І конструкцій
Мета заняття: вивчення умов застосування електричного контролю якості. Набуття практичних навиків розрахунку параметрів електричного контролю
Прилади і обладнання: персональний комп’ютер.
Тривалість: 2 год.
Основні теоретичні положення
Електричний неруйнівний контроль базується на аналізі взаємодії електричних полів з матеріалом об’єкта контролю. Під час цього об’єкт контролю, або його частину розташовують у зоні дії постійного або змінного струму. Фіксуючи відповідним способом параметри електричних полів в об’єкті контролю або параметри електричного поля, що містить об’єкт контролю або його частини, можна зробити висновки про властивості матеріалу або його зміну.
Вирішуючи практичні завдання, використовують наступні методи – електроємнісний, електропотенціальний, електричного опору, термоелектричний і електростатичний порошковий.
Одним із найбільш розповсюджених застосувань електроємнісного методу під час контролю якості продукції є вимірювання розмірів. Для вимірювання розмірів діелектричних напівпровідникових і провідникових об’єктів використовують накладні і прохідні перетворювачі. Товщину діелектричних лінійно протяжних об’єктів вимірюють безконтактним способом за допомогою двох електродів, між якими існує зазор h, в який вводять об’єкт контролю (рис. 9.1). Один з електродів (1) низько потенційний, як правило заземлений – це плоска металева пластина (рис. 9.1, а) або циліндричний опорний барабан (рис. 9.1, б). Другий електрод (2) - високопотенційний, він розташований в екрануючому корпусі (3).
Рисунок 9. 1- Вимірювання товщини діелектричних об’єктів а) листів і пластин, б) паперової стрічки,
Картону
Ємність С електродів за відсутності об’єкта контролю (4) в зазорі обернено пропорційна зазору h.
Розрахункове завдання електричного контролю.
Побудуйте градуювальну характеристику T = f(c) перетворювача, зображеного на рис. 9.1, вимірюючи товщину Т картону, якщо радіус R0 опорного барабану 1 дорівнює 100 мм, а ширина l = 1 мм, зазор h між барабаном і електродом 2,5 мм, товщина Т картону змінюється від 0,5 мм до 4 мм, а електрод 2 охоплює ¼ кола барабану. Відносну діелектричну проникність картону прийняти такою, що дорівнює трьом.
Розв’язування. Для побудови залежності T = f(c) скористаємося відомою формулою для ємності двошарового циліндричного конденсатора:
,
де R0 – радіус внутрішнього електрода, R1 – зовнішній радіус першого діелектричного шару (в нашому випадку картону); R2 – радіус зовнішнього електроду, εr1 – відносна діелектрична проникність першого шару, εr2 = 1, оскільки другий шар – це повітряний зазор. Очевидно, що R1 = R0 + T.
Через те, що у перетворювачі, зображеному на рис.9.1, зовнішній електрод охоплює тільки ¼ кола, то, нехтуючи крайовим ефектом, в формулу для ємності слід ввести коефіцієнт 1/4. Якщо в одержаній формулі розрахувати залежність C = f(R1), то, використовуючи зв’язок між R1, R0, T, одержимо шукану залежність T = f(c).
Тоді розрахункова формула матиме вигляд:
Підставивши значення:
отримаємо у фарадах:
