Магниттік түрлендіргіштер
Аңдатпа
Бұл дипломдық жұмыста металлдың шиеленіскен деформацияланған
күйі бұзбай бақылау әдісімен зерттелді.
Жалпы бұзбай бақылау, магниттік бұзбай бақылау, магнитометрлі
бұзбай бақылау әдістері, магнит түрлендіргіштері зерттеліп, магнит
нысанының магниттік және механикалық сипаттамаларының қатынастары
келтірілді.
Сонымен қатар, экономика мен өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері
қарастырылды.
Аннотация
В данной дипломной работе исследовано напряженно-деформированное
состояние металла неразрушающим методом контроля.
Приведено общее сведение о неразрушающем контроле, магнитном
методе неразрушающего контроля, магнитометрическом методе. Исследованы
магнитные преобразователи, приведены зависимости магнитных и
механических характеристик металла.
А также, рассмотрены задачи безопасности жизнедеятельности и
экономики.
Annotation
This thesis work investigated the stress-strain of the metal non-destructive
testing.
Given the overall reduction of the non-destructive testing, magnetic non-
destructive inspection, magnetometric methods. The magnetic transducers are given
depending on the magnetic and mechanical properties of the metal.
This work also includes of economic and safety issues.
11
Қысқартулар тізбесі
КША - кенеу шоғырлану аймағы
ББ - бұзбай бақылау
МҰ - магнитоұнтақты
И - индукционды
ФЗ - феррозонды
ЭХ - Холл эффект әдісі
МГ - магитографикті
МР - магинорезистрлі
МЖӨ - магнитті жартылай өткізгішті
ПМ - пондеромоторлы
МО - магнитооптикалық
ММЖ - металлдың магниттік жады
ММӨШ - меншікті магниттік өріс шашырау
ӨТ - өлшеу түрлендіргіші
ӨК - өлшемелі катушка
БГ - баллистикалық гальванометр
ГМР - гальваномагниторекомбинационды
ФМ - ферромагниттік металл
ММ - магнитталмаған металл
ЭПР - электронды парамегнит резонанс түрлендіргіштері
ШДК - шиеленіскен деформацияланған күйі
АЭ - акустикалық эмиссия
ККА - кернеу концентрация аймағын
12
Мазмұны
Қысқартулар тізбесі
Кіріспе
1 бөлім. Магниттік бұзбай бақылаудың түрі
1.1Бұзбай бақылаудың магниттiк әдiсі
1.2 Бұзбай бақылаудың магнитометрлік әдiсi
2 бөлім. Магниттік түрлендіргіштер
2.1 Негiзгi ұғымдар, анақтамалар және сипаттама
2.2 Магниттiк шамаларды өлшеу
2.3 Магниттiк түрлендiргiштердiң классификациясы
3 бөлім. Шиеленіскен деформацияланған куйдің магниттік
диагностикасы
3.1 Шиеленіскен деформацияланған күйдің бұзбай бақылау әдістері
3.2 Өндіріс және транспорт нысадарның шиеленіскен
деформацияланған күйін бақылау
3.3 Шиеленіскен деформацияланған күйдің магнитті
әдісі
4 бөлім. Экономикалық бөлім
4.1 Бағдарламалық қамтаманың өңделуінің еңбек өнімділігінің
есептелуі
4.2 Бағдарламалық қамтаманы өңдеуге кеткен шығынның есептелуі
4.3 Минималды бағаны, кірісті және пайданы есептеу
4.4 Қолдану аясындағы жылдық бірмезгілдегі шығындарды есептеу
4.5 Ақпараттық өнімді енгізуден алынған үнемдеу мөлшері мен
табысты есептеу
4.6 Өзіндік құн нәтижесінің кестесі
4.7 Пайда мен шығындарды есептеу
4.8 Экономикалық тиімділікті есептеу
4.9 Пайда индексін есептеу (Profitability index, PI)
4.10 Табыстың ішкі нормасын есептеу (Internal rate of return, IRR
5 бөлім. Өмір тіршілік қaуіпcіздігі және еңбекті қорғау
5.1 Теориялық бөлім
5.2 Жұмыc oрнының микрoклимaттық жaғдaйы
5.3 Жұмыc oрнының жoспaры
5.4 Жасанды жарықтандыруды есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
13
5
7
9
10
14
18
18
23
24
43
43
45
47
56
56
57
61
62
63
64
66
67
68
68
70
70
73
73
74
79
80
Кіріспе
Объектiлердi техникалық жағдайдын бағалауы және жабдықтың қызмет
мерзiмін ұзарту үшін бақылаудың әр түрлi әдiстерiмен оларды кешендi
тексеру керек.
Конструкциялық материалдар күйінің, әртүрлі физикалық әдістер мен
құралдары орналасқан үлкен арсеналы бар қазiргi диагностикасы ақаулықты
анақтау міндеттерімен ғана шектелмейді, материалдардың механикалық
сипаттамаларды анықтау мiндеттерiн шешуде кеңiрек пайдалана бастаған,
және де негiзгi орынды қалдық және ішкі жұмыс кернеулерін өлшеудегі
әдiстер мен құралдар алады.
Осыған орай бірінші орынға механикалық бұзылулар, металлтану және
бұзбай бақылауды байланыстыратын техникалық диагностика әдістері
шығады. Мұндай әдістерге бірінші болып шиеленіскен деформацияланған
күйді бақылау әдістері жатады.
Металл құрылымның басты эксплуатация сипаттамасы - шиеленіскен
деформацияланған күй, себебі, кернеу белгілі бір деңгейден артқан кезде
құбырлар, өтулер, ғимарат аражабы, жебе және тетiктердi көтерме ақының
арқандары және т.с.с. маңызды конструкциялардың ақауына және бұзылуына
әкелуі мүмкін , және де электрлік машиналардың айналмалы бөліктерінің
сынуына әкеледі.
Жұмыс істеп тұрған конструкция залалдануының басты көзі болып
коррозияға ұшырау процесі, шаршау және сұламалық интенсивті түрде
артатын
кернеу шоғырлану аймағы екені белгілі.
Эксплуатациялық
зақымдануға әкелетін процесстер болып кенеу шоғырлану аймағында (КША)
металлдың өзгеруі табылады (коррозия, шаршау, сұламалық). Демек, жабдық
және құрылым диагностикасында кернеу шоғырлану аймағын табу маңызды
міндеттердің бірі болып табылады.
Қазіргі уақытта шиеленіскен деформацияланған күйді бақылау және
конструкция бөлшектерінің магниттік диагностика параметрі арқылы жұмыс
істеуін бағалау ашық мәселе ретінде қала береді .
Улкен қызығушылық өзара байланыста магниттiк және металлдардың
механикалық параметрлерiне негізделген болат конструкцияның шиеленіскен
деформацияланған күйін жанама магниттік бақылау әдістерінде көрінеді.
Өңделген әдістер және металлдың магиттік диагностикалық параметрлері
бойынша механикалық кернеуді техникалық өлшеуіш құрылғылар құбыр
(құбыр, үшжақты, пісірме қосылыс) конструкция элементтерінің шиеленіскен
деформацияланған күйін ерте диагностика жасауда артықшылықтарға ие
болады . Жағдайлар қатарында шиеленіскен деформацияланған конструкция
элементтер күйін бақылауда магниттік шуларды тіркеу, металлды магниттік
анизотроп, коэрциативті күш және металлдың магниттік есте сақтауы үшін
техникалық амал қолдануымен жүргізіледі .
Баркгаузен эффектісі арқылы пайда болатын магниттік шулар
механикалық кернеудің магниттік шулардың амплитудасына корреляционды
14
тәуелділігі бойынша макрокернеуді бақылауға мүмкіндік береді. Көптеген
зерттеу есептерінде өзіне тамаша кепілдеме бергенімен, Баркгаузен эффектісі
әдісі бұзылмайтын бақылаудың сериялы шығару өндісірінде орнын әлі
таппады.
Ферромагтиттік материалдарда
коэрциативті күш құрылымды-
сезімтал сипаттамсы болып табылады. Сондықтан, коэрцитивті күшті өлшеуге
негіздеген бұзбай бақылау әдістері кең қолдану тапты. Оларды үлкен дәлділік
пен жеткілікті қарапайымдылық, бақыланып жатқан бұйымның жергілікті
бөлшектерін өлшеу мүмкіндігі, фазалық аударуларға улкен сезімталдық,
бақылау нысанының геометриялық өлшемдеріне аз тәуелділігі
ерекшелендіреді.
Металлдың магниттік жады (ММЖ) әдісі басқа әдістерге қарағанда
шиеленіскен деформацияланған бақылау объектісінің күйі туралы фактілі
мағлұмат береді. Ол тек КША анықтауға ғана емес, сонымен қатар сол
аймақтың пайда болу себебін анықтауға әділдірек мүмкіндік береді.
Сондықтан жаңа әдісті құрылғының түйінің ресурстарын бағалаудағы
диагностикада қолдану тиімді.
15
1 бөлім . Магниттік бұзбай бақылау түрі
Бұзбай бақылау (ББ) - физикалық ұстанымдарды зерттеуді, әзірлеуді,
толықтыруды және әдістерді бақылауды қамтитын, бақыланатын
нысандардың технологиясын бұзбай және қолдануына кері әсер тигізбейтін
техника және ғылым облысы.
ББ экспертиза жүйесінде өндірістік
қауіпсіздіктің,
қауіпті өндірістік нысанда техникалық қауіпсіздікті
қамтамасыз ететін
басты элемент болып табылады. Соңғы жылдары ББ
көрсетілген жүйеде маңызды функция орындаумен қатар, жаңа әдіс пен
әдістеме дамуымен қоса барлық құраушылары үлкен қадамдармен өсуде,
есептеуіш құралдар мен электроника жетістіктеріне негізделген жаңа техника
жасалуда, ББ облысындағы қызметкерлер құрамына талаптары жоғарылауда.
ББ дамуы практикада, ғылыми еңбектерде және техникалық сипаттамаларда
қолданылатын жаңа терминдердің пайда болында да өзінің орнын тапы. ББ
нысанның реалды техникалық күйін, алдағы уақытта жұмыс істеу
қауіпсіздігін және эксплуатация уақытын
бағалауда аралас бағыттармен
көптеп байланыса бастады. Мұндай бағыттарға материалтану, бұзылу
механикасы, беріктілік теориясы және де ғылым мен техниканың басқа да
салалары жатады. Осының барлығы ББ облысында жаңа түсініктер мен
терминдердің пайда болуына әкеледі. ББ - да басқа салалардың терминдері мен
анықтамалары дәстүрлі түрде қолданылады , мысылы, физика, қолданбылы
математика, радиоэлектроника, метрология.
Қазіргі уақытта қолданылатын ББ түрлерін басты үш топқа бөлуге
болады:
- электромагниттік өрістер мен элементарлы бөлшектердің нысанмен
байланысуына негізделген түрі;
- акустикалық өрістерді қолдануға негізделген түрі;
- кіретін заттардың бақылау нысанымен байланысуына негізделген түрі.
Бірінші топ ең көлемді, бұл жерде диапазоны
0 -- 1021
Гц
электромагниттік өрістер қолданылады. Екінші топқа тек бір ғана ББ турі
кіреді - акустикалық. Үшінші топқа капилляр әдісі жатады.
МЕСТ 18353-79 сәйкес ББ түрлері мен әдістері классификациясы
физикалық өрістің немесе заттың бақылау нысанымен байланысқан
уақытынан бастап бірінші мағлұмат алғанға дейінгі физикалық процеске
негізделген.
Физикалық оқиғасына байланысты ББ келесі түрлерге бөлінеді:
- магниттік;
- электрлік;
- вихретокты;
- радиотолқынды;
- жылулық;
- оптикалық;
- радиоционды;
- акустикалық;
16
- ену заттармен.
Әр
ББ әдістерінің түрлері келесі
белгілірге байланысты
классификацияланады:
- физикалық өрістері немесе заттардың бақылау нысанымен байланысу
сипаттамасына байланысты;
- алғашқы информациялық параметрлерге;
- алғашқы мағлұматты алудың тәсілдеріне [1].
1.1 Бұзбай бақылаудың магниттік әдісі
Бақылаудың магнитік түрі өнім мен
өндірістік нысандардың
диагностикасында қолданылатын бұзбай бақылаудың алғашқы түрлеріне
жатады. Магниттік бақылау ақау орнында немесе бақылау нысанының
магниттік қасиеттерін анақтауда магниттік өрістердің шашырауын тіркеуге
негізделген. Бұл бақылау түрі негізінде ферромагниттік материалдарды
бақылауда қолданылады, яғни сыртқы магниттік өріске байланысы өзінің
сипаттамасын үлкен дәрежеде өзгерте алатын материалдар. Оны
дефектоскопияда (шынықтыру, ажарлау сызаттар, жарықшақтар және бiрнеше
микрометрлердiң ашуымен басқа үстiртiн ақаулары), структуроскорияда
(қаттылықты,болат мариалдың маркасын, мариалдың физикалық парамерін
өлшеуді (мысалы, магниттік өтімділік, магниттік қабылдағыш), механикалық
кернеу мен химиялық анализ анықтауда), материал жабулауының қалыңдағын
өлшеуде қолданады.
XIX ғ. магниттік бақылау әдісін ең алғаш материалдың құрылымдық
күйін және бұйымдардың берiк сипаттамаларын бағалау үшiн қолданды.
Магниттік әдістерді қолдану, тұтастық және құрылымдық ақауларын
анықтауда жүз жылдан астам уақыт есептеуге болады. Осы уақыт аралығында
магниттік бақылаудың негізгі үш турі құрылды: ферромагниттік
материалдарда тұтастық ақауларын бақылау; ферромагниттік болат пен
балқымалардың құралымдық күйін және беріктілігін бағалау; фазалық
құрамды анықтау.
Дефектоскопия облысында негізгі модельді ақаулардың магниттік
өрістік шашырау есептеу міндеттері жоғарғы дәрежеде шешілген. Бүгінгі
таңда бастапқы рөлді өлшенген магниттік өріс шашырау топографиясынан
ақау кейіпін кайтаруға дейінгі кері есептер орындайды .
Магниттік структуроскопияда негізгі облыстар анықталған:
- құрылымдық күйін, ыстық және суық жалға берудің механикалық
қасиеттерін анықтау;
- құрылымдық күйді және улкен термдік өңделген болат пен шойынның
беріктілік сипаттамасын бақылауы ;
- шиеленіскен күйін, оның термдік өңдеуден және иілімділік
деформациядан кейінгі материал мен конструкциядағы өлшемдері бағалау;
- құрылымын, физико - математикалық қасиетін және бұйымның беттік
қабатының қалыңдығын бақылау (химико - термдік өңдеу, шоғырландырылған
17
энергия ағындармен нығайту, виброшоғырландыру, болатты
көміртексіздендіру);
-
маркасы бойынша бұйымдарды сараптау, басты легрлеуші
элементтердің барына сапалы бағалау.
Қазіргі
уақытта эксплуатация уақытындағы қонструкциялық
материалдардың құрылымдық және шиеленіскен деформацияланған күйінің
өзгерістерін бақылау сұрағына үлкен назар бөлінеді. Солтүстiк ресейлiк
аумақтарының магниттiк әдiстерi қарқынды игерумен байланысты төмен қызу
жұмыс iстейтiн конструкциялық материалдардың параметрлерiн қолдану
кезiндегi өзгерiстерiн бақылаудың мiндеттерiне бейiмдеуi керек .
Фазалық магниттiк талдау облысында конструкциялық материалдарда
фазалық құрамын бағалауға мүмкіндік беретін, парамагнитті және
ферромагнитті бөлшек учаскелерінде және конструкция элементтерінде
металлокерамикалық бөлшектердің кеуектілігін анықтауда теориялық және
практикалық зерттеулер жасалынды. Күрделі шарттарда жұмыс істейтін
бұйымдардың эксплуатация кезінде бұйымның фазалық құрамының өзгеруін
бақылау перспективалық жұмыс ретінде міндетті түрде белгілену керек
(жоғарығы қысым, ұзақ қолдану уақыты, үлкен темперетуралық ауытқулар,
жеміргіш ортадағы жұмыс ).
Бақылаудың
магниттiк әдiстерiн алғашқы түрлендiргiштердің,
өлшенетiн параметрдi өзгертудiң әдiстемелерi, электр сигнал берген және
пайдалы дабылды өңдеу пайда болуынсыз практикалық пайдалану мүмкiн
емес. Сонымен қатар бұзбай бақылаудың басқа әдiстерiнде, маңызды мағына
бұл ақпараттың алуы, онының қорлануы, өңдеу, архивтеудiң тәсiлдерiн
жетiлдiру бойымен жұмыс ие болады және құжаттау [2].
ББ- ның нақты мiндеттерiне байланысты бақыланатын материал, әдiстiң
талап етiлетiн өнiмдiлiгiн таңба байланысты әртүрлi алғашқы информациялық
параметрлер пайдалана алады. Кең таралғандарды санға келесi
информациялық параметрлердi жатады: коэрциативті күш, магнитталу,
индукция, магниттік өтімділік, кернеулік, Баркгаузен эффектісі.
Алғашқы хабарды алу тәсiл бойынша МЕСТ 24450-80 сәйкес
бақылаудың магниттiк түрiнiң келесi әдiстерi ажыратылады: магнитоұнтақты
(МҰ), индукционды (И), феррозонды (ФЗ), Холл эффект әдісі (ЭХ),
магитографикті (МГ), магинорезистрлі (МР), магнитті жартылай өткізгішті
(МЖӨ) және пондеромоторлы (ПМ), сонымен қатар МЕСТқа кірмейтін
магнитооптикалық (МО) және металлдың магниттік жады(ММЖ). Осылардың
көмегімен келесі бақылауларды іске асыруға болады: тұтастықтың
(дефектоскопия әдісімен) (МҰ, МГ, ФЗ, ЭХ, И); өлшемдердің (ФЗ, ЭХ, И,
ПМ); құрылымның және механикалық қасиеттің (ФЗ, ЭХ, И) [3].
Магитоұнтақты әдіс - көрсеткiш ретiнде магниттiк ұнтақты қолдануға
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Индукционды әдіс - индукциялық түрлендiргiштердi бақылаудың
объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай
бақылаудың әдісі.
18
Феррозонды әдіс - феррозонды түрлегіштермен бақылау нысанын
магниттік өрістерді тіркеуге негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Холл эффект әдісі - Холлдың түрлендiргiштерiн бақылаудың объектiсiн
магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магнитографикті әдіс - магниттiк, сигналограммының келесi көшiрмесi
бар магниттi сақтаушыға бақылаудың объектiсiнiң өрістерін жазуға
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магиторезистрлі - магниторезистрлі түрлендiргiштерiн бақылаудың
объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай
бақылаудың әдісі.
Магитті жартылай өткізгішті
-
магнитті жартылай өткізгішті
аспаптарын бақылаудың объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген
магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Пондеромоторлы әдіс - бақылау нысанының магниттік өрісінің және
тұрақты магниттің магниттік өрісінің өзара пондеромоторлы іс-қимылына
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магитооптикалық әдіс - түрлендіргіш ретінде магнито-оптикалық
қабыршақ қолданылатын магнитті бұзбай бақылаудың әдісі. Қабыршақтың
жарығында ақауды магниттiк өрiстiң бар болуында бұрмаланған домен
құрылым көрінеді.
Магнитометрлі әдіс - cұйықтықтан қатты түрге өту кезіндегі
ферромагниттік нысандарды магиттеу нәтижесінде пайда болған негізделген
магнитті бұзбай бақылаудың әдісі. Магниттелу Жердің магит өрісі арқылы
өндіріледі. Ақау жетілдіретін механикалық кернеулері бар ақаулары және
аймақ учаскелері бары туралы қалдық магниттік өрістер арқылы мағлұмат
алады.
1.1.1 Магниттік дефектоскопия. Магниттік дефектоскопия беттік
қабаттағы және беттік қабат үстіндегі ақауларды табуда ең әсерлі әдіс болып
табылады.
Магниттік дефоктоспокия
ферроманитті материалдардың
бөлшектерінің үстіртін текшелеріндегі тұтастық бұзылуларын (жарықшақтар,
магнитсіз қосулар және т.б.) және ферромагнитті емес материалдардың
бөлшектерінен ферромагнитті қосуларды анықтауға
қолданылады:
ферромагнитті материалдардың бөлшектерінің магнитті емес
жабындықтардық қалыңдығын және жұқа бүйірлі бөлшектерінің
қабырғаларының жуандығын бақылау үшін, және де металл бөлшектрдің
химико-термдік және терімдік өндеу сапасын бақылау үшін. Магниттік
дефектоскопияда магниттік ұнтақ әдісі ең кең таралған әдісболып табылады.
Бұл әдiсте магниттелген бөлшекке магниттiк ұнтақты себедi (құрғақ әдіс)
және магниттік суспензия құяды (сулы әдіс) магнитті аймақтың шашырау
өрісіне түскен ұнтақ бөлшектері ақау орналасқан орынның жанына басылады.
Ұнтақ отырған жолақтың ені ақаудың ашылу енінен едәдір улкен болады, сол
себептен ақауды тіпті жай көзбен көруге болады. Магнитті ұнтақ әдісі өте
қарапайым және материалдың тұтастық бұзылыстары бар орындар мен
жолақтарды анықтауға мүмкіндік береді. Тіпті 2-3мм тереңдікте орналасқан
19
беттік анықтауға болады. Бөлшектерді магниттеу, оларды ұнтақпен өңдеу (көп
жағдайда суспензиямен), және
дефектоскоптармен жасалады.
де алдағы магнитті жою магнитті
Магнитті дефектоскоп
- бақылау нысаны материалының тұтастық
бұзылу ақауларын анықтауға арналған және бұзбай бақылаудың магниттік
әдісіне негізделген аспап. Магниттік дефектоскоп жұмысы бақыланатын
ферромагнитті бұйымдарды магниттеу кезінде ақаулардың магниттік өріс
шашырауларын тіркеуге негізделген. Өріс шашырауларын тіркеу магнитті
ұнтақ, магнитті жолақ, феррозондтар, Холл түрлендіргіштері, индукционды
және магниторезисторлы түрленшдіртерінің көмегімен іске асырылады.
Магнитті дефектоскпоия әдісін материалдың құрылымын зеттреуде (магнитті
структуроскопия) және қалыңдықты өлшеуде (магнитті қалыңдық өлшеу)
қолданады.
1.1.2 Магнитті структурскопия. Бұзбай бақылау әдісінің бір бағыты
болып мангитті структуроскопия болып табылады. Ол материалдың негізгі
магниттік сипаттамасын (коэрциотивті күш, индукция, қалдық магниттелу,
магит өтімділік) анықтауға негізделген. Бұл сипаттамалар әр түрлі термдік
өңдеулерге ұшыраған балқыма құрылымының күйіне байланысты. Магнитті
структуроскопияны балқымада бар аз мөлшерде және өзінің магниттік
сипаттамаларында едәуір айырмашылығы бар
балқыма құрамының
құрылымынның цементациясының тереңдігін аңықтауда қолданады.
Өндірісте магниттік структуроскопия үшін металдың бақылау
нүктесінде Нс коэрцитивті күшті өлшеуге негізделген әдіс көптеген жылдар
бойы кең қолданылады. Бұл бақылау түрін жүзеге асыратын аспаптарды
коэрцитиметр деп атайды. Дегенімен, коэрцитиметр олар үшін толығымен
анық емес атау, себебі, бұл аспаптардың кіріс сигналы материалдың
коэрцитивті күшіне пропорционал болғанымен, геометриялық факторларына
да тәуелді. Сондықтан, қазіргі уақытта ұқсас аспаптарды көбіне
структуроскоп деп атайды.
Магниттік структуроскоп - магнитті бұзбай бақылау әдісіне негізделген
бақылау нысынының физико-механикалық қасиетін немесе химиялық
құрамын анықтауға арналған аспап. Мұндай аспаптардың жұмыс іспеу
принципі келесі операцияларды орындаудан тұрады:
а) қосымша түрлендіргішпен бақыланатын бөлшек бөлігін магниттеу;
б) өспелі өріспен бөлшек бөлігінің магнитін жою;
в) коэрцитивті күшке тең өріс кернеулігін бекіту.
Магниттік структуроскоптар бұзбай бақылаудың әр түрлі есептерін
шешеді. Оның ішінде: термо өңдеудің режимдерін бақылау, үстіртін
қабақшада шынықтарудың тереңдігін бақылау, мұндай жағдайларға
материалдардың балқыма маркаларына байланысты сұрыптау, жауапты
тағайындауған нысандардың қалдық ресурстын болжау (тетiктердi көтерме
ақының құрылымы, биiк езудiң ыдыстары, магистралдi құбырлар) және т.б.
1.1.3 Магниттік толщинометрия. Магниттік толщинометрия тұрақты
магниттің немеме электромагниттің магнит емес қабыршақ жағылған
20
ферромагниттік материалдың беттік қабатына тарту күшін өлшеуге
негізделген, және де қабыршақ қалыңдығын өлшеуге мүмкіндік береді.
Магниттік толщинометр
-
бақылау нысанының немесе оның
қабыршағының қалыңдығын анықтауға арналған және магнитті бұзбай
бақылау әдісіне негізделген аспап. Ферромагниттік материалдың бетіндегі
магнит емес қабыршағының қалыңдығын бақылауға арналған. бір прибормен
диэлектрлік, электроөткізгіштік қабыршақтардың қалыңдығын бірдей
дәрежеде өлшеуге мүмкіндік береді. Жұмыс істеу принципіне байланысты
бүкіл магниттік толщиномерлерді келесі үш топқа бөлуге болады:
1) пондеромоторлы жұмыс істейтін толщиномерлер;
2) индукционды жұмыс істейтін толщиномерлер;
3) магнитостатикалық жұмыс істейтін толщиномерлер [3,4].
Пондеромоторлы әдіс электромагниттік жүрекшенің немесе тұрақты
магнитті бұйым бетінен жұлып алу күшін тіркеуге және осы күшке сай
бақыланатын беттің қалыңдығын бағалауға негізделген. Бірінші жағдайда күш
серіппелі динамометр арқылы анықталады, екншіде - тоқтың магниттелу
өзгерісі арқылы.
Индукционды толщиномертлер кең қолдану алды. Индукционды
толщиномертлерде пондеромоторды толщиномерлерде болған бардық
қателіктер жойылған. Жұмыс істеу принципі бұйым негізі феромагниттен
жасалған, өлшеу түрлендіргіштен тұратын және қабыршақ қалыңдығыны
сәйкес келетін арасында мангитталмаған саңлау бар
цепьтің магнитті
кедергісінің өзгерісін өлшеуге негізделген .
Индукционды толщномерлер подеромоторлы толщиномерлермен
салыстырғанда едәуір жоғары дәлдіпен өлшеуге ие. Өлшеу процесі үзіксіз
орындалу арқасында оны жеңілдетеді және тездетеді.
Магниттік
толщиномерлердің үшінші тобына магнитостатикалық
толщиномерлер жатады. Жұмыс істеу принципі негіздің ферромагниттік
материалы мен тұрақты магнит (немесе электромагнит) аралығындағы
сағылаудың магнитті өріс кернеулігін анықтауғ негіздерген.
Магниттік толщиномермен жұмыс істеу кезінде өлшеудің нәтижесіне
кедергі келтіретін көптеген факторларды ескеру қажет: негіздің немесе
қабыршақтың магнитік қаситетің тербелісі, қабаршықтың күйі, бұйымның
пішіні және т.б. Едәуiр мөлшерде бұл факторларын әсері магниттiк өрiстiң
кернеулiгiмен және магниттiң пiшiнi мен өлшемдерi, топографиямен
шарттасылған. Өндірісте қалыңдықты бақылауға дәлдік мен сенімділікке
талаптардың өсуіне байланысты метрологиялық қамтамасыз етіге де талаптар
өсті .
1.2 Бұзбай бақылаудың магнитометрлі әдісі
Металлдың магниттік жады (ММЖ) әдісімен бақылау металлдың
технологиялық құрылымын көрсететін дәнекер қиысулардың жеке магниттік
өрістерінің шашырауын өлшеу мен анализ жасауға негізделген. Бақылау
21
барысында дәнекерлеу процессінде пайда болған табиғи магнит елу
қолданылады .
ММЖ бақылау механикалық кернеулердің концентрация аймағын
анықтауға және құрылымдарды жабдық және ыдыстар, құбырлардың
дәнекерленген қосылыстарында қауiптi аймақтарды қосымша бақылау үшiн
кепiлдемелердi беруге қызмет етеді.
ММЖ бақылау бұзбай дефекоскопиялық бақылаудағы белгілі әдістерге
(ультрадыбысты, радиоционды, магнитоұнтақты, капилярлы, түрлі - түсті
дефектоскопия, толщинометрия және беріктілікті өлшеу әдісі) бірінші
кезектегі қатынаста болып табылады. Әр түрлі өлшемдегі және пішінд егі ,
ферромагниттік және аустенитті болаттар мен щойын қосылурадың
дәнекерленген металл қалыңдығына шектеу коймай, дәнекер қосылуларды
бақылауға мүмкіндік береді.
ММЖ бақылауы нысанының жұмысында, сонымен қатар оны жөндеу
жұмыстарында жүргізіле алады.
ММЖ бақылау кезінде анықталады:
- дәнекер кернеу қалған концентрация аймағы және олардың дәнекер
қосылу аймағында орналасуы;
- әр түрде макро - және микроақаулар орналасқан аймақ; (күйiндi
қосулары, тұтас еместiк, жарықшақ, үзiлулер).
ММЖ бақылауды қолдануға болады:
- дәреже ақаудың өршiтушiсi бар болудың және ақауларымен пiсiру
жiктерi лас басушылық;
- пiсiрудiң технологиясын сертификацияның оңтайландыру және
таңдаудың аттестациясы кезіндегі дәнекерленген қосылыстардың сапасы.
ММЖ бұзбай бақылауда бір мезетте екі міндетті орындайды:
Бірінші міндет - құбырдық ішкі және сырқы бетінің ақау аймағын
анықтау, яғни дефектоскопия міндетін орындау;
Екінші міндет - металлдың шиеленіскен деформацияланған күйін
кернеу концентрация анықтауымен бірге бақылау. Бұл барлық ақаулардың
бастаптқы текшесіндегі анықтау болып табылады.
Бұйымның табиғи магнитталу айғагы ООО Энергодиагностика-да
орнатылған және металлдың магниттік жады әдісімен бірінші патенттер
рәсімдеумен РОСПАТЕНТтің сараптасымен дәлелденген. Одан басқа,
ММЖның негізгі айырмашылық белгілері Мосэнерго электростанциясыда
жылыту құбырларын зерттеу жұмыстары кезінде анықталған және өзінің
бейнесін Металлдардың физикалық институтындағы (Свердловск, 1988 ж.)
ғылыми жұмыста тапты.
Металлдың магниттік жады ұғымы ең алғаш рет 1994ж. жарық көрді
және сол кезге дейін техникалық әдебитете қолданылмады.
Дислокациялық процесстредің металл бұйымдардың магниттік
физикасымен өзара байланысы негізінде металлдың магниттік жады ұғымы
енгізілді және диагностиканың жаңа әдіс ойлап шығарылды. ММЖ әдісінің
қайталанбаушылығы, ол жұмыс жүктемелеремен шарттастырылған
22
дислокация сырғу жолағы аймағында пайда болған меншікті магниттік өріс
шашыраушылығын (ММӨШ) қолдануда негізделгендігінде. ММӨШ пайда
болуы биiк тығыздықты дислокация жиналып қалуда домендік
шекараларының қалыптастыруымен түсіндіріледі. Меншікті магниттік өріс
сияқты ақпарат көзін жұмыс істеп тұрған конструкцияда жасанды
магниттеумен еш жағдайда алу мүмкін емес. Жердің магниттік өрісі болып
табылатын кіші ішкі өрісте ғана, деформация энергиясы көптеп сыртқы
магнит өрісінен асқан кезде жүктеме конструкцияларда осындай ақпарат
қалыптасыды және алына алады. Құрылғы жұмысында, жұмыс жүктеме
шешілген кезде, жөндеу жұмыстары кезінде ММЖ жұмысы тәжирибелік
түрде көрсетілген. Магинодислокационды гистерезис күшінде жұмыс
жүктемелермен қалыптасқан магниті текстура жұмыс жүктемелерін шешкен
соң қатады. Сонымен, мамандандырылған аспаптар көмегімен ақпаратты
оқу жолымен құрылғының фактілі шиеленіскен деформацияланған күйін
бағалап және бастапқы кезеңде металлдың максималды зақыманған аймағын
табуға қайталанбас мүмкіншілік беріледі [5,7].
ММӨШ физикалық пайда болу негізі ББ әдістерінде қолданатын
бұйымның жасанды магиттелуінде пайда болатын ақаулар магнит өріс
шашырауымен салыстырғанда принципті өзгеше.
ММӨШ жергілікті аймақтардың бетінде және металл бұйымның терең
қабаттарында пайда болады. ММӨЖ зеттеуі және пайда болуының физикалық
негізі ММЖ-да ешкіммен және ешқашан жүргізілмеген.
ММӨЖ жаңа жасалып шығарылған машинажасау бұйымдарында да
табылған. Тек үлкен интенсивті магниттік өрісте қалыпты температура
жағдайында ғана ала алатын магниттелудің осындай деңгейіне ферромагнетик
Кюри температурасынан жоғары қыздырылғанда (мысалы, темір үшін
Тс=780°С) және одан ары қарай Жердің әлсіз магнит өрісімен салқындағанда
ғана ие бола алады. Машинажасау бұйымын жасауда дәл осындай жағдайда
табиғи магниттелу калыптасады. Бұйымның нағыз магниттік текстурасы
(жылуөңдеу, пісіру, балқату) Кюри нүктесінен төмен салқындату кезінде
кристалданудан кейін
қалыптасады. Көп жағдайда нақты
бұйымды
салқындату процессі бірқалыпты болмайды: металлдың беттік қабарттары
ішкі қабаттарына қарағанда ертерек салқындайды. Магниттік текстура мен
кристалдық тор қалыптастыратын бұйымның пішіні бойынша жалулық кернеу
пайда болады.
ММЖ кернеу концентрация аймағын сипаттайтын ММӨШ жергілікті
микронды облыстарын бекіту үшін ең алғаш рет феррозонды датчиктермен
қоса ұзындықты өлшеу құралы, АЦТ, процессор және т.б. механизмдерден
тұратын арнайы сүзу құрылғылары жасалған. Мұндай сүзу құралдары ББ
магниттік әдістерінде ММЖ-ға дейін еш жерде қолданылмаған (әлемдік
аналогы жоқ). Сүзу құрылғылары және бақылау тәсілдері Россия, Германия
және Польша патенттерімен қорғалған.
Бастапқы физикалық процессте көрінбейтін өзгерісін сенімді бекіте
алатын аспап жасай алған кезде, яғни принципті жаңа қаситтерімен, өзгеше
23
мүмкіндіктермен ерекше аспапты тәжірбиеге шығару қашан да жаңа және
ғылымның аса маңызды облыстарында ашылуларға әкеледі [6].
Конструкция немесе бұйымның өзі ақпарат беретін ММӨШ-пен де дәл
солай болды. Арнайы сүзу құрылғыларынсыз, түрлендіргіштерсіз және
программалық басқаруы бар процессорсыз бақылау нысанында ММӨШ-тің
таралу заңдарын бекіту мүмкін емес. ММЖ пайда болғанға дейін бұйынның
қалдық магниттік меншікті өрісі бөгет ретінде қабылданатын болған, ал
көптеген жағдайларды кездейсоқ магниттелумен күрескен болатын.
Көптеген металлоконструкция пайдалану кезінде циклді жүктеме
жұмысы жағдайында және сыртқы магнит өрісі Н0 (мысалы, Жердің өрісі) бар
кезінде жұмыс істейді. Белгісіз магниотіреуішті эффект кезінде конструкция
мен құрылғыда өздігінен магниттелу болады.
ММЖ теориялық және тәжірибелік жоспарда 20 жылдан астам жетіліп
келе жатыр. 2003 жылдың тамыз айындағы күйі болйынша 30дан астам
жетекші іс-қағаздар мен әдістемелер бар.
Қазақстан және басқа мемелекеттегі әр түрлі өндіріс саласындағы
мамандардың қызығушылығы ББ-дың жаңа магниттік әдісіне тоқтаусыз
өсуде. Бұл машинажасаудың бұйымдары iс жүзiнде сапаны бақылауда пайда
болған мәселелермен, жабдықтың ресурсын бағаға сенiмдiлiк және
қамтамасыз етуiмен шарттастырылған. Егер кәсіпорында металлдың
құрылымы бұзылуын тексеру мүмкіндігі жоқ ескі құрылғы қолданылса, онда
бұл жұмыс апатқа әкеледі деп нақты айтуға болады.
Қорыта келгенде, бұзбай бақылау Ресейде және басқа мемлекеттерде
100жылдан астам уақыт пайдаланғанымен, алі де көптеген машинажасау
бұйымының сапа бақылау есептері және жұмыс істеп тұрған құрылғы
диагностика міндеттері шешілмеген. Осымен ББ-дың көрсетілген есептерін
шешуге ММЖ әдісінің керектігі шарттастырылған.
Металлдың магниттік жады әдісі мазмұны және физакалық қалпы тек
ББ-да жаңа әдіс ретінде ғана емес, сонымен катар техникалық диагностикада
жаңа бағытты ашады, себебі, олар ББ-дың потенциалды мүмкіндіктерін,
бұзылу механикасын және металлтануды біріктіреді.
ММЖ-да шығарылатын есептердің позициясында бұл әдіс акустикалық
эмиссия әдісімен бірге құрылғының шаршау ақауларын ерте диагностика
жасау әдістеріне жатқызылу керек
24
2 бөлім. Магниттік түрлендіргіштер
2.1 Негiзгi ұғымдар, анақтамалар және сипаттама
Өндіріске әртүрлі физикалық өлшемдерді бақылау және өлшеумен
байланысты механизация мен кешенді автоматизация ендіру технологиялық
процесстерді тез және нақты бақылауды талап етеді.
Электрлік емес өлшемдерді өндірістің металлургия, химиялық және
тоқымалық салаларында өлшеу және бақылау айырықша талап етеді.
Өлшеу техникасының дамуы электрлік емес өлшемдерді өлшеуде
көптеген әдістереге қарағанда электрлік әдістер басымырақ екендігін көрсетті.
Олар қамтамасыздандырады:
- өте кішкентай өлшемді сигналдарды өлшеуге мүкіндік береді ;
- электронды күшейткіштер басқа ешбір аспап өлшей алмайтын
сигнлдарды өлшеу мүмкіндігін береді ;
- өлшенген шаманы қашықтыққа жіберу мүмкіндігі, демек, әр түрлі
процесстерді дистанциялық басқару мүмкіндігі ;
- улкен дәлдік және өлшеу жылдамдығы .
Өлшеу түрлендіру - бір физикалық өлшемді алдағы түрлендіруге,
өңдеуге, сақтауға немесе қашықтыққа жіберуге мүмкіндігі бар,
фукнционалды байланысы бар басқа екінші физикалық өлшеммен көрсету.
Өлшенген физикалық шама жайлы ақпарат алынған түрлендіруді тура
деп айтады. Ал түрлендіру барасында өлшенген нәтиже шамамен көрсетілсе
кері деп аталады. Өлшеу процессі кезінде тура және кері түрлендірулер
әрдайым өраза байланысқан болады. Бұл байланыс берілеген физкалық
өлшемді бірлік ретінде қабылданған физикалық өлшем салыстыру процесі
ретінде
бейнелеп көрсетедi. Тура түрлендіру барысында эспериментатор
әрдайым аспаптың, бастапқы түрлендіргіштің градуировикалық
сипаттамасында бар кері түрлендіру нәтижесімен қолданады. Кері түрлендіру
жасауда, мысалы, магнит индукция бірлігін улгі катушкада көрсеткенде, оның
өлшемін тура түрлендіру нәтижесін қолданбай жұмыс шамасымен көрсету
мүмкін емес.
Электрлік емес Х шаманы (температура,қысым, сұйықтық, жылдамдық,
орын ауыстыру, жеделдету, деформация, дiрiлдi езу шығындары ) өлшеу үшін,
оны бастапқы өлшеу түрлендіргіші немесе Y электрлік өлшемнің кіріс датчигі
арқылы түрлендіреді. Y сигналы деңгей және спектр бойынша қатар
өзгерістерге ұшырап энергияның бір түрінен келесі түріне ауысып, аспапатың
өлшеу түрлендіргіштерімен түрлендіріледі. Сонымен, электрлік емес
шамаларды өлшейтін аспапты, Х шамасын басқа түрге түрлендіретін, және
соңында өлшенетін шаманың мәнін анықталған өлшем бірлігіндегі санға
өзгертетін өлшеу түрлендіргіштер қатары ретінде көруге болады [7].
Өлшеу түрлендіргіші (ӨТ) - өңдеуге, сақтауға, алдағы түрлендірулереге,
индикацяға, жіберуге ыңғайлы өлшеу сигналына немесе өлшенетін шаманы
басқа шамаға түрлендіруге қызмет ететін метрологиялық нормативті
25
сипаттамасы бар техникалық құрал. ӨТ жұмысының негізіне физикалық
шаманы өлшеу әрекетімен жүретін физикадық құбылысы қолданылған.
Өлшеу нысаны әртүрлі параметрлермен сипатталатын күрделі процесс екенін
ескере отырып, кіріс сигналының ақпараттық параметрі ретінде тікелей
өлшенген шаманы немесе өлшенге шамамен функционалды байланысы бар
шаманы аламыз.
Физикалық шаманы түра түрлендіру құбылысы негізіне кіретін өлшеу
түрлендіргіші шамалардың алғашқы өлшеу түрлендіргіші атына ие болды.
Алғашқы өлшеу түрлендіргіші - өлшеу шамасы тікелей қолданылатын өлшеу
түрлендіргіші. Бұл өлшеу жолында алғашқы қатар болуымен байланысты.
Өлшеу түрлердіргіші , негізінен, жеке бір өлшеу түрленуін орындауға
арналған. Өлшеу түрлендіргіш жұмысы қиын жағдайларды атқарылады,
себебі, көп жағдайда зерттеу нысаны өлшеу түрлендіргішіне әсер ететін
көптеген параметрлермен сипатталады. Қалған қосымша параметрлер өлшеу
процесінде бөгеттерге жатады. Әр өлшеу түрлендіргішіне ,
өлшеу
түрлендiргiшi бөгеттерiн фонында өлшеу үшiн арналған табиғи кіріс өлшем
беріледі. Дәл осы принциппен шығыс өлшем түрлендіргіші беріледі.
Түрлендіргіштің жұмыс істеу шартын сипаттайтын және түрлендіру
фунуциясына әсер ететін параметрлерді әсер ету шамалары деп аталады.
Түрлердіргіштің метрологиялық сипаттамасының әсер ету шамасына немесе
эксплуатациялық жұмыс істеу шегіндегі ақпараттық емес кіріс сигнал
параметріне өзгеріс тәуелділігі әсер ету функциясы деп аталады. Әсер ету
функцисы формула, график немесе кесте түрінде нормалана алады.
Түрлендіру функциясы (әсер ету). Түрлендірудің статикалық
сипаттамасы - шығыс сигналдның ақпараттық парамертінің уақытқа тұрақты
кіріс сигналының ақпараттық парамтріне тәуелділігін көрсететін байланыс .
Оны аналитикалық көрсеткіш немесе график түрінде көрстуге болады.
Аналитикалық түрде түрлендіру сипаттамасы сызықты (2.1, а сурет) немесе
сызықсыз (сызықсыз 2.1, б) бола алатын Y=f(X) тәуелділігі түрінде
көрсетіледі.
а) сызықты тәуелділік
б) сызықсыз тәуелділік
2.1 сурет - Түрлендіру функциясы
26
Мемлекеттік стандарттарға, техникалық шарттары және басқа да
номаривті іс-қағаздарға сәйкес келетін өлшеу түрлендіргішіне жазылатын
Yном=fном(X) номиналды және Yр=fр(X) нақты түрлендіру функциясын
ажыратыды.
Түрлендіргіштің динамикалық сипаттамалары шығыс сигналдарының
ақпараттық парамертлерінің кіріс сигнал парамертлерінің уақыт бойынша
өзегерісіне тәуелді болады. Динамикалық сипаттамаларына келесілер кіреді:
импульсті
(t); ауыспалы - саталы бірлік сигналына реакциясы; беріліс
функциясы - операторлық кескіндерінің кіріс шамаларының сыртқы
шамаларына қатынасы К(р)=Y(p)X(p); амплитудалы және фазажиілікті.
Түрлендіргіштің динамикалық қасиеті түрлендіру жылдамдығы мен
түрлендіру уақытымен сипатталады. Түрлендіру жылдамдығы мөлшерленген
қателікпен уақыт бірлігіндегі түрлендіру санымен анықталады. Түрлендіру
уақыты - түрлендіру басталғаннан бастап нәтиже алынғанға дейінгі
мөлшерленген қателікпен алынған уақыт.
Түрлендіру сезімталдығы
-
түрлендіру коэффициенті арқылы
бағаланатын өлшенген сигнал түрленуін алдағы өңдеу жұмысына ыңғайлы
немесе өлшенген физикалық шаманы бақылауға мүмкіндік беретін формаға
түрлендіретін түрлендіргіш қасиеті.
Және де түрлендіру сезімталдығы деп шығыс шамасының (ақпаратты
параметр) өзгерісінің оны өзгертетін кірісі шама (кіріс сигналының
ақпараттық параметрі) өзгерісіне қатынасы. Сезімталдық түрлендіргіш
түрленуінің функциясының туындысына тең S = dYdX = ∆Y∆Х және өзгеру
функциясының қисығын кез-келген нүктеде көлбеу бұрышының тангенсiмен
геометриялық түрде анықталады.
Сызықты түрлендіргіштер үшін сезімталдық тұрақты және келесі
формуламен анықталады:
(2.1),
мұндағы Y - шығыс электрлік шама;
X - кіріс электрлік шама.
Ал сызықсыздарға ол кіріс сигналына байланысты болады.
Өлшеу түрлендігіштерінен тұратын өлшеу аспабының сезімталдығын
ақпарат тасымадау каналын жасайтын барлық түрлендіргіштердің
сезімталдығы туындысынан анықтайды.
Өлшеу аспабының сезімталдық табалдырығы - индикатордың нөлдік
жұмыс режимінде шектік мүмкіндіктері сипатталатын және өлшенген шама
бірлігінде беріледі (сезімталдық табалдырығы ретінде түроендіргіштің шығыс
шамасын елеулі өзгертетін кіріс сигналының кіші өзгерісімен түсіндіріледі).
Өлшеу түрлендіргіштерінің нақты және номиналды сипаттамалары.
Жеке деңгейлену жасалу сипаттмаларына байланысты түрлендіргіштер бір-
20
бірінен айырмашылықтары бар. Сондықтан, әр өлшеуіш түрлендіргіш
куәлігіенде әр түрлендіргішке тән нақты сипаттамалары (мысалы, Холл
түрлендіргіші) немесе номиналды деп аталатын орташа сипаттамасы
жазылады.
Өлшеу түрлендіргіштерінің қателіктері. Өлшеу түрлендіргішіндегі
түрлендіргіштің номиналды (куәліктегі) және нақты сипаттамаларының
айырмашылығын өлшеу түрлендіргішінің қателігі деп аталады. ӨТ қателігі,
басқа өлшеу құралдарының қәтелігі сияқты әр түрлі белгілеріне, жеке
алғанда, берілу түріне, пайда болу шарттарына, анықталмағандық деңгейіне,
кіріс шамасының сипаттамасына байланысты топтастыруға болады.
Берілу түріне байланысты ӨТ абсолютті, салыстырмалы, келтірілген
қателіктер болып бөлінеді. Номиналды түрлендіру коэффициенті өлшеу
аспаптарындағыдай көптеген ӨТ-те бірге тең емес, сондықтан ӨТ қателіктерін
шығыс сияқты кіріс түрлендіргіші арқылы анықтауға болады.
Абсолютті, салыстырмалы және келтірілген түрлендіргіш қателіктерін
шығысы және кірісі арқылы анықтауға болады, себебі, кіріс және шығыс
өлшемдер әртүрлі физикалық табиғатқа ие, сонымен қатар,
жұмыс
түрлендіргішін тексеретін өлшеу түрлендіргіші жоқтығынан.
Түрлендіру қателігі өзінің түрлендіргіш қасиетінен, жұмыс жасау
жағдайына (температура, ортаның ылғалдылығы, сыртқы электрлік және
магнит өрісінен және т.б.) байланысты. Нормаланған өлшеу түрлендіргішінің
дәлдігі көп жағдайда түрлендіру шамасының ықтимал облысын және
анықталған әсер ету шамының өзгерісі кезінде түрлендіру шамасының
ықтимал өлгерісін көрсетеді.
Қателіктің анықталмағандық деңгейіне байланысты жүйілі, үдемелі
және кездейсоқ деп топтастырады.
Жүйелі қателіктер - уақыт өте өзгермейтін немесе кейбір функция
параметрлері уақытында өзгерметін қателіктер. Әдетте, жүйелi түрдегі
қателiктерді тиiстi түзетулердi енгiзумен толықтық iс жүзiнде алып тастауға
болады.
Жүйелі қателіктердің тұрақты түрде бола беруі, оны анықтауды
қиындатады. Тұрақты жүйелі қателіктер сырттай өздерін ешқалай көрсетпейді
және ұзақ уақыт байқалмай қала береді. Оларды физикалық шаманы әртүрлі
типтес аспаптармен немесе әртүрлі әдіспен өлшеу арқылы табуға болады. Кей
жағдайда нөлдікті тексеру және үлгілі өлшемдер арқылы аспапты өлшеу
сезімталдығына кайта тексеруден өткізу пайдалы болады.
Жүйелі қателіктерге уақытпен өзгермейтін (температура, жиілік, кернеу
және т.б.) көптеген қосалқы қателіктерді кіргізуге болады. Бұл қателіктер
уақыт тұрақтылығы арқасында негізгі түрлендіргіш нәтижесіне әсер етіп
өзгерістер енгізе алатын қосалқы түзегіш түрлендіргіштерді қосу арқылы
жөнделе алады.
Үдемелі қателіктер - уақыт өте келе баяу өзгеретін қателіктер. Бұл
қателіктер аспап бөлшектерінің ескірумен (қорректендіру көздерінің
бәсеңдеуі,
резисторлардың, конденсаторлардың ескіруі,
21
мезаникалық
бөлшектердің деформациясы, өзi жазатын аспаптардағы қағаз таспасының
отыруы және т.б.) байланысты. Үдемелі қателіктің айырмашылығы тек осы
уақыт шегінде ғана жөндеу енгізу себептерінсіз түзелту. Одан әрі ол
бірқалыпты өседі. Үдемелі қателіктің басқа айырмашылығы ықтималдықтар
теориясы көзқарасы бойынша, олардың уақыт бойынша өзгерісі стационарлы
емес процесс ретінде көрсетеді және сапалы жасалған станционарлық процесс
теориясы шеңберінде сипаттау мүмкін емес.
Кездейсоқ қателіктер
-
анықталмаған шамасы немесе қателік
толығымен зерттелмеген, белгілі бір заңдылық орнау мүмкіндігі жоқ
қателіктер. Олар анализге берілмейтін күрделі себептер жиынтығымен
анықталады. Оларды мәндерін болжау мүмкін емес, ал барлық
жиынтықтарына заңдылық тек олардың әртүрлі мәндерінің пайда болу
жиілігінде орнатылады. Кездейсоқ қателіктердің болуы (жүйелікке қарағанда)
қайта өлшеу кезіде әртүрлі мәндер шығуымен оңай анықталады. Пайда
болудың процесi көп жағдайда стационарлық кездейсоқ процесс кездейсоқ
қателiк барып тұр. Сондықтан, кездейсоқ қателіктердің өлшемі тарау
ықтималдығы заңымен сипатталады немесе сол заңның ықтималдық теориясы
және ақпарат теориясы парамерлерінің көрсетуімен сипатталады.
Пайда болу шарттарына байланысты негізгі және қосымша деп бөледі.
Негізгі қателік - түрлендіргішке тән әдеттегі жағдайлардағы қолдану
қателігі, яғни, әсер етуші шамалар (мысалы, температура, жиілік және т.б.)
қалыпты мәнде болғанда немесе мәндері қалыпты жұмыс шек облысында
болғындағы қателіктер. Әсер етуші шамалар деп түрлендіргішпен тікелей
түрленбейтін, дегенімен, түрлендіргіштің шығыс ақпаратты параметрінің
мәніне әсер ететін шамаларды айтады.
Қосымша қателік - ол әсер етуші шамалардың бірі қалыпты мәнен
ауытқыған немесе қалыпты мәнен шамасы шығып кеткен ӨТ-тің қосалқы
қателігі. Түрлендіргіштің жұмыс жағдайларының ауытқулары әсер етуші
мәннің жұмыс облысымен шектеледі және нормаланады, және де осы
облысты қосымша ауытқулар нормаланады.
Негізгі және қосымша қателіктердің шектреін анықтайтын жалпылыма
сипаттама болып дәлдік классы табылады. Өлшеу түрлендіргіштерінде дәлдік
классы МЕСТ 8.401 -- 80 стандартымен нормаланады, сәйкесінше, негізгі
және қосымша қателіктердің жіберу шектері әр дәлдік классы үшін
аюсолютті, салыстырмалы және келтірілген мәнедер түрінде орнатылады.
Қателіктерді қалыптандыру оны бірмүшелік және екімүшелік формула
түрінде және түрлендіру диапазонында қателіктер жолақтарн көрсету түрініде
көрсетуге әкелінеді.
Шығыс шамалардың өзгерісі.
Шығыс шамалардың мәндерінің
әртүрлілігі ретінде анықталатын, түрлендіру диапазонының анықталған
нүктесіне жақындау процесінде соңғы өзгерістің ақырын бағытталған екі
түрлену мәнінің бір нақты шамаға тең шығыс шамалардың өзгерісі ӨТ-нің
маңызды сипаттамасы болып табылады.
22
2.2 Магниттік шамаларды өлшеу
Магниттік өлшеу электрлік өлшеумен тығыз байланысты, өйткені,
электрлік сияқты магниттік құбылыстар электромагниттік процестің біртұтас
болігі болып табылады. Көп жағдайда магниттік шаманы өлшегенде магниттік
өлшеуіш функциясын көрсететтін электрлік шама өлшенеді. Магниттік
өлшемнің өзі магнит және электрлік шамаларды байланыстыратын қатынас
ретінде есептеу жолымен анықталады.
Магнитік өлшеулер көмегімен материалдар мен заттардың, атом және
атом ядросының, магниттік қасиеттерін зерттеуге, магниитік мариалдардың
және олардын жасалған бұйымдардың магниттік қасиетін бақылауға, тұрақты
магнитт және элекктромагниттік өрістерді өлшеуге, магниттік сиппамаларына
байланысты материалдардың физикакалық қасиетін зеттеуге қатысты бір
қатар есептер шешіледі. Осы зерттеу облыстарының әр қайсысы диапазон
және дәлдік өлшемдеріне, жиілік диапазонына, өлшем құралдары мен өлшем
шарттарына талаптар қояды.
2.2.1 Магнит ағынын өлшеу. Магнит ағынын өлшейтін аспаптарды
жасау барысында әдетте электромагниттік индукция құбылысын қолданады.
Магнит ағанын өлшемелі катушкада (ӨК) өлшегенде ЭҚК пайда болады.
Өлшемелеі катушка түрлендіргіш болып табылады. Ол арқылы магнитік
шамалар (магниттік ағын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Бұл дипломдық жұмыста металлдың шиеленіскен деформацияланған
күйі бұзбай бақылау әдісімен зерттелді.
Жалпы бұзбай бақылау, магниттік бұзбай бақылау, магнитометрлі
бұзбай бақылау әдістері, магнит түрлендіргіштері зерттеліп, магнит
нысанының магниттік және механикалық сипаттамаларының қатынастары
келтірілді.
Сонымен қатар, экономика мен өміртіршілік қауіпсіздігі мәселелері
қарастырылды.
Аннотация
В данной дипломной работе исследовано напряженно-деформированное
состояние металла неразрушающим методом контроля.
Приведено общее сведение о неразрушающем контроле, магнитном
методе неразрушающего контроля, магнитометрическом методе. Исследованы
магнитные преобразователи, приведены зависимости магнитных и
механических характеристик металла.
А также, рассмотрены задачи безопасности жизнедеятельности и
экономики.
Annotation
This thesis work investigated the stress-strain of the metal non-destructive
testing.
Given the overall reduction of the non-destructive testing, magnetic non-
destructive inspection, magnetometric methods. The magnetic transducers are given
depending on the magnetic and mechanical properties of the metal.
This work also includes of economic and safety issues.
11
Қысқартулар тізбесі
КША - кенеу шоғырлану аймағы
ББ - бұзбай бақылау
МҰ - магнитоұнтақты
И - индукционды
ФЗ - феррозонды
ЭХ - Холл эффект әдісі
МГ - магитографикті
МР - магинорезистрлі
МЖӨ - магнитті жартылай өткізгішті
ПМ - пондеромоторлы
МО - магнитооптикалық
ММЖ - металлдың магниттік жады
ММӨШ - меншікті магниттік өріс шашырау
ӨТ - өлшеу түрлендіргіші
ӨК - өлшемелі катушка
БГ - баллистикалық гальванометр
ГМР - гальваномагниторекомбинационды
ФМ - ферромагниттік металл
ММ - магнитталмаған металл
ЭПР - электронды парамегнит резонанс түрлендіргіштері
ШДК - шиеленіскен деформацияланған күйі
АЭ - акустикалық эмиссия
ККА - кернеу концентрация аймағын
12
Мазмұны
Қысқартулар тізбесі
Кіріспе
1 бөлім. Магниттік бұзбай бақылаудың түрі
1.1Бұзбай бақылаудың магниттiк әдiсі
1.2 Бұзбай бақылаудың магнитометрлік әдiсi
2 бөлім. Магниттік түрлендіргіштер
2.1 Негiзгi ұғымдар, анақтамалар және сипаттама
2.2 Магниттiк шамаларды өлшеу
2.3 Магниттiк түрлендiргiштердiң классификациясы
3 бөлім. Шиеленіскен деформацияланған куйдің магниттік
диагностикасы
3.1 Шиеленіскен деформацияланған күйдің бұзбай бақылау әдістері
3.2 Өндіріс және транспорт нысадарның шиеленіскен
деформацияланған күйін бақылау
3.3 Шиеленіскен деформацияланған күйдің магнитті
әдісі
4 бөлім. Экономикалық бөлім
4.1 Бағдарламалық қамтаманың өңделуінің еңбек өнімділігінің
есептелуі
4.2 Бағдарламалық қамтаманы өңдеуге кеткен шығынның есептелуі
4.3 Минималды бағаны, кірісті және пайданы есептеу
4.4 Қолдану аясындағы жылдық бірмезгілдегі шығындарды есептеу
4.5 Ақпараттық өнімді енгізуден алынған үнемдеу мөлшері мен
табысты есептеу
4.6 Өзіндік құн нәтижесінің кестесі
4.7 Пайда мен шығындарды есептеу
4.8 Экономикалық тиімділікті есептеу
4.9 Пайда индексін есептеу (Profitability index, PI)
4.10 Табыстың ішкі нормасын есептеу (Internal rate of return, IRR
5 бөлім. Өмір тіршілік қaуіпcіздігі және еңбекті қорғау
5.1 Теориялық бөлім
5.2 Жұмыc oрнының микрoклимaттық жaғдaйы
5.3 Жұмыc oрнының жoспaры
5.4 Жасанды жарықтандыруды есептеу
Қорытынды
Әдебиеттер тізімі
13
5
7
9
10
14
18
18
23
24
43
43
45
47
56
56
57
61
62
63
64
66
67
68
68
70
70
73
73
74
79
80
Кіріспе
Объектiлердi техникалық жағдайдын бағалауы және жабдықтың қызмет
мерзiмін ұзарту үшін бақылаудың әр түрлi әдiстерiмен оларды кешендi
тексеру керек.
Конструкциялық материалдар күйінің, әртүрлі физикалық әдістер мен
құралдары орналасқан үлкен арсеналы бар қазiргi диагностикасы ақаулықты
анақтау міндеттерімен ғана шектелмейді, материалдардың механикалық
сипаттамаларды анықтау мiндеттерiн шешуде кеңiрек пайдалана бастаған,
және де негiзгi орынды қалдық және ішкі жұмыс кернеулерін өлшеудегі
әдiстер мен құралдар алады.
Осыған орай бірінші орынға механикалық бұзылулар, металлтану және
бұзбай бақылауды байланыстыратын техникалық диагностика әдістері
шығады. Мұндай әдістерге бірінші болып шиеленіскен деформацияланған
күйді бақылау әдістері жатады.
Металл құрылымның басты эксплуатация сипаттамасы - шиеленіскен
деформацияланған күй, себебі, кернеу белгілі бір деңгейден артқан кезде
құбырлар, өтулер, ғимарат аражабы, жебе және тетiктердi көтерме ақының
арқандары және т.с.с. маңызды конструкциялардың ақауына және бұзылуына
әкелуі мүмкін , және де электрлік машиналардың айналмалы бөліктерінің
сынуына әкеледі.
Жұмыс істеп тұрған конструкция залалдануының басты көзі болып
коррозияға ұшырау процесі, шаршау және сұламалық интенсивті түрде
артатын
кернеу шоғырлану аймағы екені белгілі.
Эксплуатациялық
зақымдануға әкелетін процесстер болып кенеу шоғырлану аймағында (КША)
металлдың өзгеруі табылады (коррозия, шаршау, сұламалық). Демек, жабдық
және құрылым диагностикасында кернеу шоғырлану аймағын табу маңызды
міндеттердің бірі болып табылады.
Қазіргі уақытта шиеленіскен деформацияланған күйді бақылау және
конструкция бөлшектерінің магниттік диагностика параметрі арқылы жұмыс
істеуін бағалау ашық мәселе ретінде қала береді .
Улкен қызығушылық өзара байланыста магниттiк және металлдардың
механикалық параметрлерiне негізделген болат конструкцияның шиеленіскен
деформацияланған күйін жанама магниттік бақылау әдістерінде көрінеді.
Өңделген әдістер және металлдың магиттік диагностикалық параметрлері
бойынша механикалық кернеуді техникалық өлшеуіш құрылғылар құбыр
(құбыр, үшжақты, пісірме қосылыс) конструкция элементтерінің шиеленіскен
деформацияланған күйін ерте диагностика жасауда артықшылықтарға ие
болады . Жағдайлар қатарында шиеленіскен деформацияланған конструкция
элементтер күйін бақылауда магниттік шуларды тіркеу, металлды магниттік
анизотроп, коэрциативті күш және металлдың магниттік есте сақтауы үшін
техникалық амал қолдануымен жүргізіледі .
Баркгаузен эффектісі арқылы пайда болатын магниттік шулар
механикалық кернеудің магниттік шулардың амплитудасына корреляционды
14
тәуелділігі бойынша макрокернеуді бақылауға мүмкіндік береді. Көптеген
зерттеу есептерінде өзіне тамаша кепілдеме бергенімен, Баркгаузен эффектісі
әдісі бұзылмайтын бақылаудың сериялы шығару өндісірінде орнын әлі
таппады.
Ферромагтиттік материалдарда
коэрциативті күш құрылымды-
сезімтал сипаттамсы болып табылады. Сондықтан, коэрцитивті күшті өлшеуге
негіздеген бұзбай бақылау әдістері кең қолдану тапты. Оларды үлкен дәлділік
пен жеткілікті қарапайымдылық, бақыланып жатқан бұйымның жергілікті
бөлшектерін өлшеу мүмкіндігі, фазалық аударуларға улкен сезімталдық,
бақылау нысанының геометриялық өлшемдеріне аз тәуелділігі
ерекшелендіреді.
Металлдың магниттік жады (ММЖ) әдісі басқа әдістерге қарағанда
шиеленіскен деформацияланған бақылау объектісінің күйі туралы фактілі
мағлұмат береді. Ол тек КША анықтауға ғана емес, сонымен қатар сол
аймақтың пайда болу себебін анықтауға әділдірек мүмкіндік береді.
Сондықтан жаңа әдісті құрылғының түйінің ресурстарын бағалаудағы
диагностикада қолдану тиімді.
15
1 бөлім . Магниттік бұзбай бақылау түрі
Бұзбай бақылау (ББ) - физикалық ұстанымдарды зерттеуді, әзірлеуді,
толықтыруды және әдістерді бақылауды қамтитын, бақыланатын
нысандардың технологиясын бұзбай және қолдануына кері әсер тигізбейтін
техника және ғылым облысы.
ББ экспертиза жүйесінде өндірістік
қауіпсіздіктің,
қауіпті өндірістік нысанда техникалық қауіпсіздікті
қамтамасыз ететін
басты элемент болып табылады. Соңғы жылдары ББ
көрсетілген жүйеде маңызды функция орындаумен қатар, жаңа әдіс пен
әдістеме дамуымен қоса барлық құраушылары үлкен қадамдармен өсуде,
есептеуіш құралдар мен электроника жетістіктеріне негізделген жаңа техника
жасалуда, ББ облысындағы қызметкерлер құрамына талаптары жоғарылауда.
ББ дамуы практикада, ғылыми еңбектерде және техникалық сипаттамаларда
қолданылатын жаңа терминдердің пайда болында да өзінің орнын тапы. ББ
нысанның реалды техникалық күйін, алдағы уақытта жұмыс істеу
қауіпсіздігін және эксплуатация уақытын
бағалауда аралас бағыттармен
көптеп байланыса бастады. Мұндай бағыттарға материалтану, бұзылу
механикасы, беріктілік теориясы және де ғылым мен техниканың басқа да
салалары жатады. Осының барлығы ББ облысында жаңа түсініктер мен
терминдердің пайда болуына әкеледі. ББ - да басқа салалардың терминдері мен
анықтамалары дәстүрлі түрде қолданылады , мысылы, физика, қолданбылы
математика, радиоэлектроника, метрология.
Қазіргі уақытта қолданылатын ББ түрлерін басты үш топқа бөлуге
болады:
- электромагниттік өрістер мен элементарлы бөлшектердің нысанмен
байланысуына негізделген түрі;
- акустикалық өрістерді қолдануға негізделген түрі;
- кіретін заттардың бақылау нысанымен байланысуына негізделген түрі.
Бірінші топ ең көлемді, бұл жерде диапазоны
0 -- 1021
Гц
электромагниттік өрістер қолданылады. Екінші топқа тек бір ғана ББ турі
кіреді - акустикалық. Үшінші топқа капилляр әдісі жатады.
МЕСТ 18353-79 сәйкес ББ түрлері мен әдістері классификациясы
физикалық өрістің немесе заттың бақылау нысанымен байланысқан
уақытынан бастап бірінші мағлұмат алғанға дейінгі физикалық процеске
негізделген.
Физикалық оқиғасына байланысты ББ келесі түрлерге бөлінеді:
- магниттік;
- электрлік;
- вихретокты;
- радиотолқынды;
- жылулық;
- оптикалық;
- радиоционды;
- акустикалық;
16
- ену заттармен.
Әр
ББ әдістерінің түрлері келесі
белгілірге байланысты
классификацияланады:
- физикалық өрістері немесе заттардың бақылау нысанымен байланысу
сипаттамасына байланысты;
- алғашқы информациялық параметрлерге;
- алғашқы мағлұматты алудың тәсілдеріне [1].
1.1 Бұзбай бақылаудың магниттік әдісі
Бақылаудың магнитік түрі өнім мен
өндірістік нысандардың
диагностикасында қолданылатын бұзбай бақылаудың алғашқы түрлеріне
жатады. Магниттік бақылау ақау орнында немесе бақылау нысанының
магниттік қасиеттерін анақтауда магниттік өрістердің шашырауын тіркеуге
негізделген. Бұл бақылау түрі негізінде ферромагниттік материалдарды
бақылауда қолданылады, яғни сыртқы магниттік өріске байланысы өзінің
сипаттамасын үлкен дәрежеде өзгерте алатын материалдар. Оны
дефектоскопияда (шынықтыру, ажарлау сызаттар, жарықшақтар және бiрнеше
микрометрлердiң ашуымен басқа үстiртiн ақаулары), структуроскорияда
(қаттылықты,болат мариалдың маркасын, мариалдың физикалық парамерін
өлшеуді (мысалы, магниттік өтімділік, магниттік қабылдағыш), механикалық
кернеу мен химиялық анализ анықтауда), материал жабулауының қалыңдағын
өлшеуде қолданады.
XIX ғ. магниттік бақылау әдісін ең алғаш материалдың құрылымдық
күйін және бұйымдардың берiк сипаттамаларын бағалау үшiн қолданды.
Магниттік әдістерді қолдану, тұтастық және құрылымдық ақауларын
анықтауда жүз жылдан астам уақыт есептеуге болады. Осы уақыт аралығында
магниттік бақылаудың негізгі үш турі құрылды: ферромагниттік
материалдарда тұтастық ақауларын бақылау; ферромагниттік болат пен
балқымалардың құралымдық күйін және беріктілігін бағалау; фазалық
құрамды анықтау.
Дефектоскопия облысында негізгі модельді ақаулардың магниттік
өрістік шашырау есептеу міндеттері жоғарғы дәрежеде шешілген. Бүгінгі
таңда бастапқы рөлді өлшенген магниттік өріс шашырау топографиясынан
ақау кейіпін кайтаруға дейінгі кері есептер орындайды .
Магниттік структуроскопияда негізгі облыстар анықталған:
- құрылымдық күйін, ыстық және суық жалға берудің механикалық
қасиеттерін анықтау;
- құрылымдық күйді және улкен термдік өңделген болат пен шойынның
беріктілік сипаттамасын бақылауы ;
- шиеленіскен күйін, оның термдік өңдеуден және иілімділік
деформациядан кейінгі материал мен конструкциядағы өлшемдері бағалау;
- құрылымын, физико - математикалық қасиетін және бұйымның беттік
қабатының қалыңдығын бақылау (химико - термдік өңдеу, шоғырландырылған
17
энергия ағындармен нығайту, виброшоғырландыру, болатты
көміртексіздендіру);
-
маркасы бойынша бұйымдарды сараптау, басты легрлеуші
элементтердің барына сапалы бағалау.
Қазіргі
уақытта эксплуатация уақытындағы қонструкциялық
материалдардың құрылымдық және шиеленіскен деформацияланған күйінің
өзгерістерін бақылау сұрағына үлкен назар бөлінеді. Солтүстiк ресейлiк
аумақтарының магниттiк әдiстерi қарқынды игерумен байланысты төмен қызу
жұмыс iстейтiн конструкциялық материалдардың параметрлерiн қолдану
кезiндегi өзгерiстерiн бақылаудың мiндеттерiне бейiмдеуi керек .
Фазалық магниттiк талдау облысында конструкциялық материалдарда
фазалық құрамын бағалауға мүмкіндік беретін, парамагнитті және
ферромагнитті бөлшек учаскелерінде және конструкция элементтерінде
металлокерамикалық бөлшектердің кеуектілігін анықтауда теориялық және
практикалық зерттеулер жасалынды. Күрделі шарттарда жұмыс істейтін
бұйымдардың эксплуатация кезінде бұйымның фазалық құрамының өзгеруін
бақылау перспективалық жұмыс ретінде міндетті түрде белгілену керек
(жоғарығы қысым, ұзақ қолдану уақыты, үлкен темперетуралық ауытқулар,
жеміргіш ортадағы жұмыс ).
Бақылаудың
магниттiк әдiстерiн алғашқы түрлендiргiштердің,
өлшенетiн параметрдi өзгертудiң әдiстемелерi, электр сигнал берген және
пайдалы дабылды өңдеу пайда болуынсыз практикалық пайдалану мүмкiн
емес. Сонымен қатар бұзбай бақылаудың басқа әдiстерiнде, маңызды мағына
бұл ақпараттың алуы, онының қорлануы, өңдеу, архивтеудiң тәсiлдерiн
жетiлдiру бойымен жұмыс ие болады және құжаттау [2].
ББ- ның нақты мiндеттерiне байланысты бақыланатын материал, әдiстiң
талап етiлетiн өнiмдiлiгiн таңба байланысты әртүрлi алғашқы информациялық
параметрлер пайдалана алады. Кең таралғандарды санға келесi
информациялық параметрлердi жатады: коэрциативті күш, магнитталу,
индукция, магниттік өтімділік, кернеулік, Баркгаузен эффектісі.
Алғашқы хабарды алу тәсiл бойынша МЕСТ 24450-80 сәйкес
бақылаудың магниттiк түрiнiң келесi әдiстерi ажыратылады: магнитоұнтақты
(МҰ), индукционды (И), феррозонды (ФЗ), Холл эффект әдісі (ЭХ),
магитографикті (МГ), магинорезистрлі (МР), магнитті жартылай өткізгішті
(МЖӨ) және пондеромоторлы (ПМ), сонымен қатар МЕСТқа кірмейтін
магнитооптикалық (МО) және металлдың магниттік жады(ММЖ). Осылардың
көмегімен келесі бақылауларды іске асыруға болады: тұтастықтың
(дефектоскопия әдісімен) (МҰ, МГ, ФЗ, ЭХ, И); өлшемдердің (ФЗ, ЭХ, И,
ПМ); құрылымның және механикалық қасиеттің (ФЗ, ЭХ, И) [3].
Магитоұнтақты әдіс - көрсеткiш ретiнде магниттiк ұнтақты қолдануға
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Индукционды әдіс - индукциялық түрлендiргiштердi бақылаудың
объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай
бақылаудың әдісі.
18
Феррозонды әдіс - феррозонды түрлегіштермен бақылау нысанын
магниттік өрістерді тіркеуге негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Холл эффект әдісі - Холлдың түрлендiргiштерiн бақылаудың объектiсiн
магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магнитографикті әдіс - магниттiк, сигналограммының келесi көшiрмесi
бар магниттi сақтаушыға бақылаудың объектiсiнiң өрістерін жазуға
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магиторезистрлі - магниторезистрлі түрлендiргiштерiн бақылаудың
объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген магнитті бұзбай
бақылаудың әдісі.
Магитті жартылай өткізгішті
-
магнитті жартылай өткізгішті
аспаптарын бақылаудың объектiсiн магниттiк өрiстердi тiркеуге негізделген
магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Пондеромоторлы әдіс - бақылау нысанының магниттік өрісінің және
тұрақты магниттің магниттік өрісінің өзара пондеромоторлы іс-қимылына
негізделген магнитті бұзбай бақылаудың әдісі.
Магитооптикалық әдіс - түрлендіргіш ретінде магнито-оптикалық
қабыршақ қолданылатын магнитті бұзбай бақылаудың әдісі. Қабыршақтың
жарығында ақауды магниттiк өрiстiң бар болуында бұрмаланған домен
құрылым көрінеді.
Магнитометрлі әдіс - cұйықтықтан қатты түрге өту кезіндегі
ферромагниттік нысандарды магиттеу нәтижесінде пайда болған негізделген
магнитті бұзбай бақылаудың әдісі. Магниттелу Жердің магит өрісі арқылы
өндіріледі. Ақау жетілдіретін механикалық кернеулері бар ақаулары және
аймақ учаскелері бары туралы қалдық магниттік өрістер арқылы мағлұмат
алады.
1.1.1 Магниттік дефектоскопия. Магниттік дефектоскопия беттік
қабаттағы және беттік қабат үстіндегі ақауларды табуда ең әсерлі әдіс болып
табылады.
Магниттік дефоктоспокия
ферроманитті материалдардың
бөлшектерінің үстіртін текшелеріндегі тұтастық бұзылуларын (жарықшақтар,
магнитсіз қосулар және т.б.) және ферромагнитті емес материалдардың
бөлшектерінен ферромагнитті қосуларды анықтауға
қолданылады:
ферромагнитті материалдардың бөлшектерінің магнитті емес
жабындықтардық қалыңдығын және жұқа бүйірлі бөлшектерінің
қабырғаларының жуандығын бақылау үшін, және де металл бөлшектрдің
химико-термдік және терімдік өндеу сапасын бақылау үшін. Магниттік
дефектоскопияда магниттік ұнтақ әдісі ең кең таралған әдісболып табылады.
Бұл әдiсте магниттелген бөлшекке магниттiк ұнтақты себедi (құрғақ әдіс)
және магниттік суспензия құяды (сулы әдіс) магнитті аймақтың шашырау
өрісіне түскен ұнтақ бөлшектері ақау орналасқан орынның жанына басылады.
Ұнтақ отырған жолақтың ені ақаудың ашылу енінен едәдір улкен болады, сол
себептен ақауды тіпті жай көзбен көруге болады. Магнитті ұнтақ әдісі өте
қарапайым және материалдың тұтастық бұзылыстары бар орындар мен
жолақтарды анықтауға мүмкіндік береді. Тіпті 2-3мм тереңдікте орналасқан
19
беттік анықтауға болады. Бөлшектерді магниттеу, оларды ұнтақпен өңдеу (көп
жағдайда суспензиямен), және
дефектоскоптармен жасалады.
де алдағы магнитті жою магнитті
Магнитті дефектоскоп
- бақылау нысаны материалының тұтастық
бұзылу ақауларын анықтауға арналған және бұзбай бақылаудың магниттік
әдісіне негізделген аспап. Магниттік дефектоскоп жұмысы бақыланатын
ферромагнитті бұйымдарды магниттеу кезінде ақаулардың магниттік өріс
шашырауларын тіркеуге негізделген. Өріс шашырауларын тіркеу магнитті
ұнтақ, магнитті жолақ, феррозондтар, Холл түрлендіргіштері, индукционды
және магниторезисторлы түрленшдіртерінің көмегімен іске асырылады.
Магнитті дефектоскпоия әдісін материалдың құрылымын зеттреуде (магнитті
структуроскопия) және қалыңдықты өлшеуде (магнитті қалыңдық өлшеу)
қолданады.
1.1.2 Магнитті структурскопия. Бұзбай бақылау әдісінің бір бағыты
болып мангитті структуроскопия болып табылады. Ол материалдың негізгі
магниттік сипаттамасын (коэрциотивті күш, индукция, қалдық магниттелу,
магит өтімділік) анықтауға негізделген. Бұл сипаттамалар әр түрлі термдік
өңдеулерге ұшыраған балқыма құрылымының күйіне байланысты. Магнитті
структуроскопияны балқымада бар аз мөлшерде және өзінің магниттік
сипаттамаларында едәуір айырмашылығы бар
балқыма құрамының
құрылымынның цементациясының тереңдігін аңықтауда қолданады.
Өндірісте магниттік структуроскопия үшін металдың бақылау
нүктесінде Нс коэрцитивті күшті өлшеуге негізделген әдіс көптеген жылдар
бойы кең қолданылады. Бұл бақылау түрін жүзеге асыратын аспаптарды
коэрцитиметр деп атайды. Дегенімен, коэрцитиметр олар үшін толығымен
анық емес атау, себебі, бұл аспаптардың кіріс сигналы материалдың
коэрцитивті күшіне пропорционал болғанымен, геометриялық факторларына
да тәуелді. Сондықтан, қазіргі уақытта ұқсас аспаптарды көбіне
структуроскоп деп атайды.
Магниттік структуроскоп - магнитті бұзбай бақылау әдісіне негізделген
бақылау нысынының физико-механикалық қасиетін немесе химиялық
құрамын анықтауға арналған аспап. Мұндай аспаптардың жұмыс іспеу
принципі келесі операцияларды орындаудан тұрады:
а) қосымша түрлендіргішпен бақыланатын бөлшек бөлігін магниттеу;
б) өспелі өріспен бөлшек бөлігінің магнитін жою;
в) коэрцитивті күшке тең өріс кернеулігін бекіту.
Магниттік структуроскоптар бұзбай бақылаудың әр түрлі есептерін
шешеді. Оның ішінде: термо өңдеудің режимдерін бақылау, үстіртін
қабақшада шынықтарудың тереңдігін бақылау, мұндай жағдайларға
материалдардың балқыма маркаларына байланысты сұрыптау, жауапты
тағайындауған нысандардың қалдық ресурстын болжау (тетiктердi көтерме
ақының құрылымы, биiк езудiң ыдыстары, магистралдi құбырлар) және т.б.
1.1.3 Магниттік толщинометрия. Магниттік толщинометрия тұрақты
магниттің немеме электромагниттің магнит емес қабыршақ жағылған
20
ферромагниттік материалдың беттік қабатына тарту күшін өлшеуге
негізделген, және де қабыршақ қалыңдығын өлшеуге мүмкіндік береді.
Магниттік толщинометр
-
бақылау нысанының немесе оның
қабыршағының қалыңдығын анықтауға арналған және магнитті бұзбай
бақылау әдісіне негізделген аспап. Ферромагниттік материалдың бетіндегі
магнит емес қабыршағының қалыңдығын бақылауға арналған. бір прибормен
диэлектрлік, электроөткізгіштік қабыршақтардың қалыңдығын бірдей
дәрежеде өлшеуге мүмкіндік береді. Жұмыс істеу принципіне байланысты
бүкіл магниттік толщиномерлерді келесі үш топқа бөлуге болады:
1) пондеромоторлы жұмыс істейтін толщиномерлер;
2) индукционды жұмыс істейтін толщиномерлер;
3) магнитостатикалық жұмыс істейтін толщиномерлер [3,4].
Пондеромоторлы әдіс электромагниттік жүрекшенің немесе тұрақты
магнитті бұйым бетінен жұлып алу күшін тіркеуге және осы күшке сай
бақыланатын беттің қалыңдығын бағалауға негізделген. Бірінші жағдайда күш
серіппелі динамометр арқылы анықталады, екншіде - тоқтың магниттелу
өзгерісі арқылы.
Индукционды толщиномертлер кең қолдану алды. Индукционды
толщиномертлерде пондеромоторды толщиномерлерде болған бардық
қателіктер жойылған. Жұмыс істеу принципі бұйым негізі феромагниттен
жасалған, өлшеу түрлендіргіштен тұратын және қабыршақ қалыңдығыны
сәйкес келетін арасында мангитталмаған саңлау бар
цепьтің магнитті
кедергісінің өзгерісін өлшеуге негізделген .
Индукционды толщномерлер подеромоторлы толщиномерлермен
салыстырғанда едәуір жоғары дәлдіпен өлшеуге ие. Өлшеу процесі үзіксіз
орындалу арқасында оны жеңілдетеді және тездетеді.
Магниттік
толщиномерлердің үшінші тобына магнитостатикалық
толщиномерлер жатады. Жұмыс істеу принципі негіздің ферромагниттік
материалы мен тұрақты магнит (немесе электромагнит) аралығындағы
сағылаудың магнитті өріс кернеулігін анықтауғ негіздерген.
Магниттік толщиномермен жұмыс істеу кезінде өлшеудің нәтижесіне
кедергі келтіретін көптеген факторларды ескеру қажет: негіздің немесе
қабыршақтың магнитік қаситетің тербелісі, қабаршықтың күйі, бұйымның
пішіні және т.б. Едәуiр мөлшерде бұл факторларын әсері магниттiк өрiстiң
кернеулiгiмен және магниттiң пiшiнi мен өлшемдерi, топографиямен
шарттасылған. Өндірісте қалыңдықты бақылауға дәлдік мен сенімділікке
талаптардың өсуіне байланысты метрологиялық қамтамасыз етіге де талаптар
өсті .
1.2 Бұзбай бақылаудың магнитометрлі әдісі
Металлдың магниттік жады (ММЖ) әдісімен бақылау металлдың
технологиялық құрылымын көрсететін дәнекер қиысулардың жеке магниттік
өрістерінің шашырауын өлшеу мен анализ жасауға негізделген. Бақылау
21
барысында дәнекерлеу процессінде пайда болған табиғи магнит елу
қолданылады .
ММЖ бақылау механикалық кернеулердің концентрация аймағын
анықтауға және құрылымдарды жабдық және ыдыстар, құбырлардың
дәнекерленген қосылыстарында қауiптi аймақтарды қосымша бақылау үшiн
кепiлдемелердi беруге қызмет етеді.
ММЖ бақылау бұзбай дефекоскопиялық бақылаудағы белгілі әдістерге
(ультрадыбысты, радиоционды, магнитоұнтақты, капилярлы, түрлі - түсті
дефектоскопия, толщинометрия және беріктілікті өлшеу әдісі) бірінші
кезектегі қатынаста болып табылады. Әр түрлі өлшемдегі және пішінд егі ,
ферромагниттік және аустенитті болаттар мен щойын қосылурадың
дәнекерленген металл қалыңдығына шектеу коймай, дәнекер қосылуларды
бақылауға мүмкіндік береді.
ММЖ бақылауы нысанының жұмысында, сонымен қатар оны жөндеу
жұмыстарында жүргізіле алады.
ММЖ бақылау кезінде анықталады:
- дәнекер кернеу қалған концентрация аймағы және олардың дәнекер
қосылу аймағында орналасуы;
- әр түрде макро - және микроақаулар орналасқан аймақ; (күйiндi
қосулары, тұтас еместiк, жарықшақ, үзiлулер).
ММЖ бақылауды қолдануға болады:
- дәреже ақаудың өршiтушiсi бар болудың және ақауларымен пiсiру
жiктерi лас басушылық;
- пiсiрудiң технологиясын сертификацияның оңтайландыру және
таңдаудың аттестациясы кезіндегі дәнекерленген қосылыстардың сапасы.
ММЖ бұзбай бақылауда бір мезетте екі міндетті орындайды:
Бірінші міндет - құбырдық ішкі және сырқы бетінің ақау аймағын
анықтау, яғни дефектоскопия міндетін орындау;
Екінші міндет - металлдың шиеленіскен деформацияланған күйін
кернеу концентрация анықтауымен бірге бақылау. Бұл барлық ақаулардың
бастаптқы текшесіндегі анықтау болып табылады.
Бұйымның табиғи магнитталу айғагы ООО Энергодиагностика-да
орнатылған және металлдың магниттік жады әдісімен бірінші патенттер
рәсімдеумен РОСПАТЕНТтің сараптасымен дәлелденген. Одан басқа,
ММЖның негізгі айырмашылық белгілері Мосэнерго электростанциясыда
жылыту құбырларын зерттеу жұмыстары кезінде анықталған және өзінің
бейнесін Металлдардың физикалық институтындағы (Свердловск, 1988 ж.)
ғылыми жұмыста тапты.
Металлдың магниттік жады ұғымы ең алғаш рет 1994ж. жарық көрді
және сол кезге дейін техникалық әдебитете қолданылмады.
Дислокациялық процесстредің металл бұйымдардың магниттік
физикасымен өзара байланысы негізінде металлдың магниттік жады ұғымы
енгізілді және диагностиканың жаңа әдіс ойлап шығарылды. ММЖ әдісінің
қайталанбаушылығы, ол жұмыс жүктемелеремен шарттастырылған
22
дислокация сырғу жолағы аймағында пайда болған меншікті магниттік өріс
шашыраушылығын (ММӨШ) қолдануда негізделгендігінде. ММӨШ пайда
болуы биiк тығыздықты дислокация жиналып қалуда домендік
шекараларының қалыптастыруымен түсіндіріледі. Меншікті магниттік өріс
сияқты ақпарат көзін жұмыс істеп тұрған конструкцияда жасанды
магниттеумен еш жағдайда алу мүмкін емес. Жердің магниттік өрісі болып
табылатын кіші ішкі өрісте ғана, деформация энергиясы көптеп сыртқы
магнит өрісінен асқан кезде жүктеме конструкцияларда осындай ақпарат
қалыптасыды және алына алады. Құрылғы жұмысында, жұмыс жүктеме
шешілген кезде, жөндеу жұмыстары кезінде ММЖ жұмысы тәжирибелік
түрде көрсетілген. Магинодислокационды гистерезис күшінде жұмыс
жүктемелермен қалыптасқан магниті текстура жұмыс жүктемелерін шешкен
соң қатады. Сонымен, мамандандырылған аспаптар көмегімен ақпаратты
оқу жолымен құрылғының фактілі шиеленіскен деформацияланған күйін
бағалап және бастапқы кезеңде металлдың максималды зақыманған аймағын
табуға қайталанбас мүмкіншілік беріледі [5,7].
ММӨШ физикалық пайда болу негізі ББ әдістерінде қолданатын
бұйымның жасанды магиттелуінде пайда болатын ақаулар магнит өріс
шашырауымен салыстырғанда принципті өзгеше.
ММӨШ жергілікті аймақтардың бетінде және металл бұйымның терең
қабаттарында пайда болады. ММӨЖ зеттеуі және пайда болуының физикалық
негізі ММЖ-да ешкіммен және ешқашан жүргізілмеген.
ММӨЖ жаңа жасалып шығарылған машинажасау бұйымдарында да
табылған. Тек үлкен интенсивті магниттік өрісте қалыпты температура
жағдайында ғана ала алатын магниттелудің осындай деңгейіне ферромагнетик
Кюри температурасынан жоғары қыздырылғанда (мысалы, темір үшін
Тс=780°С) және одан ары қарай Жердің әлсіз магнит өрісімен салқындағанда
ғана ие бола алады. Машинажасау бұйымын жасауда дәл осындай жағдайда
табиғи магниттелу калыптасады. Бұйымның нағыз магниттік текстурасы
(жылуөңдеу, пісіру, балқату) Кюри нүктесінен төмен салқындату кезінде
кристалданудан кейін
қалыптасады. Көп жағдайда нақты
бұйымды
салқындату процессі бірқалыпты болмайды: металлдың беттік қабарттары
ішкі қабаттарына қарағанда ертерек салқындайды. Магниттік текстура мен
кристалдық тор қалыптастыратын бұйымның пішіні бойынша жалулық кернеу
пайда болады.
ММЖ кернеу концентрация аймағын сипаттайтын ММӨШ жергілікті
микронды облыстарын бекіту үшін ең алғаш рет феррозонды датчиктермен
қоса ұзындықты өлшеу құралы, АЦТ, процессор және т.б. механизмдерден
тұратын арнайы сүзу құрылғылары жасалған. Мұндай сүзу құралдары ББ
магниттік әдістерінде ММЖ-ға дейін еш жерде қолданылмаған (әлемдік
аналогы жоқ). Сүзу құрылғылары және бақылау тәсілдері Россия, Германия
және Польша патенттерімен қорғалған.
Бастапқы физикалық процессте көрінбейтін өзгерісін сенімді бекіте
алатын аспап жасай алған кезде, яғни принципті жаңа қаситтерімен, өзгеше
23
мүмкіндіктермен ерекше аспапты тәжірбиеге шығару қашан да жаңа және
ғылымның аса маңызды облыстарында ашылуларға әкеледі [6].
Конструкция немесе бұйымның өзі ақпарат беретін ММӨШ-пен де дәл
солай болды. Арнайы сүзу құрылғыларынсыз, түрлендіргіштерсіз және
программалық басқаруы бар процессорсыз бақылау нысанында ММӨШ-тің
таралу заңдарын бекіту мүмкін емес. ММЖ пайда болғанға дейін бұйынның
қалдық магниттік меншікті өрісі бөгет ретінде қабылданатын болған, ал
көптеген жағдайларды кездейсоқ магниттелумен күрескен болатын.
Көптеген металлоконструкция пайдалану кезінде циклді жүктеме
жұмысы жағдайында және сыртқы магнит өрісі Н0 (мысалы, Жердің өрісі) бар
кезінде жұмыс істейді. Белгісіз магниотіреуішті эффект кезінде конструкция
мен құрылғыда өздігінен магниттелу болады.
ММЖ теориялық және тәжірибелік жоспарда 20 жылдан астам жетіліп
келе жатыр. 2003 жылдың тамыз айындағы күйі болйынша 30дан астам
жетекші іс-қағаздар мен әдістемелер бар.
Қазақстан және басқа мемелекеттегі әр түрлі өндіріс саласындағы
мамандардың қызығушылығы ББ-дың жаңа магниттік әдісіне тоқтаусыз
өсуде. Бұл машинажасаудың бұйымдары iс жүзiнде сапаны бақылауда пайда
болған мәселелермен, жабдықтың ресурсын бағаға сенiмдiлiк және
қамтамасыз етуiмен шарттастырылған. Егер кәсіпорында металлдың
құрылымы бұзылуын тексеру мүмкіндігі жоқ ескі құрылғы қолданылса, онда
бұл жұмыс апатқа әкеледі деп нақты айтуға болады.
Қорыта келгенде, бұзбай бақылау Ресейде және басқа мемлекеттерде
100жылдан астам уақыт пайдаланғанымен, алі де көптеген машинажасау
бұйымының сапа бақылау есептері және жұмыс істеп тұрған құрылғы
диагностика міндеттері шешілмеген. Осымен ББ-дың көрсетілген есептерін
шешуге ММЖ әдісінің керектігі шарттастырылған.
Металлдың магниттік жады әдісі мазмұны және физакалық қалпы тек
ББ-да жаңа әдіс ретінде ғана емес, сонымен катар техникалық диагностикада
жаңа бағытты ашады, себебі, олар ББ-дың потенциалды мүмкіндіктерін,
бұзылу механикасын және металлтануды біріктіреді.
ММЖ-да шығарылатын есептердің позициясында бұл әдіс акустикалық
эмиссия әдісімен бірге құрылғының шаршау ақауларын ерте диагностика
жасау әдістеріне жатқызылу керек
24
2 бөлім. Магниттік түрлендіргіштер
2.1 Негiзгi ұғымдар, анақтамалар және сипаттама
Өндіріске әртүрлі физикалық өлшемдерді бақылау және өлшеумен
байланысты механизация мен кешенді автоматизация ендіру технологиялық
процесстерді тез және нақты бақылауды талап етеді.
Электрлік емес өлшемдерді өндірістің металлургия, химиялық және
тоқымалық салаларында өлшеу және бақылау айырықша талап етеді.
Өлшеу техникасының дамуы электрлік емес өлшемдерді өлшеуде
көптеген әдістереге қарағанда электрлік әдістер басымырақ екендігін көрсетті.
Олар қамтамасыздандырады:
- өте кішкентай өлшемді сигналдарды өлшеуге мүкіндік береді ;
- электронды күшейткіштер басқа ешбір аспап өлшей алмайтын
сигнлдарды өлшеу мүмкіндігін береді ;
- өлшенген шаманы қашықтыққа жіберу мүмкіндігі, демек, әр түрлі
процесстерді дистанциялық басқару мүмкіндігі ;
- улкен дәлдік және өлшеу жылдамдығы .
Өлшеу түрлендіру - бір физикалық өлшемді алдағы түрлендіруге,
өңдеуге, сақтауға немесе қашықтыққа жіберуге мүмкіндігі бар,
фукнционалды байланысы бар басқа екінші физикалық өлшеммен көрсету.
Өлшенген физикалық шама жайлы ақпарат алынған түрлендіруді тура
деп айтады. Ал түрлендіру барасында өлшенген нәтиже шамамен көрсетілсе
кері деп аталады. Өлшеу процессі кезінде тура және кері түрлендірулер
әрдайым өраза байланысқан болады. Бұл байланыс берілеген физкалық
өлшемді бірлік ретінде қабылданған физикалық өлшем салыстыру процесі
ретінде
бейнелеп көрсетедi. Тура түрлендіру барысында эспериментатор
әрдайым аспаптың, бастапқы түрлендіргіштің градуировикалық
сипаттамасында бар кері түрлендіру нәтижесімен қолданады. Кері түрлендіру
жасауда, мысалы, магнит индукция бірлігін улгі катушкада көрсеткенде, оның
өлшемін тура түрлендіру нәтижесін қолданбай жұмыс шамасымен көрсету
мүмкін емес.
Электрлік емес Х шаманы (температура,қысым, сұйықтық, жылдамдық,
орын ауыстыру, жеделдету, деформация, дiрiлдi езу шығындары ) өлшеу үшін,
оны бастапқы өлшеу түрлендіргіші немесе Y электрлік өлшемнің кіріс датчигі
арқылы түрлендіреді. Y сигналы деңгей және спектр бойынша қатар
өзгерістерге ұшырап энергияның бір түрінен келесі түріне ауысып, аспапатың
өлшеу түрлендіргіштерімен түрлендіріледі. Сонымен, электрлік емес
шамаларды өлшейтін аспапты, Х шамасын басқа түрге түрлендіретін, және
соңында өлшенетін шаманың мәнін анықталған өлшем бірлігіндегі санға
өзгертетін өлшеу түрлендіргіштер қатары ретінде көруге болады [7].
Өлшеу түрлендіргіші (ӨТ) - өңдеуге, сақтауға, алдағы түрлендірулереге,
индикацяға, жіберуге ыңғайлы өлшеу сигналына немесе өлшенетін шаманы
басқа шамаға түрлендіруге қызмет ететін метрологиялық нормативті
25
сипаттамасы бар техникалық құрал. ӨТ жұмысының негізіне физикалық
шаманы өлшеу әрекетімен жүретін физикадық құбылысы қолданылған.
Өлшеу нысаны әртүрлі параметрлермен сипатталатын күрделі процесс екенін
ескере отырып, кіріс сигналының ақпараттық параметрі ретінде тікелей
өлшенген шаманы немесе өлшенге шамамен функционалды байланысы бар
шаманы аламыз.
Физикалық шаманы түра түрлендіру құбылысы негізіне кіретін өлшеу
түрлендіргіші шамалардың алғашқы өлшеу түрлендіргіші атына ие болды.
Алғашқы өлшеу түрлендіргіші - өлшеу шамасы тікелей қолданылатын өлшеу
түрлендіргіші. Бұл өлшеу жолында алғашқы қатар болуымен байланысты.
Өлшеу түрлердіргіші , негізінен, жеке бір өлшеу түрленуін орындауға
арналған. Өлшеу түрлендіргіш жұмысы қиын жағдайларды атқарылады,
себебі, көп жағдайда зерттеу нысаны өлшеу түрлендіргішіне әсер ететін
көптеген параметрлермен сипатталады. Қалған қосымша параметрлер өлшеу
процесінде бөгеттерге жатады. Әр өлшеу түрлендіргішіне ,
өлшеу
түрлендiргiшi бөгеттерiн фонында өлшеу үшiн арналған табиғи кіріс өлшем
беріледі. Дәл осы принциппен шығыс өлшем түрлендіргіші беріледі.
Түрлендіргіштің жұмыс істеу шартын сипаттайтын және түрлендіру
фунуциясына әсер ететін параметрлерді әсер ету шамалары деп аталады.
Түрлердіргіштің метрологиялық сипаттамасының әсер ету шамасына немесе
эксплуатациялық жұмыс істеу шегіндегі ақпараттық емес кіріс сигнал
параметріне өзгеріс тәуелділігі әсер ету функциясы деп аталады. Әсер ету
функцисы формула, график немесе кесте түрінде нормалана алады.
Түрлендіру функциясы (әсер ету). Түрлендірудің статикалық
сипаттамасы - шығыс сигналдның ақпараттық парамертінің уақытқа тұрақты
кіріс сигналының ақпараттық парамтріне тәуелділігін көрсететін байланыс .
Оны аналитикалық көрсеткіш немесе график түрінде көрстуге болады.
Аналитикалық түрде түрлендіру сипаттамасы сызықты (2.1, а сурет) немесе
сызықсыз (сызықсыз 2.1, б) бола алатын Y=f(X) тәуелділігі түрінде
көрсетіледі.
а) сызықты тәуелділік
б) сызықсыз тәуелділік
2.1 сурет - Түрлендіру функциясы
26
Мемлекеттік стандарттарға, техникалық шарттары және басқа да
номаривті іс-қағаздарға сәйкес келетін өлшеу түрлендіргішіне жазылатын
Yном=fном(X) номиналды және Yр=fр(X) нақты түрлендіру функциясын
ажыратыды.
Түрлендіргіштің динамикалық сипаттамалары шығыс сигналдарының
ақпараттық парамертлерінің кіріс сигнал парамертлерінің уақыт бойынша
өзегерісіне тәуелді болады. Динамикалық сипаттамаларына келесілер кіреді:
импульсті
(t); ауыспалы - саталы бірлік сигналына реакциясы; беріліс
функциясы - операторлық кескіндерінің кіріс шамаларының сыртқы
шамаларына қатынасы К(р)=Y(p)X(p); амплитудалы және фазажиілікті.
Түрлендіргіштің динамикалық қасиеті түрлендіру жылдамдығы мен
түрлендіру уақытымен сипатталады. Түрлендіру жылдамдығы мөлшерленген
қателікпен уақыт бірлігіндегі түрлендіру санымен анықталады. Түрлендіру
уақыты - түрлендіру басталғаннан бастап нәтиже алынғанға дейінгі
мөлшерленген қателікпен алынған уақыт.
Түрлендіру сезімталдығы
-
түрлендіру коэффициенті арқылы
бағаланатын өлшенген сигнал түрленуін алдағы өңдеу жұмысына ыңғайлы
немесе өлшенген физикалық шаманы бақылауға мүмкіндік беретін формаға
түрлендіретін түрлендіргіш қасиеті.
Және де түрлендіру сезімталдығы деп шығыс шамасының (ақпаратты
параметр) өзгерісінің оны өзгертетін кірісі шама (кіріс сигналының
ақпараттық параметрі) өзгерісіне қатынасы. Сезімталдық түрлендіргіш
түрленуінің функциясының туындысына тең S = dYdX = ∆Y∆Х және өзгеру
функциясының қисығын кез-келген нүктеде көлбеу бұрышының тангенсiмен
геометриялық түрде анықталады.
Сызықты түрлендіргіштер үшін сезімталдық тұрақты және келесі
формуламен анықталады:
(2.1),
мұндағы Y - шығыс электрлік шама;
X - кіріс электрлік шама.
Ал сызықсыздарға ол кіріс сигналына байланысты болады.
Өлшеу түрлендігіштерінен тұратын өлшеу аспабының сезімталдығын
ақпарат тасымадау каналын жасайтын барлық түрлендіргіштердің
сезімталдығы туындысынан анықтайды.
Өлшеу аспабының сезімталдық табалдырығы - индикатордың нөлдік
жұмыс режимінде шектік мүмкіндіктері сипатталатын және өлшенген шама
бірлігінде беріледі (сезімталдық табалдырығы ретінде түроендіргіштің шығыс
шамасын елеулі өзгертетін кіріс сигналының кіші өзгерісімен түсіндіріледі).
Өлшеу түрлендіргіштерінің нақты және номиналды сипаттамалары.
Жеке деңгейлену жасалу сипаттмаларына байланысты түрлендіргіштер бір-
20
бірінен айырмашылықтары бар. Сондықтан, әр өлшеуіш түрлендіргіш
куәлігіенде әр түрлендіргішке тән нақты сипаттамалары (мысалы, Холл
түрлендіргіші) немесе номиналды деп аталатын орташа сипаттамасы
жазылады.
Өлшеу түрлендіргіштерінің қателіктері. Өлшеу түрлендіргішіндегі
түрлендіргіштің номиналды (куәліктегі) және нақты сипаттамаларының
айырмашылығын өлшеу түрлендіргішінің қателігі деп аталады. ӨТ қателігі,
басқа өлшеу құралдарының қәтелігі сияқты әр түрлі белгілеріне, жеке
алғанда, берілу түріне, пайда болу шарттарына, анықталмағандық деңгейіне,
кіріс шамасының сипаттамасына байланысты топтастыруға болады.
Берілу түріне байланысты ӨТ абсолютті, салыстырмалы, келтірілген
қателіктер болып бөлінеді. Номиналды түрлендіру коэффициенті өлшеу
аспаптарындағыдай көптеген ӨТ-те бірге тең емес, сондықтан ӨТ қателіктерін
шығыс сияқты кіріс түрлендіргіші арқылы анықтауға болады.
Абсолютті, салыстырмалы және келтірілген түрлендіргіш қателіктерін
шығысы және кірісі арқылы анықтауға болады, себебі, кіріс және шығыс
өлшемдер әртүрлі физикалық табиғатқа ие, сонымен қатар,
жұмыс
түрлендіргішін тексеретін өлшеу түрлендіргіші жоқтығынан.
Түрлендіру қателігі өзінің түрлендіргіш қасиетінен, жұмыс жасау
жағдайына (температура, ортаның ылғалдылығы, сыртқы электрлік және
магнит өрісінен және т.б.) байланысты. Нормаланған өлшеу түрлендіргішінің
дәлдігі көп жағдайда түрлендіру шамасының ықтимал облысын және
анықталған әсер ету шамының өзгерісі кезінде түрлендіру шамасының
ықтимал өлгерісін көрсетеді.
Қателіктің анықталмағандық деңгейіне байланысты жүйілі, үдемелі
және кездейсоқ деп топтастырады.
Жүйелі қателіктер - уақыт өте өзгермейтін немесе кейбір функция
параметрлері уақытында өзгерметін қателіктер. Әдетте, жүйелi түрдегі
қателiктерді тиiстi түзетулердi енгiзумен толықтық iс жүзiнде алып тастауға
болады.
Жүйелі қателіктердің тұрақты түрде бола беруі, оны анықтауды
қиындатады. Тұрақты жүйелі қателіктер сырттай өздерін ешқалай көрсетпейді
және ұзақ уақыт байқалмай қала береді. Оларды физикалық шаманы әртүрлі
типтес аспаптармен немесе әртүрлі әдіспен өлшеу арқылы табуға болады. Кей
жағдайда нөлдікті тексеру және үлгілі өлшемдер арқылы аспапты өлшеу
сезімталдығына кайта тексеруден өткізу пайдалы болады.
Жүйелі қателіктерге уақытпен өзгермейтін (температура, жиілік, кернеу
және т.б.) көптеген қосалқы қателіктерді кіргізуге болады. Бұл қателіктер
уақыт тұрақтылығы арқасында негізгі түрлендіргіш нәтижесіне әсер етіп
өзгерістер енгізе алатын қосалқы түзегіш түрлендіргіштерді қосу арқылы
жөнделе алады.
Үдемелі қателіктер - уақыт өте келе баяу өзгеретін қателіктер. Бұл
қателіктер аспап бөлшектерінің ескірумен (қорректендіру көздерінің
бәсеңдеуі,
резисторлардың, конденсаторлардың ескіруі,
21
мезаникалық
бөлшектердің деформациясы, өзi жазатын аспаптардағы қағаз таспасының
отыруы және т.б.) байланысты. Үдемелі қателіктің айырмашылығы тек осы
уақыт шегінде ғана жөндеу енгізу себептерінсіз түзелту. Одан әрі ол
бірқалыпты өседі. Үдемелі қателіктің басқа айырмашылығы ықтималдықтар
теориясы көзқарасы бойынша, олардың уақыт бойынша өзгерісі стационарлы
емес процесс ретінде көрсетеді және сапалы жасалған станционарлық процесс
теориясы шеңберінде сипаттау мүмкін емес.
Кездейсоқ қателіктер
-
анықталмаған шамасы немесе қателік
толығымен зерттелмеген, белгілі бір заңдылық орнау мүмкіндігі жоқ
қателіктер. Олар анализге берілмейтін күрделі себептер жиынтығымен
анықталады. Оларды мәндерін болжау мүмкін емес, ал барлық
жиынтықтарына заңдылық тек олардың әртүрлі мәндерінің пайда болу
жиілігінде орнатылады. Кездейсоқ қателіктердің болуы (жүйелікке қарағанда)
қайта өлшеу кезіде әртүрлі мәндер шығуымен оңай анықталады. Пайда
болудың процесi көп жағдайда стационарлық кездейсоқ процесс кездейсоқ
қателiк барып тұр. Сондықтан, кездейсоқ қателіктердің өлшемі тарау
ықтималдығы заңымен сипатталады немесе сол заңның ықтималдық теориясы
және ақпарат теориясы парамерлерінің көрсетуімен сипатталады.
Пайда болу шарттарына байланысты негізгі және қосымша деп бөледі.
Негізгі қателік - түрлендіргішке тән әдеттегі жағдайлардағы қолдану
қателігі, яғни, әсер етуші шамалар (мысалы, температура, жиілік және т.б.)
қалыпты мәнде болғанда немесе мәндері қалыпты жұмыс шек облысында
болғындағы қателіктер. Әсер етуші шамалар деп түрлендіргішпен тікелей
түрленбейтін, дегенімен, түрлендіргіштің шығыс ақпаратты параметрінің
мәніне әсер ететін шамаларды айтады.
Қосымша қателік - ол әсер етуші шамалардың бірі қалыпты мәнен
ауытқыған немесе қалыпты мәнен шамасы шығып кеткен ӨТ-тің қосалқы
қателігі. Түрлендіргіштің жұмыс жағдайларының ауытқулары әсер етуші
мәннің жұмыс облысымен шектеледі және нормаланады, және де осы
облысты қосымша ауытқулар нормаланады.
Негізгі және қосымша қателіктердің шектреін анықтайтын жалпылыма
сипаттама болып дәлдік классы табылады. Өлшеу түрлендіргіштерінде дәлдік
классы МЕСТ 8.401 -- 80 стандартымен нормаланады, сәйкесінше, негізгі
және қосымша қателіктердің жіберу шектері әр дәлдік классы үшін
аюсолютті, салыстырмалы және келтірілген мәнедер түрінде орнатылады.
Қателіктерді қалыптандыру оны бірмүшелік және екімүшелік формула
түрінде және түрлендіру диапазонында қателіктер жолақтарн көрсету түрініде
көрсетуге әкелінеді.
Шығыс шамалардың өзгерісі.
Шығыс шамалардың мәндерінің
әртүрлілігі ретінде анықталатын, түрлендіру диапазонының анықталған
нүктесіне жақындау процесінде соңғы өзгерістің ақырын бағытталған екі
түрлену мәнінің бір нақты шамаға тең шығыс шамалардың өзгерісі ӨТ-нің
маңызды сипаттамасы болып табылады.
22
2.2 Магниттік шамаларды өлшеу
Магниттік өлшеу электрлік өлшеумен тығыз байланысты, өйткені,
электрлік сияқты магниттік құбылыстар электромагниттік процестің біртұтас
болігі болып табылады. Көп жағдайда магниттік шаманы өлшегенде магниттік
өлшеуіш функциясын көрсететтін электрлік шама өлшенеді. Магниттік
өлшемнің өзі магнит және электрлік шамаларды байланыстыратын қатынас
ретінде есептеу жолымен анықталады.
Магнитік өлшеулер көмегімен материалдар мен заттардың, атом және
атом ядросының, магниттік қасиеттерін зерттеуге, магниитік мариалдардың
және олардын жасалған бұйымдардың магниттік қасиетін бақылауға, тұрақты
магнитт және элекктромагниттік өрістерді өлшеуге, магниттік сиппамаларына
байланысты материалдардың физикакалық қасиетін зеттеуге қатысты бір
қатар есептер шешіледі. Осы зерттеу облыстарының әр қайсысы диапазон
және дәлдік өлшемдеріне, жиілік диапазонына, өлшем құралдары мен өлшем
шарттарына талаптар қояды.
2.2.1 Магнит ағынын өлшеу. Магнит ағынын өлшейтін аспаптарды
жасау барысында әдетте электромагниттік индукция құбылысын қолданады.
Магнит ағанын өлшемелі катушкада (ӨК) өлшегенде ЭҚК пайда болады.
Өлшемелеі катушка түрлендіргіш болып табылады. Ол арқылы магнитік
шамалар (магниттік ағын ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz