявлена главнейшей в организационном, научном, экономико-политическом плане.
В соответствии с законом «под безопасностью Рос­сийской Федерации понимается качественное состояние общества и государства, при котором обеспечивается защита каждого человека, проживающего на территории Российской Федерации, его прав и гражданских свобод, а также надежность существования и устойчивость раз­вития страны, защита ее основных ценностей, материальных и духовных источников жизнедеятельности, конституционного строя и государственного суверенитета, независимости и территориальной целостности от внут­ренних и внешних врагов».
Основные причины роста числа аварий и катастроф: критический уровень износа оборудования, нарушения производственной и технологической дисциплины, ос­лабление роли государственных органов контроля и управления, а также недостаточный уровень правовой и экологической культуры.

Весь текст будет доступен после покупки

АНАЛИЗ ЭТАПОВ РАЗВИТИЯ ВИХРЕТОКОВОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ
Анализ распределения электромагнитного поля в электропроводящих металлических объектах с неоднородностями различного характера лежит в основе вихретокового метода контроля.
Впервые вихревые токи были обнаружены французским учёным Д. Ф. Араго (1786—1853) в 1824 г. в медном диске, расположенном на оси под вращающейся магнитной стрелкой. За счёт вихревых токов диск приходил во вращение. Это явление, названное явлением Араго, было объяснено несколько лет спустя M. Фарадеем с позиций открытого им закона электромагнитной индукции: вращаемое магнитное поле наводит в медном диске вихревые токи, которые взаимодействуют с магнитной стрелкой.
Вихревые токи были подробно исследованы французским физиком Фуко (1819—1868) и названы его именем. Фуко также открыл явление нагревания металлических тел, вращаемых в магнитном поле, вихревыми токами – сентябре 1855 года он обнаружил, что сила, необходимая для вращения медного диска, становится больше, когда его заставляют вращаться своим ободом между полюсами магнита, при этом диск самопроизвольно нагревается вихревым током, индуцированным в металле диска.
Большой вклад в основание практического применения вихретокового контроля внес немецкий ученный Фридрих Ферстер, разработавший теорию метода для контроля металлических изделий и первым использовал амплитудно-фазовый способ обработки сигналов.
Последовательность решения задач теории электромагнитной дефектоскопии в переменных магнитных полях систематизирована Сапожниковым А.Б. [2]
В [3] Власов В.В. и Комаров В.А. описали качественную картину распределения вихревых токов от дефекта, возбуждаемых накладным датчиком, для магнитных и немагнитных материалов характер распределения вихревых токов по дефекту одинаковый.
Распределение поля дефекта с использованием переменного магнитного поля представлено в диссертации Клюева В.В. Развитие средств вычислительное техники привело к широкому распространению численных методов, в том числе для решения задач НК на основании взаимодействия электромагнитного поля с различными дефектами. [4]
В развитие теоретических основ электромагнитной дефектоскопии существенный вклад внес В. Е. Шатерников. Предлагаемые им расчетные аналитические модели охватывают широкий класс задач электромагнитного контроля объектов сложной формы, разработаны способы расчета выходных параметров преобразователей с произвольным сечением обмоток.
Задача отстройки от мешающих факторов с увеличением точности контроля и определением параметров различных (поверхностных и подповерхностных) дефектов в немагнитных объектах решается в диссертации А. Я. Тетерко. Здесь также рассмотрены некоторые аспекты разработки электромагнитных дефектоскопов с использованием нескольких частот. [5]
Вихретоковому контролю с использованием адаптивных средств посвящены работы A. B. Ивченко. Им разработан одночастотный вихретоковый дефектоскоп, имеющий автоматическую установку рабочей частоты и чувствительности, позволяющий определять коррозионные поражения в обшивке летательных аппаратов с учетом изменения толщины стенки и защитных покрытий. В работе сделан выбор оптимальной рабочей частоты и рассмотрены механизмы повышения точности измерений коррозии на внутренней стороне объекта контроля. Проанализировано воздействие на сигнал ВТП трех влияющих факторов: толщины стенки объекта контроля, воздушного зазора между поверхностью объекта и ВТП, глубины залегания дефекта. [6]
Стремительный рост процессорных технологий позволил моделям, созданным с помощью численных методов, выйти на новый уровень. Численные методы дали возможность моделировать объекты сложной геометрической формы и существенно снизить временные и трудозатраты на проведение некоторых исследований, что позволило анализировать распределение электромагнитного поля и визуализировать результаты. Для оценки параметров дефектов стало возможным широкое использование результатов расчетов теоретических моделей при различных условиях контроля объекта.
До недавнего времени область применения вихретокового контроля ограничивалась выявлением поверхностных дефектов, определением толщины стенки немагнитных металлических объектов до 5 мм в узких диапазонах отстройки от влияния зазора между ВТП и объектом контроля.
В работе Ю. К. Федосенко отмечается, что наиболее широко применяются ультразвуковые и радиационные методы, обладающие более высокой точностью, тогда как применение вихретоковых толщиномеров ограничивается измерением толщин в диапазоне от нескольких мкм до 2–3 мм.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Вихретоковый толщиномер ВТ-501. Паспорт ПС-4276-007-52736667-04. – М., 2004. – Режим доступа: www.URL: http://www.defectoscop.ru/docs/vt-501p.pdf. – 01.06.2022 г.
2. Сапожников А. Б. Теоретические основы электромагнитной дефектоскопии металлических тел. – Томск: Изд-во ТГУ, 1980. – 308 с.
3. Власов В.В., Комаров В.А. Магнитное поле вихревых токов над поверхностной трещиной в металле при возбуждении их накладным индуктором. // Дефектоскопия. – 1971. – №6 – С. 63–75
4. Клюев В.В. Исследование электромагнитных методов и разработка комплекса приборов для неразрушающего контроля дефектов, толщины и смещений изделий в процессе производства и технологических испытаний. – Дис. … д-ра техн. наук. – М., 1972
5. Тетерко А. Я. Исследование электромагнитного поля поверхностных дефектов и разработка средств электромагнитной дефектоскопии. – Дис. … канд. техн. наук. – Львов, 1976.
6. Ивченко А.В. Разработка адаптивных вихретоковых средств контроля коррозионных поражений обшивки планера летательных аппаратов. – Дис. … канд. техн. наук. – М., 2006. – 177 с.
7. Неразрушающий контроль. Справочник / под ред. В.В. Клюева: в 8 томах. Т 2: в 2-х кн.: Кн. 1: Контроль герметичности. Кн. 2: Вихретоковый контроль. - М.: Машиностроение, 2003. - 688 с.: с. 418-422

Весь текст будет доступен после покупки