Prądy wirowe

Prądy wirowe
Spis treści
1. cel ćwiczenia
2. opis układu pomiarowego
3. zadania
Załączniki
1. Prądy wirowe-wprowadzenie
1
1. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zapoznanie z wykorzystaniem efektu prądów wirowych do diagnostyki
stanu materiału. (rodzaj materiału, występowanie defektów). W ćwiczeniu wykorzystywana
sonda różnicowa oraz oryginalna metoda oceny natężenia efektu prądów wirowych. Miarą
natężenia jest wartość średnia z iloczynu sygnału różnicowego z dwóch cewek przez sygnał
z jednej z cewek. Ta wielkość jest charakterystyczna tym, że z jej zależności od
częstotliwości magnesowania można wyznaczyć wartość przewodnictwa elektrycznego oraz
podatności magnetycznej.
Za pomocą tego układu ‘rozróżniane’ są materiały nieferromagnetyczne i magnetyczne.
Badany jest wpływu częstości magnesowania na głębokość wnikania prądów wirowych a
także efekt oddalenia sondy od badanego materiału.
2. Opis układu pomiarowego
Układ pomiarowy składa się z kilku podstawowych elementów. Pokazane są one na
poniższym schemacie.
Schemat
blokowy
układu pomiarowego: UP – miernik prądów wirowych , S – sonda prądów wirowych; Z –
zasilacz miernika UP; G – generator funkcyjny (Pc_Lab200); OS – oscyloskop USB
(MephistoScope1, PC - komputer
Miernik prądów wirowych zawiera szereg podzespołów elektronicznych służących do
wzmocnienia i wytworzenia czterech sygnałów napięciowych wynikających z
przetworzenia sygnałów napięciowych indukowanych w cewkach detekcyjnych.
2
Schemat blokowy miernika prądów wirowych UP. Najważniejsze podzespoły: L1, L2 i L3 –
cewki sondy; trójkąty – wzmacniacze napięciowe;
1 i 2 – przesuwniki fazowe; X – analogowy układ mnożący; Filtr – układ filtra
dolnoprzepustowego; G – wzmacniacz prądowy sterowany napięciem z generatora
zewnętrznego. Na płycie czołowej znajdują się:
- pokrętła: OFFSET (przesuniecie napięcia) ,  - przesuniecie fazowe, G – zmiana
wzmocnienia
- wyjścia sygnałów napięciowych miernika: UREF – napięcie indukowane w cewce
‘odniesienia’, DC – napięcie wyjściowe,  *UREF – napięcie proporcjonalne do
iloczynu sygnału różnicowego oraz napięcia odniesienia,  - sygnał różnicowy,
Uwaga:
Sygnał napięciowy Ux indukowany w cewce detekcyjnej pomiarowej L3 uzyskuje się znając
napięcie Ux oraz napięcie sygnału różnicowego ():
Ux = UREF – 0,1 * .
3
3. Zadania do realizacji
1. Uruchomić układ pomiarowy zgodnie z instrukcją dostępną na pracowni
(generator cyfrowy, oscyloskop USB) dla częstotliwości f = 5 kHz
2. Dokonać kompensacji układu pomiarowego dla sondy oddalonej od materiałów
3.
Zarejestrować sygnały napięciowe z miernika (kolejno doprowadzając do oscyloskopu
sygnały z miernika) przy częstotliwości 5 kHz dla szeregu materiałów różniących się
przewodnictwem elektrycznym oraz przenikalnością magnetyczną (ferryt, austenit, stal
ferromagnetyczna, aluminium, miedź). Powtórzyć pomiary dla co najmniej dwóch
częstotliwości z przedziału od 1 kHz do 10 kHz
4.
Zbadać zależność sygnału różnicowego  od grubości materiału dla trzech częstotliwości
magnesowania z przedziału od 1 kHz do 10 kHz. Wykorzystać mod pracy oscyloskopu
‘woltomierz’
5.
Efekt lift-off. Zbadać charakter zmian sygnału różnicowego  w funkcji odległości od
badanego materiału (stalowa płyta), dla trzech częstotliwości magnesowania z przedziału
od 1 kHz do 10 kHz.
6.
Zmierzyć rozkład sygnału różnicowego dla próbki płaskiej stalowej z otworem.
7. Zmierzyć rozkładu sygnału różnicowego dla przykładowych blach karoseryjnych
pokrytych lakierem
Sprawozdanie
1.
2.
3.
4.
5.
Dla wyników z pkt. 3 wyznaczyć sygnał Ux i wyznaczyć przesunięcie fazowe oraz
zmianę amplitudy pomiędzy sygnałem Ux oraz sygnałem UREF z cewki odniesienia.
Zbadać, jak różnica faz oraz amplituda sygnału Ux zależą dla danego materiału od
częstotliwości magnesowania.
Wykonać wykresy zależności sygnału różnicowego od grubości badanego materiału –
ocenić głębokość penetracji prądów wirowych.
Wykonać wykresy zależności sygnału różnicowego od odległości od płytki stalowej
– użyć tej funkcji do oceny grubości warstwy farby na blasze karoseryjnej.
Wykreślić mapę sygnału różnicowego dla płyty stalowej z otworem okrągłym. Ocenić
‘rozdzielczość’ metody dla odtwarzania geometrii wady.
Wykreślić mapę sygnału różnicowego dla blachy karoseryjnej i wyznaczyć największą
grubość lakieru. Ocenić ‘rozdzielczość’ metody dla oceny grubości warstw
lakierniczych.
4