Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Навчально-науковий інститут інформаційно-діагностичних систем

Кафедра інформаційно-вимірювальних систем

РЕФЕРАТ

на тему: «Метод електричного опору ЕНК»

Виконав:

Студент групи ІС-411

Яценко Є.А.

Київ 2017

Зміст

1. Методи електричного опору

2. Контроль металічних виробів

3. Контроль металевих виробів

4. Кондуктометричний контроль неметалічних матеріалів

4.1 Методи та засоби аналізу рідин і газів

4.2 Методи і засоби контролю вмісту вологи в твердих, рідких і газоподібних матеріалах

5. Контроль температури

Висновки

Список використаних джерел

1. Методи електричного опору

електричний опір металевий газоподібний

Одним з найбільш поширених електропараметричних методів НК є метод електричного опору, суть якого полягає в контролі технічного стану ОК шляхом виміру значення його активного електричного опору R або електричній провідності (електропровідності) g. До числа об'єктів, ефективно контрольованих цим методом, відносяться різні вироби з електропровідних матеріалів, метали, неметалічні тверді, рідкі і газоподібні матеріали, вузли тертя машин і механізмів (підшипники і опори кочення, ковзання, зубчасті сполучення) та ін. При цьому вирішуються завдання товщинометрії, термометрії, контролю вмісту вологи, рівня і концентрації, дефектоскопії, контролю відхилень форми поверхонь, комплексного діагностування і прогнозування стан механічний ОК.

Залежно від вирішуваної задачі, матеріалу і конструктивних особливостей ОК методи електричного опору ґрунтуються на різних принципах (фізичних і хімічних явищах), мають свою специфіку і особливості практичної реалізації.

2. Контроль металічних виробів

Фізична суть. При контролі виробів з електропровідних матеріалів, передусім металів, метод електричного опору по своїй суті і технічній реалізації близький електропотенційному методу: ОК підключають до джерела електричного струму і визначають активний електричний опір шляхом виміру падіння напруги на контрольованій ділянці ОК.

На мал.6.1 представлена модель електропровідного ОК, такого, що має питомий електричний опір р і геометричні розміри, що визначають площу S поперечного перерізу. Активний електричний опір R вимірює ця на ділянці між перерізами 1 і 2. У загальному випадку параметри р і S змінні по довжині l OK : р = р (l), S = S (l), тому вираження для опору R має вигляд:

Якщо в ОК можна прийняти р = const і S = const, то формула для R значно спрощується:

Представлені вираження свідчать, що для електропровідного ОК виміряне значення R на його ділянці несе інформацію про електрофізичні властивості матеріалу контрольованого ділянки (про питомому електричному опорі р) і про його геометричних розмірах (про площі поперечного перерізу S при заданій довжині l або про довжині l при заданій площі S). У цьому зв'язку основними напрямками використання методу електричного опору при контролі ОК з електропровідних матеріалів є визначення геометричних параметрів ОК і контроль параметрів матеріалу ОК, що впливають на його питомий електричний опір р.

3. Контроль металевих виробів

Товщинометрія електропровідних плівок і покриттів на ізоляційній основі - це одна з основних задач, що ефективно розв'язуються методами електричного опору (метод першого напряму). В якості прикладу розглянемо метод вимірювання товщини мідного покриття в отворах друкованих плат. Типові технологічні процеси виготовлення двосторонніх і багатошарових друкованих плат передбачають металізацію отворів. Мета металізації забезпечення електричного з'єднання провідників на протилежних сторонах двосторонніх плат і шарів багатошарових плат, а також підвищення надійності паяних з'єднань. Найважливішим параметром, що визначає експлуатаційні характеристики плати, зокрема її надійність, є забезпечення заданої товщини. Струм мідного покриття, яка не повинна бути менше регламентованого значення. При контролі товщини мідного покриття стінок отвору розглянутим методом вимірюється активний опір утвореної покриттям електропровідний трубки.

