Переменные магнитные поля. Общие сведения

министерство транспорта российской федерации

федеральное агентство железнодорожного транспорта

омский государственный университет путей сообщения

Утверждено редакционно-издательским советом университета в качестве

методических указаний к лабораторным работам для студентов

специальности «Приборы и методы контроля качества и диагностики»

Феррозондовый контроль. Часть 4. Измерение параметров переменных магнитных полей: методические указания к лабораторным работам / Р. А. Ахмеджанов, Е. Н. Кулинич, В. В. Макарочкин, Н. В. Макарочкина; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2009. 42 с.

Методические указания содержат описание трех лабораторных работ, посвященных освоению феррозондовых приборов, применяемых для измерения параметров переменных магнитных полей, создаваемых соленоидами при намагничивании изделий при магнитном контроле изделий железнодорожного транспорта.

Предназначены для студентов второго – пятого курсов специальностей 200102 – «Приборы и методы контроля качества и диагностики», 190302 – «Вагоны», 340100 – «Управление качеством», 200503 – «Стандартизация и сертификация» – очной и заочной форм обучения, могут быть использованы слушателями Института повышения квалификации и переподготовки при начальной подготовке дефектоскопистов.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор Ю. М. Вешкурцев;

Введение.......................................................................................................... 5

Лабораторная работа 1. Измерение напряженности и градиента на-пряженности переменного магнитного поля с применением прибо-ра магнитоизмерительного феррозондового комбинированного Ф-205.38.............. 6

1.1. Переменные магнитные поля. Общие сведения............................... 6

1.2. Измерение параметров и построение характеристик переменного магнитного поля.................................................................................................. 10

1.3. порядок выполнения работы........................................................... 14

1.4. Содержание отчета........................................................................... 16

1.5. Контрольные вопросы...................................................................... 16

Лабораторная работа 2. Измерение напряженности переменного магнитного поля с применением измерителя напряженности магнитного поля типа МФ-207 и его модификаций............................................................................................ 16

2.1. Измерение напряженности магнитного поля с помощью измерителя напряженности МФ-207.......................................................................... 17

2.2. Особенности применения измерителя напряженности магнитного поля МФ-207А.................................................................................................. 22

2.3. Особенности применения измерителя напряженности магнитного поля МФ-207.1.................................................................................................. 24

2.4. порядок выполнения работы........................................................... 26

2.5. Содержание отчета........................................................................... 28

2.6. Контрольные вопросы...................................................................... 28

Лабораторная работа 3. Измерение параметров переменного магнитного поля с применением измерителя-дефектоскопа феррозондового Ф-215.1 29

3.1. Измерение амплитуды и периода колебаний напряженности переменного магнитного поля...................................................................................... 29

3.2. порядок выполнения работы........................................................... 30

3.3. Содержание отчета........................................................................... 34

3.4. Контрольные вопросы...................................................................... 34

Библиографический список............................................................................ 34

Приложение. Техническая характеристика измерителя-дефектоскопа феррозондового Ф-215.1............................................................................................. 35

в дефектоскопии широко применяют переменные магнитные поля, формируемые периодическим током различной частоты (чаще всего используют ток промышленной частоты 50 Гц).

При контроле объектов из ферромагнитных материалов переменное магнитное поле формируется соленоидами, при этом возникает задача проверки качества намагничивания изделия, т. е. определения значения напряженности (градиента напряженности) магнитного поля на поверхности изделия.

В настоящее время на ремонтных предприятиях железнодорожного транспорта для измерения параметров переменных магнитных полей при-меняют большое количество современных средств, в том числе

прибор магнитоизмерительный феррозондовый комбинированный Ф-205.38, позволяющий, кроме того, измерять параметры статического магнитного поля и выполнять функции дефектоскопирования;

измеритель напряженности магнитного поля типа МФ-207 (модификация МФ-207А – для измерения параметров сильных магнитных полей, МФ-207.1 – для измерения параметров слабых магнитных полей);

измеритель-дефектоскоп феррозондовый Ф-215.1, совмещающий в себе функции измерителя характеристик магнитного поля и порогового дефектоскопа и предназначенный для оценки амплитуды и периода изменения напряженности переменного магнитного поля, измерения напряженности и градиента напряженности постоянного магнитного поля на поверхностях деталей и в свободном пространстве и для обнаружения дефектов в намагниченных деталях, в том числе в сварных конструкциях, особенности применения которых рассмотрены в настоящих методических указаниях.

