автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Исследование влияния температуры на конструктивные элементы матричного вихретокового преобразователя и разработка быстродействующих методов температурной компенсации

На правах рукописи

Рогов Андрей Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МАТРИЧНОГО ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ И РАЗРАБОТКА БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИИ

Специальность 05.11 13 -Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

00306461Т

Москва, 2007 г

003064617

Работа выполнена в Московском Государственном Университете приборостроения и информатики

Научный руководитель - доктор технических наук,

профессор В Г.Запускалов

Официальные оппоненты - доктор технических наук,

профессор АД Покровский

- кандидат технических наук, доцент Е В Арбузов

Ведущая организация

- Российский научно-исследовательский институт Космического приборостроения

Защита состоится "11" сентября 2007 г в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 211 119.01 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, г Москва, Стромынка, 20, МГУПИ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПИ Автореферат разослан 10 августа 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета. Доктор технических наук, профессор

В В Филинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность В последние годы электромагнитные методы, в частности вихретоковые средства неразрушающего контроля (НК) широко используются при определении качества металлических материалов и готовых изделий Реальные условия эксплуатации динамических механизмов характеризируются воздействием перепадов температур Подобная термодинамика особенно проявляется и сказывается на надежности и работоспособности длинномерных многопараметровых объектов железнодорожного транспорта (рельсовые пути, ходовые части подвижного состава, контактный провод), энергетических установок (торцы лопаток, поверхности ротора и статора турбин, турбодетандеры), у которых при эксплуатации в нестационарных динамических и температурных режимах возникают нарушения геометрических размеров, вызывающие износ рабочих поверхностей этих объектов

Наиболее перспективными для решения задачи многопараметрового контроля перемещений указанных объектов в динамическом режиме представляются бесконтактные накладные преобразователи, основанными на методе вихревых токов (МВТ) Метод, благодаря своей физической сущности, отличается своим многоцелевым назначением, возможностью включения катушек индуктивности в электромагнитную матрицу для обеспечения многопараметрового контроля, отстройкой от мешающих факторов, а главное локализации зоны контроля в заданном направлении

Известные матричные вихретоковые преобразователи (ВТП), собранные на основе электромагнитной матрицы, не вполне удовлетворяют требованиям современных технологий, предъявляемым к метрологическим показателям, ухудшающимися из-за большой температурной погрешности, связанной с температурной деформацией элементов ВТП и их остаточной деформацией Особенно существенную температурную погрешность испытывает матричный ВТП при температуре окружающей среды, превышающей диапазон от (+60 -60)°С, до значений (+300 -196)°С

Поэтому возникла необходимость проведения широких исследований по изучению степени температурной деформации конструктивных элементов матричного ВТП и их анализа с целью создания новых способов и технологий повышения метрологических показателей путем уменьшения температурной погрешности.

Работа по созданию новых высокотемпературных матричных ВТП проводилась в соответствии с программами РФ, направленными на создание наукоемких и высоких отечественных технологий.

Цель работы и задачи исследования Целью диссертации является исследование влияния температурного фактора на конструкцию высокотемпературного матричного ВТП, создание теории расчета остаточной температурной деформации элементов ВТП и разработка быстродействующих способов уравновешивания температурных

деформаций

Для достижения поставленной цели поставлены следующие задачи -разработать математическую модель взаимодействия температурного поля конструктивных элементов матричного ВТП, взаимодействующего с длинномерной температурной поверхностью контролируемого образца с учетом температурных его флуктуаций,

-создать математический аппарат для расчета и оценки остаточной температурной погрешности двухпараметрового матричного ВТП с учетом конструктивных его элементов для различных форм катушек (круглой, овальной, прямоугольной),

-выполнить анализ выходных сигналов двухпараметрового матричного ВТП с катушками индуктивности круглой и овальной конфигурации и разработать новые методы компенсации остаточной температурной деформации на базе результатов, полученных экспериментально-аналитическим методом для системы "матричный ВТП - длинномерный объект",

-создать эффективные температурно-стабильные конструкции высокотемпературных ВТП, соответствующим рекомендациям, полученные в диссертации;

-на базе полученных результатов исследования двухпараметрового матричного ВТП создать и апробировать макеты многопараметровых матричных ВТП в температурно-изменяющихся условиях среды

Методы исследования Исследование температурного взаимодействия системы двухпараметровый матричный ВТП - объект контроля проводилось экспериментально-аналитическим методом расчета, основанным на теории тепловой конвекции, теории статистики и методе компьютерного моделирования

Научная новизна. В диссертации впервые осуществлено исследование и оценка температурной погрешности двухпараметрового матричного ВТП при контроле перемещений длинномерного объекта типа продольного и поперечного торцов лопатки турбины энергоустановки, -даны основы теоретического обоснования и сущности экспериментально-аналитического способа расчета суммарной оценки температурной погрешности ВТП от температурных деформаций его элементов;

-предложен критерий температурного режима, выражающий разность температуры между ВТП и объектом контроля, позволяющий учитывать предельное значение температурной погрешности как однопараметровых, так и многопараметровых ВТП,

-разработана новая методика уменьшения температурной погрешности ВТП, вызванной остаточной деформацией его элементов (патенты РФ № 2248565 // БИ 2005, №8 и № 2303784 // БИ 2007, №25),

-получена экспериментальная переходная функция и аппроксимирующая заменяющая характеристика - сумма двух экспонент для двухпараметрового ВТП,

-разработаны и созданы высокотемпературные ВТП, остаточные температурные деформации, между которыми практически отсутствуют (Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2006125534), а также созданы статические стенды и динамические поверочные технологии для метрологического обеспечения разработанных ВТП

Практическая ценность В результате проведенных исследований в диссертации даны рекомендации по конструированию высокотемпературных параметрических ВТП, включающих измерительную и компенсационную катушки индуктивности, включенных дифференциально Такая версия схемы ВТП позволяет обеспечить высокую температурную стабильность за счет конструктивных решений и выбора температуростойких материалов элементов ВТП при относительно малых их габаритах Одними из фрагментов такого ВТП являются ВВТП-1 и ВВТП-2, каркасы которых изготовлены из пористой керамики типа 22ХС (АЯО-027-002 ТУ), а обмотки катушек выполнены из провода ПНЭТ-ИМИД, представляющего собой медную жилу, плакированную 6-ти мкм никелевым покрытием с нанесенной на него полиимидной изоляции.

При этом конструкция ВВТП-1 снабжена протоками, которые постоянного прокачиваются инертным газом при эксплуатации прибора, что позволяет расширить температурный диапазон применения ВТП до +350°С длительно на воздухе, и до +500°С кратковременно Особенностью конструкции ВВТП-2 является то, что остаточная температурная деформация элементов устранена, за счет того, что измерительные и компенсационные элементы размещены в едином сечении ВТП Обе конструкции ВТП освоены и внедрены в контрольно-измерительном комплексе на предприятии ФГУП «РНИИ КП» Использованные разработки позволили получить в стендовых огневых условиях отработки изделий достоверную информацию о закономерностях реального изменения величин взаимных зазоров и перемещений.

Промышленная реализация По результатам выполненных исследований разработаны и созданы высокотемпературные приборы (ВВТП-1 и ВВТП-2) для измерения зазоров и перемещений при температурах +300°С в агрессивной среде, которая имеет место при стендовой отработке режимов работы узлов энергоустановок

Апробация диссертации Основные положения работы были обсуждены

на 17-ой Всероссийской научно-технической конференция «Неразрушающий контроля и техническая диагностика» Екатеринбург, УГТУ-УПИ 2005 С.76 и 77, 5-ой Международной конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» М: Машиностроение-1, 2006. С 65; «Научно-технический семинар в МГУПИ», М- Труды МГУПИ, 2006 С111-115, 6-я Международная конференция. М: Машиностроение-1.2007 С. 95 и 130

Публикации Выполненные исследования автором опубликованы в 11-й научных работах, в том числе в 2-х патентах на изобретение и 2-х заявках на изобретения, по которым получены одобрение ФИПС на выдачу патентов

Объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня цитируемой литературы и приложения Содержит 109 страниц машинописного текста, 30 страниц иллюстраций, списка литературы из 126 наименований и 6 страниц приложения

Защищаемые положения-

1. Анализ зависимостей и путей развития методов компенсации температурных воздействий на конструкции ВТП (новые технические решения)

2.Теория расчета остаточной температурной зависимости элементов высокотемпературного ВТП.

3.3ащита быстродействующих технологических способов и конструктивных средств компенсации температурного воздействия на выходные характеристики ВТП.

4. Перспективная модель образца температурно-стабильного матричного ВТП, созданного для контроля длинномерных многопараметровых (многомерных) поверхностей при сильных воздействиях меняющейся температуры

Краткое содержание работы

Во введении показана актуальность темы исследования и перспективность МВТ. Сформулированы цель и задачи исследования

В первой главе приведен анализ современного состояния параметрического, дифференциального и многопараметрового МВТ и средств измерения перемещений металлических поверхностей объектов. Установлено, что большой вклад в развитие МВТ, как в теоретических, так и в аппаратурных разработках внесли отечественные ученые: Клюев В В, Дорофеев А Л, Герасимов В Г., Шатерников В Е, Федосенко Ю К, Мужицкий В Ф., Сохоруков В В, Стеблев Ю А и другие, а также зарубежные исследователи - Ф. Фекстер, Ф Шарп, Р. Хохшильд, С Додд, П Вайделих, р Ноймаер и другие.

Значительный вклад в разработку высокотемпературных многопараметровых ВТП был сделан Шатерниковым В Е, Федосенко Ю К, Зацепиным Н Н, Рябцевым В К Ими были предложены принципы построения матричных ВТП, которые реализованы в настоящее время в многочисленных контрольно-вычислительных комплексов вихретокового контроля геометрии изделий и износа их поверхностей

Анализ общей теории МВТ показал хорошую совместимость теоретических и экспериментальных исследований Однако, несмотря на большие достижения в области МВТ и средств НК в публикациях недостаточно сведений, относящихся к исследованию и анализу погрешности от температурных деформаций элементов многопараметровых ВТП, особенно остаточной температурной погрешности

В последние годы развитие и совершенствование МВТ и средств контроля обусловлено ростом количества контролируемых параметров, сложностью конфигурацией объектов контроля, высокими требованиями к информативности и достоверности результатов, а также высокой вариацией температурного фактора Особенно это касается геометрических параметров длинномерных объектов, параметры которых приходится контролировать в динамике при больших перепадах температуры окружающей среды

В первой главе показана классификация различных конструкций матричных ВТП для контроля геометрических размеров длинномерных объектов, таких как рельсовые пути и контактный провод железнодорожного транспорта, сварные швы полотнищ, лопатки турбин энергоустановок, валы турбодетандеров для ожижения газов и др, которые нуждаются в совершенствовании в направлении температурной стабилизации и уравновешивании остаточных температурных деформаций

Следующие главы посвящены задачам исследования температурного влияния на конструктивные элементы матричных ВТП, выводу аналитических зависимостей для оценки остаточной температурной деформации элементов ВТП и созданию рабочих образцов таких высокотемпературных ВТП

Во второй главе проведены выбор замещающей схемы и анализ температуры, влияющей на конструктивные элементы матричного ВТП Исследование осуществляли экспериментально-аналитическим методом теории тепловой конвекции

Основной предпосылкой применения метода служит известное положение о том, что динамические свойства любой линейной системы полностью определяется ее реакцией на единичное воздействие, те переходной функцией

Методика экспериментально-аналитической оценки температурной погрешности состоит в определении переходной функции системы матричный ВТП - объект контроля при воздействии на систему приближенным прямоугольным температурным импульсом По

переходной функции определяют параметры замещающей схемы

Для аналитического расчета температурной погрешности системы кроме параметров замещающей схемы нужно знать закон изменения во времени возмущающей величины, т е закон изменения температуры среды во времени I (?) Эта функция определяется путем регистрации изменений температуры среды в рабочем пространстве ВТП при помощи, например, инфракрасного пирометра

Процесс температурных деформаций для системы «матричный ВТП - объект контроля» может быть описан линейным дифференциальным уравнением с постоянными коэффициентами при условии выполнения следующих допущений.

* теплофизические константы для элементов ВТП должны быть постоянными;

* в конструкции ВТП не должно быть люфтов между элементами, соизмеримых по величине с температурными деформациями звеньев,

* в качестве конструктивных элементов ВТП приняты катушки индуктивности, как наиболее уязвимые к колебаниям температуры

Так как все требования выполнимы, то измерения во времени показаний ВТП могут с определенной степенью точности быть описаны линейным дифференциальным уравнением

ап (¿>) ап_ ,(</">) (а^<р) Ътс1тц Ъйц , гп

—*--+--—:——'-+ап(р = ———+..+——+Ьв/и Ш

А" <1т Ыт 0 ¿г 0

где ц - входная величина или возмущающее воздействие, в нашем случае изменение температуры среды во времени г, ф - выходная или реакция системы на возмущающее воздействие, в нашем случае изменение во времени показаний ВТП вследствие температурных деформаций; <зп1 . , а0;6т1.. ,Ь0- постоянные коэффициенты

Если на вход, находящейся в покое системы (ВТП - объект контроля) в момент времени г = 0 дать единичный прямоугольный возмущающий импульс ц = 1 (рис 1), то реакция системы на этот импульс определит переходную функцию системы ср(т), по которой

можно определить коэффициенты в уравнении (1) или параметры замещающей схемы.

Рис 1 Единичный возмущающий импульс и переходная

функция системы «ВТП - объект контроля»

|

I

(

Рис 2 Замещающая схема двухпараметрового ВТП

Если известны коэффициенты уравнения (1), то можно найти его решение при условии, когда // = 0 при г < 0 и ц = 1 при т = О Характеристическое уравнение можно получить из левой части уравнения (1)

заменой знака дифференцированием параметра 4 ¿1г'

ап(Г + апЛсГл+ +а1ф-а0 = 0 (2)

Простые действительные и комплексные корни уравнения (1) можно представить

I

<Р„д=Ь-У£С1ехр(р,т) (3)

<=1

я« =24 exp(-^r)sin(^T ) (4)

где h - постоянный член, называемый коэффициентом усиления системы, р1 - корни характеристического уравнения (1), Ct - постоянная; I -количество простых действительных корней, i - номер действительного корня, и и - действительная и мнимая части комплексного корня

уравнения (2), А, и щ - постоянные, J - количество простых комплексных корней, j - номер комплексного корня

Определив корни характеристического уравнения выражений (2),(4), можно написать уравнение для переходной функции при единичном возмущающем импульсе, которая собственно и представляет собой решение выражения (1) для системы двухпараметровый ВТП - объект контроля

При симметричных температурных полях температурные деформации пропорциональны средней температуре объекта контроля, т.е при симметричном нагреве (охлаждении) деформации элементов будут изменяться по экспоненциальному закону

А/г;=Дехр (-к,т), (5)

где АГа - температурная деформация удлинения (сжатия) г-го

элемента; к, - температура охлаждения г-го элемента; Д - постоянная

В случае несимметричного нагрева деформации изгиба элемента ВТП пропорциональны разности удлинения различным образом нагретых витков катушки, температура которых также изменяется во времени по экспоненциальному закону, экспоненциально зависящим от времени. С

определенной степенью приближения можно принять.

j

АРи = Z ехР (~mj'T)' (6)

J=1

где Aptl - деформация изгиба i -го витка катушки, у - номер элемента,

оказывающего влияние на деформацию изгиба катушки; J - количество элементов, D, vim, - постоянные, характеризующие свойства элемента и его влияние на деформащпо изгибы элемента

Таким образом, деформации i -го элемента при резком изменении температуры среды характеризуются двумя величинами его удлинением А (5) и изгибом Ад, (6) При симметричном нагреве элемента последняя (6) будет равна нулю

Встречается наиболее общий случай все элементы системы ВТП объект контроля испытывают лишь деформации растяжения -сжатия и все

они находятся в одинаковых температурных условиях, те испытывают влияние прямоугольного температурного импульса Изменение показаний ВТП А1, будет функцией температурных

деформаций его элементов ЛД = <р(А1'ь ), г = 1,2,3, ,/

Ввиду малости относительных деформаций элементов влияние их на

изменение показаний ВТП может считаться взаимно независимым, и

изменение показаний ВТП может быть определено дифференциальным

методом

Поскольку относительные деформации элементов малы, величину

можно считать постоянной на протяжении всего процесса теплообмена,

и тогда для закономерности изменения показаний ВТП во времени, т е для переходной функции ДД (т), можно получить выражение, если значение A/'fl подставить го формулы (5) в выражение (7)

Если элементы ВТП испытывают также деформации изгиба, то выражение для переходной функцией имеет вид

Д/, (г) = ±А, exp(-my,r) (9)

1=1 СИ, (=1 vPi J=1

Для суммарной количественной оценки возможных предельных значений температурной погрешности нами был предложен критерий температурного режима Температурный режим в, - эта условная, выраженная в градусах Цельсия, разность температур объекта контроля и ВТП, которая при определенных «идеальных» условиях вызовет ту же температурную погрешность, как и весь комплекс реально существующих причин Эти «идеальные» условия сводятся к следующему, что система имеет температуру, постоянную по всему объему, и коэффициент линейного расширения материала, из которого изготовлены элементы ВТТТ и объект контроля, равен а = 10,2 10"6 1/°С

При соблюдении указанных условий температурный режим в п"С означает, что допустимая разность температур системы ВТП - объект контроля также в п °С Исходя из этого определения погрешность от температурной деформации при известном значении в, определится

(7)

А в, 10,2 -10"6,

(10)

откуда

(П)

где Дг, - погрешность от температурных деформаций; г - измеряемый параметр (перемещение); в, - температурный режим.

Тогда, когда отсутствуют необходимые точные сведения по определению температурного режима, в этих случаях приходится производить приближенную оценку температурного режима по предельному влиянию. Влияние отклонений температуры на погрешность измерения в максимуме может быть равно произведению измеряемого перемещения г на отклонение температуры от нормальной и на максимально возможную разность коэффициентов линейного расширения ВТП и объекта контроля (освтп -а0),т.е

Вторая составляющая правой части уравнения (12), зависящая от колебаний температуры, может достичь максимума в том случае, если различие времени прогрева ВТП и объекта контроля таково, что колебание температуры воздуха практически не сказывается на температуре ВТП (объекте контроля), а температура объекта и ВТП близко следует за температурой окружающей среды При этом разность температур ВТП -объект контроля в предельном случае может бьггь равна величине колебаний температуры воздуха Произведение в правой части уравнения (12) в предельном случае будет равна произведению измеряемого параметра ъ на допустимую величину колебаний температуры воздуха и на

максимальный коэффициент линейного расширения а^к исследуемой системы

Поскольку составляющие г и А/2 могут считаться независимыми случайными величинами, допустимо суммировать их квадратически

(12)

Дг„ = гА^аг,

'П

2 тах

(13)

Подставляя выражение (14) в формулу (11) получим

Atl(aBm-a0)n 10,2*10~б

10,2*10"

\2

При оценке температурного режима обычно отсутствуют данные об отклонениях Ati и колебаниях Al2 температуры, имеющих место при кошфетном измерительном процессе.

Период, за который следует учитывать колебания температуры среды (Аt2), зависит от того, производится абсолютная или относительные измерения, от продолжительности измерения, от вида измерительных средств, от сроков прогрева элементов ВТП и объекта контроля, характера колебаний температуры и тп Поэтому в общем виде дать строго обоснованную величину периода не представляется возможным и приходится ограничиваться ориентировочными рекомендациями

Критерий температурного режима, примененный нами, дал возможность учитывать температурную погрешность при расчетах вероятных предельных погрешностей измерения различными ВТП, как однопараметровыми, так и многопараметровыми, включенными параметрически и дифференциально

Исходя из определения температурного режима и формулы (10), можно подсчитать величины температурных погрешностей для различных интервалов и значений температурного режима При этом формулу (10), кроме непосредственного определения температурной погрешности, можно использовать для корректировки вероятных предельных значений погрешностей

При использовании матричных ВТП, когда кроме измерительной катушки индуктивности имеется компенсационная, как правила удаленная от измерительной с целью устранения между ними электромагнитной связи, то температурные градиенты катушек будут не одинаковыми, за счет остаточной температурной деформации.

Нами разработана новая технология уменьшения температурной деформации ВТП, обусловленной остаточной температурной деформацией элементов конструкции ВТП (патенты №№ 2248565, 2303784). Сущность технологии состоит в том, что перед эксплуатацией ВТП регистрируют температуру его конструкции и объекта контроля и при установившейся температуре ВТП, свидетельством чего являлось стабилизация показаний измеряемой температуре ВТП, его выдерживают на время, необходимое для того, чтобы разность температур между начальной и конечной стабилизировалась, при этом время выдержки ВТП определяют по формуле Для устранения остаточной температурной деформации была получена аналитическая зависимость для расчета времени выдержки ВТП

где т - необходимое время выдержки в мин, q - коэффициент, зависящий от условий нагрева (охлаждения), в мин см"1, V - объем ВТП в см3, S - площадь наружной поверхности ВТП в см2, lg - десятичный логарифм, Af0 и At - начальная и конечная разность температур

Выражение q(V / S) представляет собой физически постоянную текущего времени, умноженную на значение In 10, т е

V In 10

q~s=~T' (17)

где 1/к - постоянная времени или время, за которое разность температур B ill и объекта контроля сократится в ераз, е — основание натурального логарифма

Заметим, что при выдержке ВТП при постоянной температуре среды начальная разность температур At0 убывает по экспоненциальному закону

At (т) = At0 ек\ (18)

где А/ (т) - разность температур ВТП и объекта контроля в момент времени т, к- постоянный коэффициент в показателе степени-

темп охлаждения (величина обратная постоянной времени)

Для определения значения времени т выдержки ВТП предварительно нужно определить постоянную величину времени 1/к для охлаждения или нагрева данного ВТП, время выдержки которого подлежит определению Для осуществления этой процедуры были проведены экспериментальные исследования

ВТП нагревают до определенной температуры и измеряют температуру, например, корпус ВТП и его температурную деформацию. Затем определяют функцию температурной деформацию во времени в заданных условиях выдержки на нетеплопроводной и не токопроводящей подложке, но без объекта контроля Исходная функция представляет собой экспоненту, параметры которой предстоит определить. Для этого достаточно иметь три экспериментальной точки нагрева, т.е нужно знать характер типоразмера ВТП, в нашем случае - это диаметр его корпуса, или его изменение относительно какого-то известного номинала, в три определенные момента времени выдержки

Остаточная температурная деформация ВТП определится из

А!1,(х) = АЦх)<1сс, (19)

где Л7,(т) - остаточная температурная деформация, с? - измеряемый размер (корпус) ВТП, а - коэффициент линейного расширения материала корпуса Подставив значение А^т) из формулы (18) в (19), получим

А'1<(т) = с1аА10екх .

(20)

По результатам измерений можно определить изменения остаточной температурной деформации за период между моментами измерений времени выдержки тй т2, ц:

Д71 («0 - Л7, (т2) = dccAt0[ 1 - е*У У ], (21)

ДУ,О0- А'1,(т3) = с1аМ0[1 -е«У V ] (22)

Разделив равенство (21) на (22), получим уравнение, содержащее только одну неизвестную величину к при условии, если измерения произведены через равные промежутки времени т2 -тх = г3 - т2, то выкладки намного упрощаются и тогда величину к можно выразить

1п [Д7, (ц) - А'1, Ш / [А7, (т2) - А'1, (г3)]

к=--(23)

ъ- П

Все величины, входящие в уравнение (23), известны из результата эксперимента, а необходимые вычисления для определения темпа охлаждения к или постоянной времени 1/к могут бьггь произведены с достаточной точностью для решения практических задач. Необходимо отметить, что полученное значение времени выдержки (18) относится к конкретному типоразмеру ВТП (его элементу) Если элемент имеет другие геометрические размеры, то и время г выдержки будет другим, эксперимент в этом случае нужно повторить для конкретного размера

Для получения оценки влияния продолжительности местного возмущения (случайного характера) температуры на деформацию элементов замещающей схемы следует сравнить эту продолжительность с постоянными термической инерции элементов, т.е с величинами 1/к Для упрощения выкладок представим, что случайный характер температуры имеет форму ограниченного во времени единичного импульса На рис 3 показана функция 1(т) и кривая температурной деформации элемента

Рис 3 Температурная деформация колец замещающей схемы в условиях ограниченного во времени действия прямоугольного температурного импульса. 1 —/(г), 2 - А1\(т) / Д /'(тах % =/

Величину температурной деформации элемента при случайном изменении температуры среды можно определить по формуле-

где Д/', - максимальная температурная деформация элемента; т-продолжительность импульса, к, а, <1 — параметры элемента Максимально возможная деформация элемента будет иметь место при т —» оо, однако практически уже при т = 3 А/', к деформация составляет 95% своей максимальной величины

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию влияния температурной на деформацию элементов двухпараметрового матричного ВТП Приведена методика проведения эксперимента для получения переходной функции Методика содержит процедуру моделирования прямоугольного температурного импульса, который достигается резким изменением (перепадом) температуры системы ВТП - объект контроля и окружающей среды. От момента перепада и до того, как температура всех элементов вновь стабилизируется, снимают изменений показаний ВТП во времени Эти показания и будут являться переходной функцией.

На рис 4 приведен фрагмент переходной функции, полученной экспериментально.

При эксперименте температура воздуха в термостате была поднята до 30 С при температуре воздуха окружающей среды 20 С ВТП выдерживали в термостате в течение 30 с, после чего термостат вскрывали и снимали показания температуры и отклонения выходного сигнала ВТП Полученные результаты представлены на графике изменения показаний температуры и сигнала ВТП в течение 20 с до импульса и 35 с после него, при этом наибольший размер кольца замещающей схемы при температуре 20 °С имел 10 мм.

Переходная функция в рассматриваемом примере аппроксимируется суммой двух экспонент и ее приближенное уравнение запишем в виде

у = 0,5 + 1,45 е"0'1 - 1,95 е-0'0125 (24)

Располагая уравнением (24), мы одновременно имеем параметры замещающей схемы Коэффициенты в (24) есть произведения диаметра катушки на коэффициенты линейного расширения материала

N ,ит

0,4 0,3 О -0,3 -0,4

-0,6 Л* -1,0

Рис 5.Экспериментальная переходная функция заменяющей аппроксимирующей характеристики (сумма двух экспонент)

катушек и на величину перепада температуры при эксперименте, те представляет собой начальные температурные деформации катушек замещающей схемы

В четвертой главе приведены разработанные, созданные и внедренные высокотемпературные ВТП типа параметрического ВВТП-1 и двухпараметрового матричного ВВТП-2, а также широкодиапазонных стенд для статической калибровки ВТП и динамический способ матричных ВТП

Особенностью конструкций ВТП является то, что в них тщательно подобраны материала конструктивных элементов, выполненный со стабильными теплофизическими и электрофизическими характеристиками ВВТП-1 имеет специальные каналы внутри корпуса, в который нагнетается инертный газ и под давлением удерживается в нем за счет герметично полости корпуса Торцовая рабочая поверхность этого преобразователь покрыта глазурью Данные решения позволили увеличить диапазон эксплуатируемой температуры до величины +300 °С длительно на воздухе ВВТП-2 отличается от известных тем, что он обладает помимо указанных преимуществ высокими метрологическими показателями за счет уменьшения остаточной температурной деформации, достигаемой совмещением измерительной и компенсационной катушек индуктивности, включенных дифференциально. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что температурная погрешность указанных ВТП на 50% меньше существующих подобных ВТП, лишенных технических решений, которыми обладают приведенные ВТП Температурная погрешность ВВТП-2, показанная на испытаниях не превышает 4,5 5,8% от измеряемой величины перемещения продольного торца лопатки и 5,5 6,2% поперечного торца лопатки по сравнению с аналогичными ВТП (9 .10%), измеряющих продольный торец лопатки

Выполненные исследования полностью могут быть использованы и доя создания многопараметровых ВТП, поскольку наиболее современная схема включения таких ВТП является в виде электромагнитной матрица, катушки индуктивности которой электромагнитно изолированы друг от друга с использованием как схемных, так и конструктивных приемов Создана мощная метрологическая база для сопровождения работы как параметрических, так и многопараметровых температурных ВТП

В заключении изложены основные результаты работы и выводы

Заключение

Предложены пути решения народно-хозяйственной проблемы повышения технико-экономических характеристик динамических длинномерных изделий типа торцов лопаток турбин энергоустановки в условиях меняющейся температуры окружающей среды В качестве объекта контроля являлись перемещения продольных и поперечных торцов лопаток

турбин, для исследования которых был определен МВТ, позволяющий обеспечить высокие метрологические показатели измерений, а также локальность контроля перемещений в заданном направлении В работе получены следующие результаты

1 Разработана замещающая схема в виде линейной размерной цепи, состоящей из двух ортогональных колец Гельмгольца, имитирующих катушки индуктивности двухпараметровош матричного ВТП

2 Получена экспериментально-аналитическая переходная функция, представляющая собой сумму двух экспонент зависимости Сущность переходной функции заключается в получении выражения для определения погрешности ВТП от температурной деформации при статическом характере изменения температуры

3 Разработана экспериментально-теоретическая концепция оценки погрешности двухпараметровош матричного ВТП от температурной деформации его конструктивных элементов и получено выражение для определения этой погрешности.

4 Получено выражение для расчета остаточной температурной деформации элементов ВТП за период между моментами времени измерения Ть т3.

5. Разработано аналитическое выражение для оценки погрешности от температурных деформаций элементов двухпараметровош ВТП при случайном характере изменения температуры среды. Это выражение позволяет создать конструкцию матричного ВТП, обладающей необходимыми метрологическими показателями

6. Получены экспериментальная переходная функция и аппроксимирующая заменяющая характеристика, состоящая из суммы

двух экспонент Приведены их графики, на которых подтверждена большая сходимость данных

7. Разработаны новые конструкции высокотемпературных ВТП, обладающих высокой чувствительностью и точностью контроля, а также термостойкостью за счет

- продувки полости ВТП инертным газом,

- значительного уменьшения текущей погрешности, вызванной температурной деформацией элементов ВТП и их остаточной деформацией.

8 Созданы статический и динамический стенды и технологии для метрологического обеспечения высокотемпературных матричных ВТП

9. Температурная погрешность вновь созданного двухпараметрового

ВВТП-2 (погрешность 5,5 6,2 °С %) при измерении перемещения

продольного торца лопатки энергоустановки при 220 °С по сравнению с двухпараметровым ВТП типа МИВ с датчиком ДП-0001 (погрешность

9 .9,8 "С %), серийно используемых в НПО «Энергомаш» г Химки, на 35% ниже

Основное содержание диссертации изложено в работах 1 Запускалов ВГ, Клюев СВ, Рогов А А, Шатерников ВЕ ВТП геометрических перемещений в среде повышенной температуры В кн. НК и диагностика. Тезисы «17-й научно-технической конференции» Екатеринбург, УГТУ-УПИ. 2005 С 76

2 Запускалов В Г, Клюев С В, Рогов А А, Шатерников В Е Многофункциональный стенд для градуировки низко- и высокотемпературных ВТП В кн НК и диагностика Тезисы «17-й научно-технической конференции» Екатеринбург. УГТУ-УПИ 2005 С 77

3 Рогов А А, Запускалов В. Г. ВТП с температурной самокомпенсацией В кн Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности Тезисы «5-й Международной конференции» М Машиностроение-1,2006 С 65

4 Запускалов В Г, Рогов А А, Постаногов В X и др. Методика изготовления высокотемпературного матричного ВТП геометрических параметров. В сб «Труды НПО Техномаш» Том 4 М 2005 С 200-203.

5 Запускалов В Г., Рогов А А , Мирсаитов С Ф Шатерников В Е Технология улучшения метрологии и повышения надежности ВТП в динамических условиях эксплуатации В сб • «Труды МГАПИ» М. - 2006 С 111-115

6 Запускалов В Г , Рогов А.А Методика уменьшения температурной погрешности ВТП, обусловленной остаточными температурными деформациями Контроль Диагностика 2007 №3, С 29-31

7 Запускалов В.Г, Рогов А А, Прудовский П В Малогабаритный ВТП перемещений в быстродействующих процессах изменяющейся температуры. В кн * Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности Тезисы «6-й Международной НТК» М • Машиностроение-1 2007. С.130.

8. Рогов А А, Прудовский П В. Высокотемпературный ВТП перемещений. В кн Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности Тезисы «6-й Международной НТК» М • Машиностроение-1 2007 С 95

9. Патент (1Ш) № 2 248 565 // БИ 2005, №8 Способ определения метрологических показателей и надежности матричного ВТП в динамических условиях эксплуатации / Запускалов В Г , Маслов А И, Мартынов С А, Рогов А. А.

10 Патент (ЬШ) № 2 305 824 // БИ 2007, №25 Способ уравновешивания температурного изменения электрических параметров ВТП перемещений / Запускалов В Г, Маслов А.И, Рогов А А, Клюев СВ

11 Решение ФИПС о выдаче патента по заявке №2006125537. Способ уменьшения температурной погрешности / Запускалов В Г, Рогов А А

ЛР 020418 от 05 августа 2007 г

Подписано в печать 25 07 2007 г. Формат 60x84 1/16 Объем 1,0 п л Тираж 100 экз. № 210

Московский государственный университет приборостроения и информатики

107846, Москва, ул Стромынка, 20

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ТЕОРИИ И ПРАКТИКИ В ОБЛАСТИ ВИХРЕТОКОВОГО МЕТОДА И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ.

1.1 Обзор и анализ передовых разработок ВТП, их применение и пути совершенствования.

1.2 Классификация ВТП.

1.3. Физические процессы и основные уравнения.

1.4 Типы конструкций матричных ВТП.

Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2 ТЕОРИЯ РАСЧЕТА ПОЛНОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ МАТРИЧНОГО ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ.

2.1 Теоретическое исследование и оценка погрешности ВТП от температурных деформаций его конструктивных элементов.

2.1.1 Теоретические основы экспериментально-аналитического метода расчета температурной погрешности ВТП.

2.1.2 Заменяющая схема.

2.1.3 Сущность метода.

2.2. Суммарная количественная оценка погрешности ВТП от температурных деформаций (температурный режим).

2.3. Теория расчета температурной погрешности, вызванной остаточными температурными деформациями элементов ВТП.

2.4 Оценка погрешности от температурных деформаций элементов ВТП при случайном характере изменения температуры окружающей среды.

Выводы к главе 2.

ГЛАВА 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ДЕФОРМАЦИЮ ЭЛЕМЕНТОВ ДВУХПАРАМЕТРОВОГО ВТП.

3.1. Методика проведения эксперимента для получения переходной функции.

3.2. Определение параметров заменяющей схемы аппроксимацией переходной функции по методу экспонент.

Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВТП, ТЕХНОЛОГИИ ИХ МЕТРОЛОГИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ КОМПЕНСАЦИИ ТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОГРЕШНОСТИ.

4.1. Методы и средства расширения диапазона термостойкости элементов ВТП.

4.2. Метрологическое обеспечение ВТП и методика определения его полного ресурса эксплуатации.

4.2.1 Статистический способ калибровки высокотемпературного параметрического ВТП.

4.2.2 Динамический способ калибровки. высокотемпературного матричного ВТП.

4.л. Способ уравновешивания температурного изменения электрических параметров индуктивно-вихретокового преобразователя перемещений.

Выводы к главе 4.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

В настоящее время электромагнитные методы, в частности вихре-токовые, и средства вихретокового неразрушающего контроля (Ж) широко используются для определения качества металлических материалов, готовых изделий из этих материалов. Реальные условия эксплуатации производственных механизмов характерны воздействию больших перепадов температур, которым естественно подвержены и средства контроля, находящиеся при диагностике и контроле качества в непосредственной близости к этим механизмам. Температурное возмущение возникает в ситуациях, когда узлы и агрегаты находятся в динамическом взаимодействии с окружающей средой или друг с другом. Подобная термодинамика особенно заметна и сказывается на надежности и работоспособности изделий на предприятиях черной и цветной металлургии, топливно-энергетического и оборонно-промышленного комплексов, сложных технических объектов - тепловых и атомных станций, нефтехимического оборудования, авиационной и ракетно-космической техники, железнодорожного, морского, речного, автомобильного и трубопроводного транспорта.

Для решения задач вихретокового Ж в дефектоскопии, структуроско-пии, толщинометрии, при измерении физико-химических свойств и геометрических размеров деталей и изделий используются большое количество различных типов портативных и стационарных приборов и установок, созданных отечественными и зарубежными фирмами: НИИИН МНПО «Спектр», МЭИ, МГАПИ, Технотест (Москва), Интротест (Екатеринбург), ВНИИНК, Волна (Кишинев), Ультрасон (Киев), Институт д-ра Ферстера, Фишер, Роман (Германия), Zetec, Centurion NDT, ЕСТ, Nortek (США), Hoking (Англия), Интерконтроль (Франция) и др. [1-10].

Сегодня развитие и совершенствование вихретокового метода и средств контроля обусловлено ростом объемов диагностики сложных объектов, работающих в температурно-изменяющихся условиях, их малогабаритностью, выдвигающие высокие требования к точности и достоверности контроля их технического состояния. Все это побудило к созданию малогабаритных высокотемпературных вихретоковых однопараметровых преобразователей (ВТП), при необходимости способных адаптироваться в многопара-метровые ВТП путем объединения либо однокатушечных ВТП в электромагнитные матрицы, либо возбуждения однокатушечных ВТП различными по частоте токами [1,11-13].

Применение известных вихретоковых устройств весьма широкое при контроле изделий как простой геометрии (плоской, цилиндрической формы), так и сложной (криволинейной узкопрофильной формы) [1-6, 14-16, 19, 22, 2426,29].

Однако в условиях температурно-изменяющейся обстановке точность вихретоковых приборов неудовлетворительна, причем при значительных габаритах ВТП последние очень чувствительны к перекосам их оси относительно нормали к контролируемой поверхности.

Разработкой высокотемпературных малогабаритных ВТП для контроля узкопрофильных поверхностей объектов типа биений лопаток турбин энергоустановок, валов турбодетандеров, элементов и узлов летательных аппаратов впервые начали заниматься в МГТУ им. Н.Э.Баумана (г. Москва) в начале 60 годов, затем эти работы были продвинуты в ВИАМ, СГАУ (Самара) и МГАПИ (Москва) [4-6, 26-29, 33]. За это время было разработано несколько конструкций высокотемпературных ВТП с катушками индуктивности различной конфигурации применительно к частным задачам контроля, например, обнаружения трещин на лопатках турбомашин энергетических установок [30]. Дальнейшее широкое применение эти ВТП нашли применение в виде электромагнитных матриц для контроля геометрических параметров объектов железнодорожного транспорта в условиях вечной мерзлоты [22]. Однако в 90-х годах XX столетия из-за отсутствия экономической поддержки дальнейшее их развитие было прекращено, а сейчас заметно бурное их развитие.

Несмотря на большое количество теоретических исследований в области электромагнитных методов неразрушающего контроля с помощью накладных ВТП с катушками индуктивности простой и сложной геометрии [1-10, 2529, 31-45], теория вихретокового НК не получила еще должного развития и не доведена до конечных математических выражений, удобных для расчета на ЭВМ выходных сигналов ВТП с учетом наиболее важных конструктивных параметров и мешающего температурного фактора.

Для того чтобы лучше понять основные принципы многопараметрового контроля [44], чаще всего техногенных объектов, используются два метода -это многочастотный способ многопараметрового контроля и одночастотный или комбинированный способ контроля одновременно несколькими, как правило, параметрическими ВТП. Наиболее простая в математическом представлении, надежная и развитая в последние годы является вторая схема контроля физических параметров - это электромагнитная матрица, состоящая из набора параметрических ВТП.

При эксплуатации ВТП его располагают непосредственно в зоне исследуемого участка объекта контроля, эксплуатируемого часто в тяжелых экстремальных условиях, а иногда в агрессивных средах. При этом конструкция ВТП так же испытывает на себе те же внешние воздействия, как и объект контроля. Изменение механической жесткости и прочности, а так же понижение помехоустойчивости ВТП существенно ухудшают метрологию всей аппаратуры НК до определенного предела, после которого дальнейшее ужесточение требований к средству НК, в том числе и модернизация конструкции восстанавливаемого ВТП и его узлов, на первый взгляд нецелесообразна. Однако практика показывает, что обновление конструктивных и электронных узлов и компонентов ВТП всегда благоприятно влияет на его работоспособность в пределах первоначально заданных технических требований, дешевле, чем покупка нового ВТП, а, следовательно, экономически оправдано.

Потребителю средства НК всегда важно знать наряду с так называемой предысторией его метрологических показателей - эксплуатационный ресурс и остаточный запас срока службы ВТП. Данное исследование позволяет обоснованно рассчитать по статистической информации, а затем предсказать на основе адекватных критериев (примерах), стратегию надежности и остаточного ресурса комплексных средств НК, в частности первичных средств преобразования измеряемых параметров.

В связи с вышеизложенным тема диссертации, направленная на решение задач повышения надежности и эксплуатационного ресурса многоэлементных вихретоковых преобразователей, является актуальной и имеет большое научно-практическое значение.

Цель диссертации.

Целью диссертации является исследование влияния температурного фактора на конструкцию параметрического ВТП, создание теории расчета остаточной температурной деформации элементов ВТП и разработка быстродействующих способов уравновешивания температурных воздействий.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать математическую модель взаимодействия электромагнитного поля малогабаритного ВТП с узкопрофильной поверхностью контролируемого объекта с учетом влияния температурных деформаций конструктивных элементов ВТП.

2. Создать математический аппарат для расчета и оценки остаточной температурной погрешности для различных форм катушек ВТП с учетом конструктивных параметров его элементов, а также температурного фактора.

3. Выполнить анализ выходных сигналов параметрического ВТП с катушками круглой и овальной конфигураций и разработать новые методы компенсации остаточной температурной деформации на базе результатов, полученных экспериментально-аналитическим методом для системы: параметрический ВТП - узкопрофильный объект.

4. Создать эффективные температурно-стабильные конструкции малогабаритных параметрических ВТП, обеспечивающих рекомендации, полученные в диссертации.

5. На базе полученных результатов исследования параметрических BUI создать и опробовать макеты матричных ВТП в температурно-изменяющихся условиях.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Предложены пути решения народно-хозяйственной проблемы повышения технико-экономических характеристик динамических длинномерных изделий перемещений и биений типа торцов лопаток турбин энергоустановок в условиях меняющейся температуре окружающей среды. Контролируемыми параметрами лопаток являлись продольные и поперечные перемещения торцов лопаток турбин. Для исследования которых был определен высокотемпературный двухпараметровый ВТП, позволяющий обеспечить высокие метрологические показатели, а также локализовать контроль перемещений в заданном направлении. Получены следующие результаты:

1. Разработана замещающая схема в виде линейной размерной цепи, состоящей из двух ортогональных колец Гельмгольца, имитирующих две катушки индуктивности двухпараметрового ВТП, и объекта контроля.

2. Предложен критерий «температурный режим» для характеристики температурной динамики, выражающей разность температур между ВТП и объекта контроля, позволяющего учитывать предельные значение температурной погрешности как однопараметровых, так и многопараметровых ВТП.

3. Даны основы теоретического обоснования и сущности экспериментально-аналитического способа расчета суммарной оценки температурной погрешности ВТП от температурных его деформаций переходной функции, представляющей собой сумму экспонент зависимости (2.16). Сущность переходной функции заключается в получении выражения для определения погрешности ВТП от температуры деформации при статическом характере изменения температуры.

4. Разработана новая методика экспериментально-аналитической концепции оценки погрешности двухпараметрового ВТП от температурной деформации его конструктивных элементов и получено выражение для определения этой погрешности (2.18)

5. Получено выражение для расчета остаточной температурной деформации элементов ВТП за период между моментами времени измерения ть ^ъ Тз (2.24) и (2.25).

6. Разработано аналитической выражение (2.28) для оценки погрешности от температурных деформаций элементов двухпараметрового ВТП при случайном характере изменения температуры среды. Это выражение позволяет создать конструкцию матричного ВТП, обладающей необходимыми метрологическими показателями.

7. Получена экспериментальная переходная функция и аппроксимирующая заменяющая характеристика, состоящая из суммы двух экспонент. Проведены конкретные примеры расчета температурного изменения параметров ВТП и показаны графики, подтверждающие большую сходимость.

8. Разработаны новые конструкции высокотемпературных ВТП, обладающие высокой точностью контроля, а также температурной стойкостью за счет продувки полости ВТП инертным газом; значительного уменьшения текущей погрешности, вызванной температурной деформацией элементов ВТП и их остаточной деформации.

9. Относительная температурная погрешность вновь созданного двухпараметрового ВВТП-2, обладающего погрешность (5,5.6,2) % при измерении перемещений в диапазоне 0,5- 2.0 мм продольного торца лопатки энергоустановки при 220°С по сравнению с двухпараметровым ВТП типа МИВ с датчиком ДП-0001 погрешностью (9.9,8)%, серийно используюмых в НПО «Энерго-маш» г.Химки, меньше на 35%.

1. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник /под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение. 2003. 893с.

2. Неразрушающий контроль: Справочник /под общ. ред. В.В. Клюева. Т.2. В2кн. М.: Машиностроение. 2003. 688с.

3. Неразрушающий контроль в России 1990 2000 гг. Справочник /под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение. 2001. 642с.

4. Неразрушающий контроль. Кн.З: Электромагнитный контроль /В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, В.В. Сухоруков. М. Высшая школа. 1993.199с.

5. Шатерников В.Е., Клюев В.В., Герасимов В.Г. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М.: Энергоатомиздат. 1984. 286с.

6. Шатерников В.Е., Клюев С.В. Импульсный вихретоковый метод дефектоскопии тонколистовых металлоизделий и покрытий. В кн.: «НК и ТД в промышленности» Тезисы 6-й Международной конференции. М.: Машиностроение -1. 2007. С. 103-104.

7. Герасимов В.Г., Клюев В.В., Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М. Энергоатомиздат. 1985.281 с.

8. Герасимов В.Г. Вопросы общей теории и применения метода вихревых токов для контроля многослойных электропроводящих изделий. Дисс. д.т.н.М.,1970 450с.

9. Герасимов В.Г., Покровский А.Д. и др. Неразрушающий контроль качества изделий электромагнитными методами. М.: Энергия. 1978. 216с.

10. Дорофеев А. Л. Электроиндуктивная дефектоскопия. М.: Машиностроение. 1967. 231с.

11. Дорофеев А. Л., Казаманов Ю.Г. Электроиндуктивная дефектоскопия. М.: Машиностроение. 1980. 203с.

12. Добнер Б.А., Жуков В.К. Разработка многоканальных вихретоковых дефектоскопов. Известия ТЛИ. №221. Томск. 1976. 50 55с.

13. Дубровин Н.Н., Корнеев Б.В. Многоканальная электромагнитная дефектоскопия крупногабаритных изделий. Докл. IX Всесоюзной НТК по не-разрушающим физическим методам и средствам контроля. Минск. 1981. 42-45с.

14. Шатерников В.Е., Лазарев С.Ф., Михайков В.М. Контроль электропроводящих объектов сканирующими вихретоковыми средствами. Дефектоскопия №6. Свердловск. 1987. 48 53с.

15. Михайков В.Н. Разработка ВТП со сканирующими электромагнитным полем для визуализации и контроля границ электропроводящих изделий. Дис. к.т.н. М. МИЛ. 1987. 237с.

16. Абакумов А. А. Исследование твердотельных матричных преобразователей и создание автоматизированных магнито телевизионных дефектоскопов. Дис. д.т.н. Уфа. УНХИ. 1985. 450с.

17. Карпов В.М., Запускалов В.Г. Влияние температуры на стабильность эолектроиндуктивных преобразователей. В кн.: Методы контроля качества полуфабрикатов, Тезисы. Куйбышев, 1975. С.54-56

18. Карпов В.М., Запускалов В.Г. Высокотемпературный ВТП перемещений. Приборы и системы управления. 1977, №1. С.40.

19. Карпов В.М., Запускалов В.Г. Уменьшение температурной погрешности ВТП. Дефектоскопия. 1978, №4. С.102. 131с.

20. Карпов В.М., Запускалов В.Г. Уменьшение температурной погрешности электромагнитных преобразователей. ПТБ, №12,1977. С. 10-14.

21. Коган М.А. Совершенствование электромагнитного метода НК объектов машиностроения на основе металлопленочных первичных преобразователей. Дис. к.т.н. М. НИИиН. 1984. 327с.

22. Запускалов В.Г., Маслов А.И. Комплексная диагностика динамических процессов в технике и природной среде. М.: РОНКТД, 2001. 147 с.

23. Запускалов В.Г. Экспериментальное исследование влияния температуры на электрические параметры ВТП. В кн.: Совершенствование методов формообразования. М., 1979. С.107-110.

24. Алексеев А.П., Корнеев Б.В. Неразрушающий контроль качества материалов и изделий с использованием многоэлементных вихретоковых устройств. Дефектоскопия №10. 1982. С.30 39.

25. Алексеев А.П. Электромагнитные средства автоматического контроля движущихся изделий. Дис. к.т.н., М.: МИЛ. 1985. 221с.

26. Шатерников В.Е. Электромагнитные методы контроля изделий сложной формы. Дис. д.т.н. М. НИИИН. 1976. 380с.

27. Стеблев Ю.И., Меркулов А.И., Корнеев Б.В. Принципы построений матричных вихретоковых преобразователей с магнитопроводом. Дефектоскопия №6.1979. 72 79с.

28. Стеблев Ю.И. Синтез ВТП с заданной структурой возбуждающего поля в зоне контроля. Дефектоскопия №4. 1986. 58 64с.

29. Стеблев Ю.И. Разработка методов синтеза ВТП и повышения на их основе эффективности средств НК изделий сложной формы, Дис. д.т.н., НИИ-ИН МНПО «Спектр», М., 1988г., 368с.

30. Запускалов В.Г. О температурной неустойчивости электрических параметров экранированного ВТП. Приборостроение, 1981, №11. С. 7-10.

31. Запускалов В.Г. Исследование параметров электромагнитного преобразователя температуры. В кн.: Технические средства ГСКП., 4.1, Тезисы. Обнинск, 1983. С. 129.

32. Запускалов В.Г. Теоретические основы проектирования матричных ВТП параметров поверхностей сложной геометрии. Дефектоскопия. 1996. №11. С.28-33.

33. Денель А.К. Дефектоскопия металлов. М. Металлургия, 1972.81с.

34. Сапожников А.Б. Теоретические основы электромагнитной дефектоскопии металлических тел. Томск. Изд. ГГУ. Т.1.1980. 308с.

35. Соболев B.C., Шкарлет Ю.М. Накладные и экранные датчики. Новосибирск. Наука. 1967. 146с.

36. Шкарлет Ю.М. О теоретических основах электромагнитных и ЭМА методов НК. Дефектоскопия №2.1974. 39 45с.

37. Мужицкий В.Ф., Комаров В.А. Оценка физико механических свойств твердых тел квазистационарным электромагнитным полем. Ижевск. НИЦ«РХД». 2004. 536с.

38. Мужицкий В.Ф., Комаров В.А. Теория физических полей. 4.1. Электромагнитное поле. Ижевск. РИОУДГУ. 1997. 208с.

39. Дякин В.В., Сандовский В.А. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей. М. Наука. 1981. 136с.

40. Сандовский В.А., Халипов М.Я. Двухканальный дефектоскоп для контроля цилиндрических деталей. Дефектоскопия №4. 1978. 94 98с.

41. Dobby E.R. Electromagnetic Generation of Ultrasound. Research tech. In NOT. 1973. v.2, p. 419-441.

42. Houck J.R., Bohm H.V., Wilkins J.W. Direct Electromagnetic Generation of Acoustic Waves. Phys. Rev. Lett. 1967, v. 19, p. 224 237.

43. Larsen P.K. Electromagnetic Excitation of Elastic Modes in Aluminium. Phys. Rev. Lett. 1968, v.26A, p. 269 297.

44. Thomson R.B. A Model for the Electromagnetic Generation and Detection of Rayleigh IEEE Trans. Sonics and Ultras, 1973, v.20, №4, p. 340 -349.

45. Федосенко Ю.К. Разработка теории и создания технических средств вихретокового многопараметрового контроля на основе решения обратных нелинейных многомерных задач. Дис. д.т.н. М. НИИИН. 1981. 428с.

46. Филист С.А. Интерактивная система на основе матричных вихретоковых преобразователей для дефектоскопии труб парогенераторов. Дис. к.т.н. М. МЭИ. 1987. 256с.

47. Sharp F.L., Сессо V.S. Transmit Receive Eddy Current Probes for Heat Exchanger Inspection "4 - th. Eur. Conf. on NDT", London, 1987. p66.

48. Neumaier P. Testing Heat Exchanger Tubes Using Eddy Current Techniques with Computerised Signal Analysis "British Journal of NDT", 1983. p. 233237.

49. Neumaier P., Weber H.P. Durchfurungder Wirbel stromprufung von Rohren Hinweise fur die Prufprax und Angabe allgemeingultiger Regeln. "Material-prufung". Band 27. 1985. Nr.7. p. 187 - 190.

50. Матис И.Г. Электроемкостные преобразователи для неразрушающего контроля. Рига. Зинантие. 1987. 255с.

51. Вишняков СВ., Гордюхина Н.М. Федорова Е.М. Расчет электромагнитных полей с помощью программного комплекса ANSYS, М. Изд. МЭИ. 2003.100с.

52. Дорофеев A.JI. Ершов Р.Е. Физические основы электромагнитной структуроскопии. Новосибирск. Изд. «Наука». 1985. 185с.

53. Зацепин Н.Н. Метод высших гармоник в неразрушающем контроле. Минск. Изд. «Наука и техника». 1980. 168с.

54. Бюллер Г.А. К вопросу о становлении магнитного поля в неоднородной среде. Труды Сиб. физ. техн. инст. При ТГУ. Томск.Изд .ТГУ. 1970;вып.52.С. 146-15 4

55. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений М. Физматгиз. 1965. 1100с.

56. Корн Г. Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М. Наука. 1997. 831с.

57. Немцов В.М., Шамаев Ю.Н. Справочник по расчету параметров катушек индуктивностей. М. Энергоиздат. 1981. 136с.

58. Р. Шарп. Методы неразрушающих испытаний (перевод с англ.) М.1. Мир. 2002. 468с.

59. Янке Е., Емде Ф. Специальные функции. М. Мир. 1986. 1009с.

60. Корнеев Б.В., Невский В.Д. К вопросу проектирования ориентирующего устройства накладного вихретокового преобразователя. Дефектоскопия, 1989, №2, с 23 30.

61. Корнеев Б.В. Многоэлементные индукционные датчики. Кн. Материала VIII Всесоюз. НТК «Физические методы НК промышленной продукции». Кишинев. 1987. с 414-416.

62. Корнеев Б.В. Электромагнитный контроль изделий криволинейной формы. Кн. «Электромагнитные методы контроля качества изде-лий».Куйбышев.1978.с87 89.

63. Гаршин М.В., Корнеев Б.В. Разработка многоканальных индукционных дефектоскопов Кн. Материалы VIII Всесоюзн. НТК «Физические методы НК промышленной продукции». Кишинев. 1987. с 551 -554.

64. Яцун М.А., Чернов С.Н. и др. Исследование возможности контроля толщины бурильных труб на двух частотах, Кн. Материалы II Всесоюзной НТК «Электромагнитные методы и средства НК». Рига. Зинанте. 1975. с 215-233.

65. Березюк Б.М. Переменночастотные вихретоковые средства НК твердости сложнолегированных сталей после термообработки. Дис. к.т.н. Львов.ЛЕИ.1989. 192с.

66. Мужицкий В.Ф. Развитие теории и создание электромагнитных средств дефектоскопии изделий сложной формы. Дисс. д.т.н. М. НИИИН. 1986, 360с.

67. Гончаров Б.В. Расчет вносимых параметров ВТП с учетом размеров их катушек. Дефектоскопия. №1. 1990. С.41-47.

68. Сухоруков В.В. Основы теории и проектирования вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями. Дисс. д.т.н. М. МЭИ. 1979.360с.

69. Сухоруков В.В. Математическое моделирование электромагнитных полей в проводящих средах. М. Энергия. 1975,152с.

70. Сухоруков В.В., Покровский А.Д. Электромагнитный двухчастот-ный дефектоскоп. Заводская лаборатория. 1965. т.31. №2.

71. Аркадьев В.К. Электромагнитные процессы в металлах. Кн. !. М., Госэнергоиздат, 1931. 256,е., Кн.2. -М., Госэнергоиздат, 1936. 312с.

72. Гальченко В.Я., Воробьев М.А. Структурный синтез накладных вихретоковых преобразователей с заданным распределением зондирующего поля в зоне контроля // Дефектоскопия. 2005. №1. С.40-46.

73. Зацепин Н.Н. Исследование электромагнитных процессов в проводящих средах и разработка многопараметровых методов контроля изделий. Дисс. доктора техн. наук. М., НИИИН, 1966.

74. Лещенко И.Г. Электромагнитные методы контроля. Дисс. доктора техн. наук. Томск. 1975.

75. Никитин А.И., Лейзерович А.Т. Влияние перекоса накладного вих-ретокового преобразователя на его выходные сигналы. Дефектоскопия. №6, 1085. С.03-96.

76. Пустынников В.Г. Общий принцип формирования многомерного сигнала в устройствах для многомерного многочастотного контроля. Известия высших учебных заведений. Электромеханика. 1065. №9.

77. Учанин В.Н. Анализ двухчастотного электромагнитного метода контроля дефектов под металлической обшивкой. Львов. 1979. С.187-189.

78. Цветков Д.Н. Исследование цилиндрических изделий накладным ВТП, имеющим произвольную форму и расположение. Труды: 2-ой Всесоюзной межвузовской НТК по электромагнитным методам контроля. 4.1., Рига. РПИ. С.125-129.

79. Исаев Л.К., Малинский В.Д. Обеспечение качества: стандартизация, единство измерений, оценка соответствия. М.ИПК Издательство стандартов,2001.-276с.

80. Клюев З.В. «Электромагнитные устройства для роботизированного контроля трубопроводов». Дисс. к.т.н. М. МГАПИ. 2002. 146с.

81. Бакунов А.С, Герасимов В.Г., Останин Ю.Я. Вихретоковый контроль накладными преобразователями. М. МЭИ. 1985. 123с.

82. Проспект фирмы «Zetek» (США). М. 2004.

83. Проспект фирмы «Hocking» (Англия). М. 2004.

84. Проспект фирмы «Панатест». М. 2004.

85. Проспект фирмы «Institut Dr. Forstera» (Германия). М. 2003.

86. Арш А.И. Автогенераторные методы и средства измерений М. Машиностроение. 1979. С.256.

87. Корнеев Б.В., Тищенко СМ. Контрольные образцы удельной электропроводности. Авиационные материалы. М. №7. 1980. с 7 -10.

88. Карандеев К.Б. Трансформаторные измерительные мосты. М. Энергия. 1980. 368с.

89. Краус М., Вошни Э. Информационные измерительные системы (англ.) М. МИР. 1985.267с.

90. Нестеренко А.Д. Основы расчета электроизмерительных схем уравновешивания. Киев. Наукова думка. 1980.135с.

91. Шкатов ПН Электромагнитный контроль тел вращения сложной формы. Дисс. канд. техн. наук. М. МЭИ 1975.160с.

92. Шкатов ПН Развитие теории и совершенствование методов и средств вих-ретоковой, магнитной и элекгропотенциальной дефектоскопии и дефектометрии металлоизделий. Дисс. Доктора техн. Наук. М. НИИИН МНПО «Спектр». 1990,386 с.

93. Запускалов В.Г., Клюев С.В., Рогов А.А., Шатерников В.Е. ВТП геометрических перемещений в среде повышенной температуры. В кн.: НК и диагностика. Тезисы «17 НТК». Екатеринбург, УГТУ-УПИ. 2005. С.76.

94. Запускалов В.Г., Клюев С.В., Рогов А.А. Шатерников В.Е. Многофункциональный стенд для градуировки низко- и высокотемпературных ВТП. В кн.: Ж и диагностика. Тезисы «17 НТК». Екатеринбург. УГТУ-УПИ. 2005. С.77.

95. Рогов А.А., Запускалов В.Г. ВТП с температурной самокомпенсацией. В кн.: НК и ТД в промышленности. Тезисы «5-й Международной конференции». М. Машиностроение-1, 2006. С.65.

96. Запускалов В.Г., Рогов А.А., Постаногов В.Х. и др Методика изготовления высокотемпературного матричного ВТП геометрических размеров. В сб.: «Труды НПО Техномаш». Том 4. М. 2005. С.200-203.

97. Запускалов В.Г., Рогов А.А., Мирсаитов С.Ф., Шатерников В.Е. Технология улучшения метрологии и повышения надежности ВТП в динамических условиях эксплуатации. Сб.: «Труды МГУПИ». М. 2006. С. 111-115.

98. Запускалов В.Г., Рогов А.А. Методика уменьшения температурной погрешности ВТП, обусловленной остаточными температурными деформациями. Контроль. Диагностика. 2007. С.29-31.

99. Запускалов В.Г., Рогов А.А., Прудовский П.В. Малогабаритный ВТП перемещений в быстродействующих процессах изменяющейся температуры. Тезисы «6-й Международной Конференции». М. Машиностроение-1, 2007. С.130.

100. Рогов А.А., Прудовский П.В. Высокотемпературный ВТП перемещений. Тезисы «6-й Международной конференции» М. Машиностроение-1. 2007. С. 95.

101. Кузьмин В.Н. Повышение точности электромагнитного контроля движущихся металлических объектов. Дис. к.т.н., Москва, МГАПИ, 2003г. С. 146.

102. А.С. 1226276 (СССР). Вихретоковый преобразователь /Корнеев Б.В., Шатерников В.Е./ Б. И. № 15. 1986.

103. А.С. 1283643 (СССР) Вихретоковый преобразователь /Корнеев Б.В., Лацкий В.Г., Морозов В.В./ Б.И. №2. 1987.

104. А.С. 1229668 (СССР) Вихретоковый преобразователь /Вагин В.Н., Корнеев Б.В, Стеблев Ю.Н./ Б.И. №17.1986.

105. А.С. 1473536 (СССР) Вихретоковый преобразователь/Корнеев Б.В., Постигайло Н.Г./ Б.Н. №10. 1987.

106. А.С. 748234 (СССР) Измеритель геометрических параметров изделий /Буров В.Н., Корнеев Б.В., Шатерников В.Е./ Б.И. №26.1980.

107. Патент США 3866116, М. КИ601Р 33/12 НКИ 324 46,1987.

108. Патент ФРГ 2509927 МКИ 01 №2786,1986.

109. А.С. 268725 (СССР) Дефектоскоп для контроля изделий сложной формы /Глазунов Н.И., Каутас В.К./ Б.И. №14. 1980.

110. А.С. 726476 (СССР) Вихретоковый дефектоскоп /Алексеев А.П., РудьВ.В./Б.И.,№13.1980.

111. А.С. 879438 (СССР) Устройство для автоматической сортировки изделий /Алексеев А.П. Быховский И.Ю./ Б.И. №41. 1981.

112. А.С. 896536 (СССР) Дефектоскоп для контроля изделий в процессе движения / Алексеев А.П., Быховский И.Ю./ Б.И. №1. 1982.

113. А.С. 420932 (СССР) Устройство для токовихревого контроля изделий /Беликов Б.Г., Останин Ю.Н./ Б.И. №11,1984.

114. А.С. 156735 (СССР) Электромагнитный дефектоскоп /Беда П.Н., Паршин ИЛ./ Б.И. №16. 1983.

115. Патент США 3711766 НКИ 324 34. 1987.

116. А.С. 836575 (СССР) Устройство к дефектоскопу для блокировки краев изделий /Алексеев АЛ., Быховский И.Ю./ Б.И. №21.1981.

117. А.С. 376710 (СССР) Электроиндуктивное устройство для выявления поверхностных дефектов /Федосенко Ю.К., Юдин Л.И./ Б.И. №17,1983.

118. Патент (RU) № 2248565. Способ определения метрологических показателей и надежности матричного ВТП в динамических условиях эксплуатации/ Запускалов В.Г., Маслов А.И., Мартынов С.А., Рогов А. А. / БИ №8, 2005.

119. Патент (RU) № 2305824. Способ уравновешивания температурного изменения электрических параметров ВТП перемещений / Запускалов В.Г., Рогов А.А., Клюев С.В., Маслов А.И./ от 20.03.07 г.

120. Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2006125534. Способ уменьшения температурной погрешности / Запускалов В.Г., Рогов А.А./ от 10.06.07 г.

121. Решение ФИПС о выдаче патента по заявке № 2006134129. Способ управления курсом полета электродинамического аппарата / Клюев В.В., Лав-риненко М.А., Шахов С.А., Запускалов В.Г., Шатерников В.Е., Рогов А.А./ от 8.08.07 г.1. О'со •OS со1. О'

122. Федеральное государственное унитарное предприятие «Российский научно-исследовательский институт космического приборостроения» (ФГУП «РНИИ КП»)

123. Авиамоторная ул., д. 53, Москва, 111250 Тел.: (495) 509-12-02, факс: (495) 509-12-00, e-mail: contact (о) rniikp.ru

124. ОКНО 1147738», ОГРН 1027739219980, ИНН/КПП 772Ш97«5/774«01001о/, loot а-а/*/^? «Утверждаю»

125. На №-от „ Заместитель руководителя по науке

126. Научного Центра сертификации ктрорадиоэлементов и оборудования при ФГУП КП», д.т.н.,профессор Н.С. Данилин2007 г.использования результатов кандидатской диссертации аспиранта МГУПИ Рогова

127. Андрея Александровича «Исследование влияния температуры на конструктивные элементы матричного вихретокового преобразователя и разработка быстродействующих методов температурной компенсации»

128. Внедрение вышеуказанных результатов позволило:

129. Определить и оценить относительные деформации деталей изделий, приборов идатчиков;

130. Прогнозировать появления опасных аварийных режимов;

131. Сократить время на проведение стендовых испытаний изделий.

132. Испытание приборных комплексов и датчиков по предложенной автором методике в температурноменяющихся условиях показали следующие результаты: температурная погрешность составила 5-6% при температуре окружающей среды до 220°С.

133. Начальник отдела НЦСЭО при ФГУП «РНИИ КП» Белослудцев С.А.