На рис. 6.2 представлена схема, що пояснює реалізацію методу НК друкованих плат. Виміряне значення опору R при відомих значеннях товщини плати I (довжина трубки), діаметра металізованого отвору d_0TB і питомого електричного опору міді р_Cu однозначно характеризує товщину покриття Струм:

Вимірюване значення опору дуже мало і порівняно з контактним опором при підключенні ОК до засобу контролю, тому однією з основних проблем реалізації даного методу є зниження впливу контактного опору на результати вимірювання R. Розв'язання цієї проблеми досягається використанням спеціальної конструкції електродів для підключення до ОК. Кожен з двох електродів виконаний у вигляді усіченого конуса, притискаючого з допомогою пружин до торця контрольованого отвори (рис. 6.2, а). Тіло усіченого конуса 7 (2) виконує роль струмового електрода, а врізаються у нього металева пластина 3 (4), відокремлена від основного тіла з допомогою ізоляційної прокладки 5 (б), виконує роль потенційного електрода. Конічна поверхня електродів забезпечує їх гарне самоцентрування в отворі і зниження за рахунок цього похибки вимірювання R з-за неоднорідності поля струмів в зоні контактування потенційних електродів.

Таким чином реалізується чотирьохелектродна (її називають також чотирьохпровідна ) схема вимірювання опору (на рис. 6.2, б представлена еквівалентна електрична схема), при якій перехідні опору струмових контактів 1 і 2 (відповідно R_TK1 і R_tk2) не впливають на значення вимірюваної напруги U, перехідні опору потенційних контактів 3 і 4 (відповідного R _НК3 і R _НК4) дуже малі в порівнянні з вхідним опором вимірювача напруги і, отже, також практично не впливають на U, а виміряне значення U при незмінному струмі I пропорційно шуканого значення опору металевого покриття отвори: R = U/L

Дефектоскопія плоских ОК також може бути здійснена методом електричного опору. Сутність цього методу пояснюється рис. 6.3. Два струмових електрода 2 і 5 притискаються до протилежних сторонах плоского OK 1 товщиною. Струм (рис 6.3, а). Потенційні електроди 3 і 4 служать для вимірювання створюваного між сторонами ОК падіння напруги U. Конструктивно електроди виконані таким чином, що, за аналогією з методом товщинометрії (див. рис. 6.2), реалізується чотирипровідна схема вимірювання опору (рис. 6.3, б), коли контактні опір зломлення струмових і потенційних электродів практично не роблять впливу на виміряне значення R. Значення R у даному випадку може розраховуватися за звичайною залежно при цьому, однак, вводиться поняття Ефективної площі Ѕ_еф поперечного перерізу, по якій проходить струм I від електрода 5 до електрода 2. Лінії струму в реальному ОК утворюють бочкоподібну форму (рис. 6.3, а), обсяг якої може бути умовно замінений еквівалентним з циліндром довжиною, рівній товщині ОК (l= Струм), та площею поперечного перерізу Ѕ_еф, що забезпечує опір еквівалентного циліндра, рівне виміряному значенню опору R:

Попадання дефектного ділянки ОК в зону контролю призводить до викривлення ліній струму і, відповідно, до зміни вимірюваного значення опору R. Зазначене явище покладено в основу методу пошуку дефектів ОК за його електричного опору. При реалізації методу здійснюється сканування ОК шляхом завдання відносного переміщення ОК і комплекти електродів по заданій траєкторії, що забезпечує контроль за все ОК. Про наявність і місцезнаходження дефекту судять за істотної зміни (сплеску) значення електричного опору R при скануванні ОК з екстремумів, відповідним знаходження дефекту на лінії розташування потенційних електродів.

4. Кондуктометричний контроль неметалічних матеріалів

Методи електричного опору ефективно застосовуються в якості непрямих методів аналізу рідин і газів; визначення концентрації розчинів; контролю рівня; вимірювання і контролю вмісту вологи в твердих (листових, плівкових, порошкоподібних, зернистих і т. п.), неводних рідких і газоподібних матеріалах і т. д. При реалізації даних методів, які називають ще кондуктометричними, стан Матеріалу ОК оцінюється шляхом виміру активного опору або електричної провідності. Кондуктометричні методи порівняно прості в апаратній реалізації, вихідні сигнали можуть використовуватися для регулювання різних процесів і виробництв, тому дані методи широко використовуються як в лабораторних, так і у виробничих умовах.

4.1 Методи та засоби аналізу рідин і газів

Сутність методу аналізу рідин. Одним з ефективних напрямів використання кондуктометричного методу є аналіз рідин і газів шляхом оцінки концентрації різних речовин. В розчинах електролітів частина молекул дисоціює на позитивно заряджені іони (катіони) і негативно заряджені іони (аніони). Це явище надає розчинів здатністі проводити електричний струм. В якості принципу контролю в даному випадку використовується явище підвищення електропровідності розчину електроліту із збільшенням концентрації розчиненого в ньому речовини. Ступінь електролітичної дисоціації аД визначається відношенням числа диссоциировавших молекул електроліту до загального їх числа в розчині. Із зростанням розведення, тобто при зменшенні концентрації (С), ступінь дисоціації зростає. У межі, при нескінченному розведенні розчину всі молекули відповідної речовини будуть дисоційований, тобто .

Розрізняють сильні і слабкі електроліти. Слабкі електроліти (більшість органічних і деякі з неорганічних кислот і підстав, наприклад, оцтова кислота, аміак, фосфорна кислота і т. п.) дисоціюють порівняно слабо. Сильні електроліти (сірчана та соляна кислоти, гідроокису натрію і калію, різні солі) дисоціюють практично повністю. При повній дисоціації молекул концентрація іонів дорівнює концентрації розчиненої речовини. Однак під впливом взаємодії іонів їх ефективність стає менше, ніж очікувана при має місце концентрації. Дана дійсна ефективність називається активністю. У відповідності з природою іонів катіони і аніони можуть мати різну валентність z (від 1 до 7), тобто нести від одного до семи зарядів. Питома електропровідність у розведеного однокомпонентного розчину електроліту описується законом Кольруама:

Де С - еквівалентна концентрація розчину (виражена в г-екв. розчиненої речовини в 1 см³ розчину); НК і Па - рухливість катіонів і аніонів відповідно. Вид залежності питомої електропровідності у розчину від концентрації електроліту залежить від хімічного складу останнього і значення концентрації. Для розбавлених розчинів залежність практично лінійна (рис. 6.4, а). Лінійність зберігається при концентрації, що не перевищує 100 г/м³, коли сили електростатичного міжіонної взаємодії незначні. Зі збільшенням концентрації зазначені залежності стають нелінійними, а часом неоднозначними (рис. 6.4, б). Це властивість залежності питомої електропровідності розчину від концентрації обмежує верхню межу вимірювання концентрації кондуктометрическим методом.

При вимірюванні електропровідності на практиці вимірюється електричний опір між двома електродами, поміщеними в контрольоване середовище. У загальному випадку розчин електроліту, який є частиною електричного кола, при певних умовах може розглядатися як провідник, електричний опір R якого визначається виразом, раніше отриманими для провідників:

де р = 1/у - питомий електричний опір розчину; l - відстань між двома електродами; S - площа електродів. При вимірюванні R значення l і S є характеристиками вимірювальних електродів і вимірювальної комірки в це брухт l = const, S = const). Ввівши поняття електродної постійної k_к = l/S = const (величину називають також константою вимірювальної комірки), шляхом перетворення представленого вище виразу отримаємо залежність для визначення шуканого значення електропровідності розчину, несе інформацію про його концентрації:

Значення kк визначається експериментально шляхом поміщення у вимірювальну комірку зразкового розчину з відомою електропровідністю у_гб, вимірювання його опору R_o6 і розрахунку k_к з виразу:

Слід зазначити, що кожна речовина, присутня в розчині, впливає на його загальну провідність у відповідності з величиною своєї власної провідності. У слабо концентрованих розчинів провідності окремих речовин можна підсумовувати. Тому виміряна електропровідність характеризує повну концентрацію різних компонентів у розчині, а концентрацію одного з компонентів (контрольованого) можна визначити тільки в разі, коли виконується одна з наступних умов:

* електропровідність інших компонентів значно нижче;

* концентрація інших компонентів залишається постійною і не викликає змін провідності;

* концентрація інших компонентів змінюється пропорційно концентрації контрольованого компонента.

Сутність методу аналізу газів. Кондуктометричний метод широко використовується при аналізі газових сумішей. Такий аналіз базується на попередньому розчиненні (взаємодії) аналізованого газу в допоміжній рідини з подальшим вимірюванням електричної провідності цієї рідини. Кондуктометричні газоаналізатори використовують хімічну реакцію контрольованого компонента газової суміші з розчином відповідного для цього речовини, при цьому провідність розчину змінюється в результаті даної реакції. Процес зміни провідності триває до моменту встановлення хімічного рівноваги між контрольованим компонентом газу і виникають в реакції хімічним з'єднанням. Стан рівноваги є функцією концентрації контрольованого компонента в аналізованої газової суміші.

Сутність методу контролю рівня. Кондуктометричний метод знаходить широке застосування при контролі рівня електропровідних рідких середовищ і сипучих середовищ з питомою електричною провідністю більше 10-3 См/м. На рис. 6.5 наведена схема кондуктометричного сигналізатора верхнього граничного рівня рідини. При досягненні рівня рідини значення h замикається електричний ланцюг між електродом 1 і корпусом технологічної ємності. При цьому спрацьовує реле 2, контакти якого підключені до схеми сигналізації. Принцип дії кондуктометричних сигналізаторів рівня для сипучих середовищ аналогічний. Основним конструктивним елементом розглянутих сигналізаторів рівня є електроди. Вони виконуються із спеціальних сталей марок або з вугілля, при цьому вугільні електроди застосовують тільки при контролі рівня рідин. Особливості технічної реалізації кондуктометричного методу вимірювання концентрації розчинів обумовлені необхідністю обліку та компенсації впливу ряду факторів, до числа яких відносяться

-поляризація електродів при проходженні через них струму,

-залежність провідності розчину від його температури,

-необхідність забезпечення надійного електричного контакту електродів з контрольованою рідиною

Основним конструктивним елементом при реалізації кондуктометричного методу вимірювання концентрації розчинів є електролітичні (електродні) вимірювальні комірки, куди поміщається контрольований розчин. По конструкції розрізняють контактні і безконтактні осередку. У контактних вимірювальних клітинках в аналізованому розчині розміщують електроди. У безконтактних клітинках гальванічний контакт розчину з електродами відсутня, при цьому реалізується електромагнітне взаємодія з ОК. Вимірювальні комірки виготовляються з кварцу, скла, пластмас. Їх форма і конструкція можуть бути різними в залежності від характеру застосування. При вимірюванні електропровідності зазвичай застосовують платинові електроди, які часто покривають платиновою черню, завдяки чому їх поверхня збільшується в кілька десятків разів. При контролі концентрації розбавлених розчинів платинова чернь не придатна, оскільки на її поверхні відбувається адсорбція речовини Тому для розв'язання розглянутих задач поверхню платинових електродів лише роблять шорсткою. Поряд з платиною для виготовлення електродів використовують корозійностійку сталь, нікель, ніхром, константан і деякі інші метали і сплави. За кількістю електродів вимірювальні комірки поділяються на двохелектродні, трьохелектродні і чотирьохелектродні. Найбільш простою є двухелектродне осердя (рис 6 6, а), що представляє собою камеру 1 з двома інертними металевими електродами 2 і 3 Клітинка заповнюється або промивається контролюючою рідиною. За допомогою електродів 2 і 3 вимірюють електричний опір рідини шляхом підключення їх до джерела напруги U. При додатку до електродів постійної напруги U на межі метал-електроліт утворюється подвійний електричний шар, у межах якого протікають основні електрохімічні процеси Даний шар розглядають як плоский конденсатор, обкладками якого є поверхня електрода і шар іонів, розташованих поблизу поверхні електрода і мають протилежний знак заряду. По мірі проходження струму одного напряму іони, стикаючись з електродами, розряджаються і виділяються на них у вигляді атомів. Це призводить до постійного зменшення сили струму через розчин, що розглядається як заряд конденсатора, утвореного подвійними електричними шарами Описане негативне явище називають поляризацією електродів. Воно призводить до нелінійності вольт-амперної характеристики комірки (рис 6 6,б). Для зменшення поляризації електродів переходять від постійного струму до перемінному. У разі проходження через вимірювальну комірку змінного струму явище поляризації приблизно на два порядки менше впливає на результат вимірювання електропровідності, причому зі зростанням частоти струму обумовлена поляризацією похибка вимірювання знижується. Поряд з поляризацією електродів двухелектродна вимірювальна комірка має ще один істотний недолік можливість виникнення зовнішньої паралельної паразитної ланцюга струму через систему технологічних труб, ємностей і конструкцій, а також вплив зовнішніх електромагнітних перешкод і наведень. Для зниження впливу зазначених на результати вимірювання элекропровідності застосовують трьохелектродні вимірювальні комірки (рис 6 6,г). Середній електрод розміщується між двома зовнішніми електродами, з'єднаними між собою і зазвичай заземленими. Такі осередки представляють собою фактично дві двохелектродні клітинки, підключені паралельно, і практично виключають можливість утворення паразитних ланцюгів. Явище поляризації електродів можна практично повністю усунути, перейшовши до використання чотирехелекдної вимірювальної комірки (рис 6 6, г), в якій ланцюга підведення електричної енергії до осередку і знімання вимірювальної інформації розділені. До вимірювальній комірці 7 через струмові електроди 2 і 5 підводиться стабілізовану напругу U від джерела постійного або змінного струму. Це напруга призводить до виникнення струму у вміщеному в клітинку контрольованому розчині. Потенційні електроди 3 і 4 служать для вимірювання падіння напруги U_0K, створюваного зазначеним струмом на ділянці між цими електродами. При вимірюванні U_0K з допомогою компенсаційного методу струм, між електродами 3 і 4 в момент вимірювання відсутня, і, отже, вони не поляризуються. Для аналізу рідких середовищ, що містять плівкоутворюючі і кристалізуються компоненти, колоїди, використовують безконтактні комірки (рис 6.6, д представлена схема низькочастотної безконтактної комірки, що працює при частотах до 1 кГц). Аналізована рідина подається в трубчасту клітинку 3, виконану з діелектричного матеріалу. На трубку зовні обмотки намотані двох трансформаторів - збудливого T1 і вимірювального Т2 Обмотка 7 підключена до джерела змінного струму і є первинною обмоткою трансформатора Т1. Розчин електроліту в трубці, володіючи питомою провідністю, утворює замкнутий рідинний виток, що є вторинною обмоткою трансформатора T1. Очевидно, що сила струму в цьому витку пропорційна електропровідності контрольованого розчину Для вимірювального трансформатора Т2 рідинний виток виконує роль первинної обмотки, тому ЕРС, що наводиться в його вторинній обмотці 2, залежить від струму в рідинному витку і, отже, від електропровідності і концентрації контрольованого розчину.

4.2 Методи і засоби контролю вмісту вологи в твердих, рідких і газоподібних матеріалах

Вміст вологи в матеріалі ОК багато в чому визначає його експлуатаційні показники і зазвичай характеризується вологістю або вмістом вологи. Під вологістю розуміють відношення кількості вологи в матеріалі до всього кількістю матеріалу (сухій речовині разом з вологою), а під вмістом вологи - відношення кількості вологи в матеріалі до кількості абсолютно сухої речовини. При цьому кількість може виражатися як у вагових, так і в об'ємних величинах. Фізична сутність методу полягає в наступному. Більшість неметалічних матеріалів, у яких необхідно визначати вміст вологи (шкіра, ґрунт, деревина, пиломатеріали, кам'яне вугілля, папір, бавовна, льон, вовна, тканина тощо), в сухому стані є гарними діелектриками з питомим електричним опором р є[10⁸; 10¹³] Ом*м і вище. При попаданні вологи в ці матеріали значення р для них істотно падає: р е [10^-5; 10^-3] Ом*м Це явище і закладено в основу кондуктометричного методу, сутність якого полягає у кількісному визначенні вологи в матеріалі шляхом вимірювання активного опору (або електричної провідності) ОК, поміщеного в датчик приладу (при контролі вологості газоподібних матеріалів з вимірюється електричний опір не самого ОК, а поглинача вологи після його взаємодії з контрольованим середовищем). В основу методу закладені відомі залежності, що зв'язують вміст вологи в матеріалі WB з його питомим електричним опором р (питомою електричною провідністю у) р = p(WB). Тоді:

де k_в - коефіцієнт пропорційності, що враховує форму, розміри, взаємне розташування електродів і є постійною величиною для вибраної конструкції датчика. Механізм підвищення провідності ОК при зволоженні може бути різним і залежить від структури і пористості матеріалу. Дистильована вода є гарним діелектриком зі значенням питомого електричного опору близько 2,2 * 10⁵ Ом*м, при цьому вона надає сильно дісоціюючу дію на багато електроліти, що містяться в контрольованому матеріалі, що призводить до збільшення рухливості іонів. У деяких матеріалах отримані розчини електролітів утворюють провідні капілярні містки або суцільні провідні плівки між вимірювальними електродами, істотно підвищують електропровідність ОК. В інших випадках волога розподіляється в контрольованому матеріалі у вигляді ізольованих один від одного окремих вкраплень, що призводить до менш значного її впливу на провідність ОК. У цьому зв'язку чутливість і відповідно, ефективність кондуметричного методу вимірювання вмісту вологи в ОК для різних матеріалів різні і визначаються видом залежності р = р(WB). На рис. 6.8 схематично представлені приклади можливих видів залежностей в логарифмічному масштабі.

Для більшості матеріалів вираз lg(p) = p(WB) характеризується кривою 2. На початковому ділянці цю залежність можна представити лінійною функцією, яка характеризується постійною і досить високою чутливістю. При подальшому підвищенні вологості наступає деяке насичення, що характеризується підвищенням нелінійності характеристики і зниженням чутливості методу. У цьому випадку провідність матеріалу ОК визначається не стільки змістом вологи, скільки його власними електрохімічними властивостями. В зв'язку з цим діапазон вимірювання вологості зазвичай обмежують лінійним ділянкою. Для більшості твердих матеріалів верхня межа вимірювання кондуктометричним методом близький до максимальної гігроскопічної вологості матеріалу і знаходиться в межах від 18 ... 20 до 24 ... 26 % вологості. Нижня межа вимірювання визначається в основному метрологічними характеристиками використаних засобів контролю. Проблема полягає в необхідності з високим ступенем точності вимірювати великі опору (при вологості 6 ... 9 % значення питомого електричного опору може становити 10⁹ ... 10¹⁰ Ом*м).

Особливості технічної реалізації кондуктометричних методів вимірювання вмісту вологи в ОК обумовлені необхідністю обліку та компенсацій впливу ряду факторів, до числа яких відносяться:

- поляризація електродів з-за електролітичного розкладання вологого матеріалу ОК при проходженні через нього струму;

- залежність опору матеріалу від його температури;

- особливості будови і структури матеріалу;

- залежність опору від значення підводиться напруги (нелінійність вольт-амперної характеристики) деяких матеріалів;

- вплив конструкції електродів і i значення зусилля в їх контакті з ОК на результат вимірювання (наприклад, для сипучих матеріалів результат вимірювання опору залежить від ступеня їх ущільнення, а для пружних листових ОК - від зусилля притискання електродів);

- наявність поряд з оцінюваною при контролі об'ємної провідністю додаткової поверхневої провідності вологого матеріалу, що важко піддається обліку. Ряд із зазначених проблем, зокрема поляризація електродів, вплив температури на провідність рідин ; ін, є загальними проблемами реалізації кондуктометричних методів при вимірюванні електропровідності рідких середовищ незалежно від завдання НК.

На результат кондуктометричного визначення вологості істотний вплив роблять будова матеріалу ОК і його хімічний склад. Деревина, всі волокнисті і деякі інші матеріали мають яскраво виражену просторову анізотропію структури, наслідком чого є анізотропія: електрофізичних властивостей, зокрема питомої електричного опору. Це означає, що результат вимірювання електричного опору ОК при контролі багато в чому буде визначатися не тільки вмістом вологи, але і орієнтацією ОК щодо електродів при вимірюванні R. Так, наприклад, провідність деревини по трьом просторовим осях різна, вона має максимальне значення вздовж радіусів стовбура (перпендикулярно до річних шарів), а мінімальне - поперек стовбура; у волокнистих матеріалів рослинного походження питомий опір вздовж волокон менше, ніж поперек; провідність кам'яного вугілля уздовж шарів багато більше провідності впоперек шарів. Така неоднорідність провідності за різними напрямками характерна для переважної більшості матеріалів, що володіють "спрямованістю" структури. Вона може призвести до істотного спотворення результатів вимірювання вологості і має неодмінно враховуватися при проведенні НК. В силу технологічних причин при отриманні матеріалів (лиття, формування, зростання тощо) їх хімічний склад, як правило, дещо відрізняються. Навіть незначні включення деяких домішок або відхилення в хімічному складі матеріалу, практично не впливають на експлуатаційні характеристики ОК, можуть істотно вплинути на його електричну провідність і призвести до великих погрішностей вимірювання вологості. Цю обставину також необхідно брати до уваги при організації НК кондуктометричним методом. Інші фактори, що впливають на результат вимірювання інформативного параметра, що враховуються при створенні вимірювальної апаратури, розробці і виборі конструкції датчиків, зокрема електродів з урахуванням особливостей конструкції і матеріалів ОК в кожному конкретному випадку. При контролі твердих монолітних ОК, в які важко ввести електроди, або тонких листових виробів, наприклад шкіри, використовують датчики, які містять накладні електроди для забезпечення електричного контакту з поверхнею ОК. Основна вимога до реалізації контролю в даному випадку полягає в забезпеченні достатньо щільного прилягання електродів до поверхні ОК. У ряді кондуктометричних вологомірів електроди виконують у вигляді густих дротяних щіток або електропровідної гуми. При використанні накладних (прилеглих) електродів необхідно забезпечити задане зусилля в контакті, значення якого повинно створювати, з одного боку, щільне (без повітряних прошарків) прилягання електрода до поверхні ОК, а з іншого боку - стабільність перехідного контактного опору. У більшості контактних кондуктометричних вологомірів використовують загострені сталеві електроди, що вводяться в товщу матеріалу ОК. Датчики таких пристроїв включають по два, три або чотири голчастих електрода. Вони застосовуються для контролю вологовмісту жорстких шкір, деревини та інших матеріалів.

Для плівкових і тонколистових матеріалів можливе застосування датчиків з двостороннім розташуванням електродів. У промислових кондуктометричних вологомірах при контролі рухомих об'єктів (плівкові матеріали, папір, тканина, пиломатеріали) в якості електродів використовують обертові ролики. Специфіка властивостей сипучих матеріалів (порошкоподібних, зернових, кускових тощо) обумовлює необхідність використання різних за конструктивним виконанням датчиків. Проблема полягає в суттєвості впливу на результат вимірювання R розмірів шматків і щільності укладання сипучого матеріалу в міжелектродному просторі. Тому при розробці конструкції датчиків велика увага приділяється забезпеченню стабільності зазначених факторів і, відповідно, відтворюваності результатів вимірювань.

Для сипких матеріалів використовують датчики з довільною завантаженням матеріалу, з самоущільненням і з примусове тільним ущільненням матеріалу в міжелектродному просторі. Ущільнення виконується для забезпечення надійного контакту частинок контрольованого матеріалу між собою і з електродами; зниження впливу на результати вимірювання розмірів частинок та стан їх поверхонь. Для кожного матеріалу підбирається оптимальна ступінь ущільнення і створюються умови стабільного забезпечення цієї ступеня ущільнення від вимірювання до вимірювання.

Для м'яких волокнистих матеріалів (бавовна, шерсть, шовк, вата, льняне полотно і т. п.) застосовуються датчики з примусовим ущільненням. При цьому слід зазначити, що кондуктометричний метод виміру вологовмісту для зазначених матеріалів застосовується порівняно рідко. Датчики для виміру вологості рідин (кондуктометричні клітинки) по конструкції істотно простіше, ніж датчики для виміру вологовмісту у твердих матеріалів. Кондуктометричні осередку вологомірів аналогічні розглянутим раніше електролітичним клітинок (див. п. 6.2.1). Це обумовлено тим, що для рідин набагато простіше вирішується проблема забезпечення повного (без порожнеч) заповнення контрольованим матеріалом міжелектродного простору. Датчики виконуються в двох конструктивних виконаннях: проточні та заглибні. Датчики першого типу врізаються безпосередньо в трубопровід, по якому транспортується контрольований матеріал, що забезпечує можливість безперешкодної реалізації безперервного НК. Датчики другого типу занурюються в технологічні ємності з контрольованим матеріалом або в ото лайливу пробу. Існують також лабораторні датчики, призначені для контролю вологості разових проб матеріалу. В якості основної проблеми використання датчиків при контролі вологості рідких матеріалів розглядається проблема очищення внутрішньої порожнини датчика і поверхонь електродів від залишків проб контрольованих в'язких едкостей. Проблема вирішується аналогичго очищення електродів електролітичних чарунок. Області ефективного використання кондуктометричного методу контролю вологості, знайшли промислове застосування, - це контроль вологості жорстких підошовних шкір, макаронних виробів, бікарбонату натрію, ниток основи ЭРВО-11М, ґрунту в польових умовах, пиломатеріалів, деревини різних порід і т.д.

5. Контроль температури

Контроль температури різних ; ОК - ще одна з задач, що ефективно розв'язуються методом електричного опору. Принцип отримання інформації про температуру ОК заснований на температурної залежності електричного опору матеріалів. Зазначеним властивістю володіють багато матеріали, при цьому найбільш широке застосування в практиці НК воно знайшло при вимірюванні та контролі температури металів, напівпровідників та електролітів. На рис 6 33 представлені приклади типових залежностей відносної зміни опору (Re/Ro) зазначених матеріалів від температури.

Зважаючи різної природи електричної провідності залежності для різних видів матеріалів мають характер Для різних металів температурний коефіцієнт опору (а0) порівняно невеликий (0,3 0,6 % К-1) і, як правило, позитивний (крива 1). Для напівпровідників а0 істотно (в середньому на порядок) більше, ніж у металів, при цьому ТКС може бути як позитивним (крива 2), так і негативним (крива 3). Електроліти (крива 4) характеризуються більш складною залежністю зі ступінчастим її зміною при температурі початку іонної провідності

Термоперетворювачем опору (термометром опору) називається реагує на температуру пристрій, що складається з чутливого резистора із захисною оболонкою, внутрішніх сполучних проводів і зовнішніх висновків, що дозволяють здійснювати підключення до електричних вимірювальних пристроїв

Для серійно випускаються термоперетворювачів опору встановлюється наступна класифікація:

1) по матеріалу чутливого елемента:

- ТСП - з чутливим елементом з платини;

- ТСМ - з чутливим елементом з міді;

- ТСН - з чутливим елементом з нікелю;

2) за способом контакту з вимірюваною середовищем:

- занурювані;

- поверхневі.

Висновки

В основу вищесказаних методів було покладено лише вимірювання опору. Знаючи різноманітні залежності було побудовано безліч приладів і способів вимірювання різноманітних характеристик. Неруйнівний контроль за допомогою цього методу є універсальним, так як дозволяє виміряти різноманітні параметри різноманітних речовин, навіть тих, де здавалось би не можливо використовувати електричний струм.

Список використаних джерел

· Денель А.К. Дефектоскопия металлов 2-е изд, перераб и доп М Металлургия, 1972 304 с

· Измерения в промышленности?Справ изд В 3 кн Кн 2 Способы измерения и аппаратура Пер с нем / Под ред?П Профоса 2-е изд, перераб и доп М Металлургия, 1990 384 с

· Матис И.Г. Электроемкостные?преобразователи для неразрушающего?контроля Рига Зинатне, 1977 255 с

· Клюев В.В. НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ Том5 в 2 книгах, МОСКВА “МАШИНОСТРОЕНИЕ” 2004, 679 с

Размещено на Allbest.ru