с применением прибора магнитоизмерительного феррозондового комбинированного ф-205.38

Цель работы: приобретение навыков работы с приборами феррозондового контроля и освоение методики измерения параметров переменных магнитных полей.

Аппаратура и образцы, применяемые в работе: прибор магнитоизмерительный феррозондовый комбинированный Ф-205.38; соленоиды – дефектоскопы типа МД-12П (Ш, С, Э); объект контроля (ОК).

1) изучить по методическим указаниям [6, ч. 3, с. 18 – 28] технические характеристики и возможности прибора Ф-205.38 в области измерения параметров переменных магнитных полей (см. разд. 1.2).

2) Подготовить прибор к работе: проверить целостность соединителей кабелей, правильность выбора преобразователя и наличие неповрежденного защитного колпачка. Выбрать режим работы, необходимый для проведения измерений параметров переменного магнитного поля.

3) Измерить напряженность переменного магнитного поля, создаваемого дефектоскопом типа МД-12П или другим соленоидом в свободном пространстве:

а) перевести прибор в состояние «Измерение напряженности переменного поля»;

б) установить оптимальное время дискретизации;

в) выбрать направление прохода преобразователя и начальную точку отсчета;

г) установить преобразователь-полемер в начальную точку измерения;

д) измерить амплитуду и частоту напряженности магнитного поля и записать в табл. 1.1;

е) устанавливая преобразователь последовательно в отмеченные на линейке точки, записать полученные значения напряженности магнитного поля в табл. 1.1;

ж) переместить преобразователь в произвольную точку, сохранить полученное значение функции Н(t), нажав кнопку «Запись»;

з) прибор переключить в состояние «Готовность к передаче информации на компьютер» (см. рис. 1.1) и нажать кнопку «1». Прибор автоматически перейдет в режим передачи информации, а по окончании передачи – переключится в состояние «Передача информации завершена»;

и) обработать полученную информацию с помощью стандартного пакета прикладных программ РМД-1 и начертить график функции Н(t) в табл. 1.1;

к) очистить память прибора, установив состояние «Готовность к тестированию памяти» (см. рис. 1.1) и нажав кнопку «Запись».

Результаты измерения напряженности магнитного поля

4) Измерить напряженность переменного магнитного поля, создаваемого дефектоскопом типа МД-12П или другим соленоидом на поверхности контролируемого объекта (по заданию преподавателя), выполнив операции, аналогичные указанным в п. 3 (г – к).

В отчете должны быть описаны возможности прибора магнитоизмерительного феррозондового комбинированного прибора Ф-205.38 при измерении параметров переменных магнитных полей (напряженности и градиента напряженности магнитного поля); представлены результаты измерений и графики соответствующих параметров, обработанные с применением пакета программ РМД-1; дана сравнительная характеристика полученных результатов.

1) В чем заключается особенность измерения параметров переменных магнитных полей?

2) Какое значение напряженности магнитного поля высвечивается на дисплее прибора (амплитудное, среднее, действующее)?

3) Можно ли начать второй цикл измерений значений параметра переменного магнитного поля без предварительной очистки памяти прибора?

измерение напряженности переменного магнитного поля

с применением измерителя напряженности магнитного поля типа МФ-207 и его модификаций

Цель работы: приобретение навыков работы с измерителями напряженности переменного магнитного поля и освоение методики измерения параметров переменных магнитных полей.

Аппаратура и образцы, используемые в работе: измерители напряженности магнитного поля МФ-207, МФ-207А и МФ-207.1; соленоиды – дефектоскопы типа МД-12П (Ш, С, Э); линейка, мел, объект контроля.

Прибор МФ-207А выполняет функции измерителя напряженности статического и изменяющегося во времени магнитных полей, позволяет накапливать результаты измерений в оперативной памяти и отслеживать текущее время [2, с. 123 – 126]. Диапазон измерения значений напряженности магнитного поля расширен по сравнению с базовой моделью измерителя МФ-207 до 500000 А/м за счет применения ФП, являющегося компонентным зондом с датчиком Холла (см. рис. 2.2).

Внешний вид измерителя напряженности магнитного поля МФ-207А показан на рис. 2.9, где 1 – кнопка «Питание» для включения и выключения измерителя; 2 – кнопки переключателя режима «+» и «–»; 3 – кнопки ввода цифровой информации и переключения состояний измерителя; 4 – кнопки «>», «<»; 5 – крышка отсека соединителя «Вывод информации»; 6 – преобразователь-полемер; 7 – кнопка «Запись»; 8 – дисплей; 9 – индикатор D («Внимание»); 10 – индикатор «Вкл.» включения питания.

Метрологичес-кие характеристики измерителя напряженности магнитного поля МФ-207А приведены в табл. 2.2.

измерителя напряженности магнитного поля МФ-207А

Результаты измерения поля на множестве пространственных или временных точек запоминаются в оперативной памяти прибора. Команда записи в каждой точке формируется при нажатии кнопки «Запись». Накопленные данные могут быть представлены в виде графиков двумерных распределений магнитного поля на собственном графическом дисплее измерителя.

При подключении измерителя МФ-207А к компьютеру с помощью программы, входящей в комплект поставки прибора, отображается временное (в виде осциллограммы) или пространственное (на плоскости) распределение магнитного поля.

Измеритель напряженности магнитного поля МФ-207.1 предназначен для измерения параметров статического и изменяющегося во времени слабых магнитных полей. В приборе в качестве ФП используется компонентный фер-розонд.

Внешний вид измерителя напряженности магнитного поля МФ-207.1 показан на рис. 2.10, где 1 – кнопка «Питание» для включения и выключения измерителя; 2 – кнопки переключателя режима «+» и «–»; 3 – кнопки ввода цифровой информации и переключения состояний измерителя; 4 – кнопки «>», «<»; 5 – крышка отсека соединителя «Вывод информации»; 6 – индикатор «Вкл.» включения питания; 7 – кнопка «Запись»; 8 – индикатор D («Внимание»); 9 – дисплей; 10 – преобразователь-полемер.

Метрологические характеристики прибора МФ-207.1 приведены в табл. 2.3.

Визуализация результатов измерения измерителя МФ-207.1 аналогична процессу отображения информации в приборе МФ-207А.

измерителя напряженности магнитного поля МФ-207.1

1) изучить по данным методическим указаниям функциональные возможности базовой модели измерителя напряженности магнитного поля МФ-207 и его модификаций МФ-207.А и МФ-207.1 [7].

2) Измерить напряженность переменного магнитного поля, создаваемого дефектоскопом типа МД-12П или другим соленоидом в свободном пространстве.

3) Подготовить измеритель МФ-207 (МФ-207.А, МФ-207.1) к работе:

а) перевести прибор в состояние измерения параметров переменного магнитного поля;

б) выбрать автоматический временной режим измерения, если параметры магнитного поля (частота, амплитуда и длительность импульсного процесса) задаются преподавателем;

в) выбрать начальную точку измерения и установить преобразователь;

г) измерить амплитуду и частоту напряженности магнитного поля и записать полученные значения в табл. 2.4;

д) сохранить значения функции Н(t) в памяти прибора, нажав кнопку «Запись»;

е) нажать кнопку «1» и передать полученные значения на компьютер;

ж) обработать переданную информацию с помощью стандартного пакета прикладных программ РМД-1, начертить график функции Н(t) в табл. 2.4.

Результаты измерения напряженности магнитного поля

4) Если параметры магнитного поля (частота, амплитуда и длительность импульсного процесса) неизвестны или требуют уточнения, то следует выбрать ждущий временной режим измерения и уточнить значения измеряемых параметров, переключив измеритель в состояние «Установка параметров ждущего режима» (см. рис. 2.3):

если измеритель не определил частоту измеряемого переменного магнитного поля (недостаточное время измерения), то вместо значения частоты на дисплее высвечиваются символы «????»;

если прибор не адаптировался под параметры исследуемого магнитного поля, то на дисплее прибора высвечивается сообщение, приведенное на рис. 2.11, и процесс измерения напряженности магнитного поля в данной точке пространства следует повторить;

выполнить операции, аналогичные указанным в п. 3 (в – ж).

5) Намагнитить объект контроля с помощью дефектоскопа типа МД-12П или другого соленоида, установив ОК в области действия магнитного поля соленоида.

6) В режиме автоматического временного измерения параметров переменного магнитного поля выполнить операции, аналогичные указанным в п. 3 (в – ж).

7) Перевести прибор в состояние, необходимое для формирования прост-ранственной картины магнитного поля на поверхности объекта контроля, нажав кнопку «В/П»:

а) выбрать точки, расположенные в зоне контроля ОК, в которых необходимо выполнить измерение напряженности магнитного поля;

б) устанавливая последовательно ФП в отмеченные точки, измерить амп-литуду и частоту напряженности магнитного поля и записать полученные значения в табл. 2.4;

в) для сохранения полученных значений в памяти прибора после каждого измерения, выполняемого по заданию, указанному в п. б, необходимо нажимать кнопку «Запись» (в позиции 5 первой строки дисплея указывается номер записи, который при переходе к следующей точке измерения будет увеличиваться на единицу, см. рис. 2.6);

г) передать данные на компьютер и обработать переданную информацию с помощью стандартного пакета прикладных программ РМД-1.

В отчете должны быть описаны возможности измерителя напряженности магнитного поля МФ-207 (МФ-207А, МФ-207.1), приведена таблица с экспериментальными данными или пространственный график напряженности магнитного поля над исследуемой частью поверхности ОК, построенный по результатам обработки полученных значений напряженности магнитного поля с по-мощью пакета прикладных программ РМД-1.

1) В чем заключается особенность преобразователя, предназначенного для измерения сильных магнитных полей?

2) Как определить характер изменения напряженности магнитного поля по параметрам, высвечивающимся на экране дисплея?

3) Как определить значения частоты и амплитуды напряженности переменного магнитного поля в ждущем временном режиме измерения?

измерение параметров переменного магнитного поля

Аппаратура и образцы, используемые в работе: измеритель-дефектоскоп феррозондовый Ф-215.1; соленоиды – дефектоскопы магнитопорошковые типа МД-12П (Ш, С, Э); линейка, мел, объект контроля.

1) изучить по данным методическим указаниям технические характе-ристики и возможности измерителя-дефектоскопа Ф-215.1.

2) Намагнитить объект контроля с помощью дефектоскопа типа МД-12П или другого соленоида, установив объект контроля в области действия магнитного поля, создаваемого соленоидом.

3) Исследовать магнитное поле, создаваемое со-леноидом:

б) перевести прибор в состояние «Измерение поля, меняющегося во времени»;

в) выбрать начальную точку отсчета в центре соленоида;

г) сделать разметку точек измерения по оси соленоида;

д) сделать разметку точек измерения от центра соленоида к виткам;

е) поместить ФП МПФ 215-1 в начальную точку измерения;

ж) устанавливая преобразователь последовательно в отмеченные на линейке точки, расположенные вдоль оси соленоида, записать с экрана дисплея текущие значения амплитуды тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля Н_{t прод} и периода колебаний Т в табл. 3.1;

з) сохранить полученные значения (временную диаграмму) Н_{t прод} в памяти измерителя.

4) прибор переключить в состояние «Готовность к передаче информации на компьютер» (рис. 3.3, состояние 6).

5) нажать кнопку «1». Измеритель переключить в состояние «Готовность к передаче накопленных данных», в начале передачи данных прибор автоматически перейдет в состояние «Передача данных». Процесс передачи информации будет сопровождаться короткими звуковым и световым сигналами после передачи очередной строки данных (рис. 3.4, состояние 3). По окончании передачи информации измеритель-дефектоскоп Ф-215.1 автоматически переключится в состояние «Передача данных завершена». Для подготовки к следующему циклу измерений проводится тестирование памяти прибора (рис. 3.5), позволяющее проверить исправность памяти (в процессе тестирования вся информация в памяти прибора уничтожается).

6) Обработать полученную информацию с помощью стандартного пакета прикладных программ РМД-1 и вывести результаты конт-роля на печать.

7) Для очистки памяти прибора установить состояние «Готовность к тестированию памяти» (см. рис. 3.3, состояние 6) и нажать кнопку «

» (рис. 3.5).

8) Поместить ФП МПФ 215-1 в начальную точку измерения.

9) Устанавливая преоб-разователь последовательно в отмеченные на линейке точки, расположенные от центра соленоида к виткам (поперек оси соленоида), записать с экрана дисплея текущие значения амплитуды Н_{t попер} в табл. 3.1.

10) Построить график изменения напряженности магнитного поля, создаваемого соленоидом в прост-ранстве.

Результаты измерения напряженности магнитного поля

В отчете должны быть описаны возможности измерителя-дефектоскопа феррозондового Ф-215.1 при измерении таких параметров переменных магнитных полей, как амплитуда и период колебаний напряженности магнитного поля; приведены таблица с экспериментальными данными, временная диаграмма Н_{t прод}, полученные при обработке данных с помощью пакета программ РМД-1, и картина пространственного распределения напряженности магнитного поля соленоида.

1) Значения каких параметров, характеризующих переменное магнитное поле, можно получить с помощью измерителя Ф-215.1?

2) Какова особенность представления информации на экране дисплея приборов Ф-215.1?

3) Что происходит с накопленными данными при тестировании памяти?

1. щербинин В. Е. Магнитный контроль качества металлов / В. Е. Щербинин, Э. С. Горкунов / УрОРАН. Екатеринбург, 1996. 263 с.

2. Феррозондовый контроль / А. М. Шанаурин, Г. И. Кравченко и др. / ООО «Микроакустика». Екатеринбург, 2006. 168 с.

3. ГОСТ 21104-75. Контроль неразрушающий. Феррозондовый метод. М.: Изд-во стандартов, 1975. 12 с.

4. Криворудченко В. Ф. Современные методы технической диаг-ностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного состава железнодорожного транспорта / В. Ф. Криворудченко, Р. А. Ахмеджанов. М.: Маршрут, 2005. 436 с.

5. Ахмеджанов Р. А. Физические основы магнитного неразрушающего контроля / Р. А. Ахмеджанов / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2004. 69 с.

6. Феррозондовый контроль / Р. А. Ахмеджанов, В. С. Кашка и др. / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2007. Ч. 1. 47 с.; Ч. 2. 47 с.; Ч. 3. 49 с.

7. Измеритель напряженности магнитного поля МФ-207 / С. М. Ватолин, В. С. Менщиков и др. // Дефектоскопия. 2004. № 8. С. 34 – 37.

измерителя-дефектоскопа феррозондового Ф-215.1

Измеритель-дефектоскоп феррозондовый Ф-215.1 совмещает в себе функции порогового дефектоскопа и измерителя характеристик магнитного поля (Измеритель-дефектоскоп феррозондовый Ф-215.1: Руководство по эксплуатации МКИЯ.427633.006-01 РЭ / ООО «Микроакустика». Екатеринбург, 2007. 49 с.). Прибор предназначен

для обнаружения дефектов в намагниченных деталях, в том числе в сварных конструкциях;

измерения напряженности и градиента напряженности постоянного магнитного поля на поверхностях деталей и в свободном пространстве;

оценки амплитуды и периода изменения напряженности переменного магнитного поля.

Измеритель-дефектоскоп Ф-215.1 состоит из размещенного в чехле элект-ронного блока, феррозондовых преобразователей и аккумуляторной батареи. Одновременно к прибору могут быть подключены два преобразователя из четырех, входящих в комплект поставки, а также манипулятор, формирующий импульсы для запуска схемы измерения параметра магнитного поля при прохождении расстояния, равного примерно одному миллиметру, что позволяет при передаче информации на компьютер создавать объемные картинки распределения напряженности или градиента напряженности магнитного поля. Описание манипулятора приведено в работе [6, ч. 3]. Прибор Ф-215.1 снабжен четырьмя преобразователями: двумя ФП-градиентометрами (этикетка желтого цвета) – МГФ 215-3 и МГФ 215-4 с базами 3 и 4 соответственно; двумя ФП-полемерами – МПФ 215-1 (этикетка пурпурного цвета) – для измерения тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля и МПФ 215-2 (этикетка белого цвета) – для определения нормальной составляющей напряженности магнитного поля.

Внешний вид электронного блока измерителя-дефектоскопа показан на рис. П.1, где 1 – кнопка включения питания; 2 – ФП-градиентометр; 3 – кнопки включения подсветки дисплея; 4 – дисплей; 5 – индикатор «Дефект»; 6 – индикатор включения питания; 7 – ФП-полемер; 8 – кнопка записи; 9 – кнопки пе-реключения узловых состояний; 10 – кнопки ввода цифровых данных и пе-реключения состояний измерителя; 11 – розетка соединителя вывода данных; 12 – крышка отсека соединителя вывода данных.

Технические характеристики измерителя-дефектоскопа Ф-215.1 приведены в табл. П.1.

Технологическая информация в соответствии с таблицей кодов (Таблица кодов зон контроля и типов дефектов: МКИЯ.НД-02 ТбК / ООО «Микроакус-тика». Екатеринбург, 1997. 12 с.) и с данными, приведенными в работе [6, ч. 3, приложение], вводится с помощью цифровой клавиатуры прибора так, как это описано в работах [6, ч. 1, п. 1.2.7; ч. 3, подразд. 10.2] при применении феррозондовых приборов, и хранится в памяти измерителя. Автоматически в приборе фиксируются значение измеряемого параметра дефекта, дата и время проверки, значения измеряемой характеристики поля в виде таблицы.

Технические характеристики измерителя-дефектоскопа Ф-215.1

Примечание. В диапазоне от 200 до 1000 А/м² погрешность измерения градиента напряженности магнитного поля не нормируется.

Работа прибора осуществляется в соответствии с картой переходов для состояний «Схема измерений» и «Готовность к вводу технологической информации», приведенной на рис. П.2, где 1 – готовность к работе с манипулятором для записи значений напряженности поля; 2 – состояние измерения параметров постоянного поля в прост-ранстве; 3 – готовность к настройке порога по сигналу дефекта; 4 – состояние обнаружения дефектов и измерения градиента напряженности поля; 5 – состояние измерения напряжения питания; 6 – готовность к работе с манипулятором для записи значений градиента напряженности поля; 7 – готовность к вводу типа дефекта; 8 – готовность к вводу номера зоны; 9 – готовность к вводу размера дефекта; 10 – готовность к вводу заключения о дефекте; 11 – готовность к вводу технологической информации; 12 – маркер в разряде единиц заводского номера изделия; 13 – маркер в разряде единиц заводского номера детали; 14 – маркер в разряде единиц кода детали; 15 – маркер в разряде единиц параметра детали; 16 – маркер в разряде единиц года изготовления детали; 17 – маркер в разряде единиц кода завода-изготовителя детали; 18 – маркер в разряде единиц личного номера дефектоскописта.

Строки участка «Результаты измерений и размеры графической шкалы» отображают следующую информацию:

первая – верхнее значение координаты графика измеряемого параметра (градиента напряженности, А/м², или напряженности, А/м) магнитного поля;

вторая – знак и значение измеренного параметра;

третья – цену деления оси времени (только для состояния «Быстрый временной (ВР) режим измерений поля»);

четвертая – пороговое значение градиента напряженности магнитного поля, А/м², в выбранном режиме дефектоскопирования;

пятая – нижнее значение координаты графика измеряемого параметра.

Расшифровка символов, которые отображаются в верхней и нижней строках дисплея в состояниях измерений, приведена в табл. П.2.

экрана дисплея измерителя-дефектоскопа Ф-215.1 в состояниях измерений

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: