Метод двухпараметровой обработки сигналов вихретоковых измерительных преобразователей толщиномеров неэлектропроводящих покрытий на немагнитных металлических основаниях

M V Syasko

doi:10.22213/2413-1172-2024-4-101-114

Authors

M. V. Syasko St. Petersburg State University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2024-4-101-114

Keywords:

two-dimensional calibration, amplitude-phase algorithm, thickness gauge, eddy current measurement method

Abstract

The well-known existing amplitude-sensitive eddy-current method for measuring the thickness of a non-conductive coating on a non-magnetic base metal does not meet modern requirements for measurement accuracy, in particular, when measurement result is highly influenced by a change in the specific electrical conductivity of the base metal. The purpose of this study is to increase the reliability of thicknessmeasurements of non-conductive coatings on non-magnetic base metals by taking into account (suppressing) the influence of the base metalspecific electrical conductivity. To achieve this goal, a three-winding transformer compensated eddy-current probe was used. Its output signal is represented in a complex form by real and imaginary components on a complex plane, which makes it possible to implement the amplitude-phase-sensitive method of eddy-current non-destructive testing. The developed method of two-parameter signal processing based on the algorithm for determining point belonging to a polygon is described. The implementation of the latter is realized by a two-dimensional calibration of the thickness gauge with several reference bases with different specific electrical conductivity, displayed on the complex plane in the form of a fan-shaped grid. The specified algorithm determines which section of this grid the eddy-current probe signal belongs to, while the order number of the determined section reflects both the coating thickness and the specific electrical conductivity of the base metal as independent quantities. The method of selecting the number of calibration points is described, based on choosing the optimal interval between them according to the criteria of probability ofmeasurement result distribution. The non-conductive coating thickness simulating system has been developed, connecting by two-way communication with a graduated thickness gauge and implementing its automatic calibration. The test results of the applied method for measuring the thickness of a non-conductive coating on a non-magnetic base metal are presented, that showed a decrease in the deviation of the coating thickness measurementresults under the influence of the base metal specific electrical conductivity by two orders of magnitude.

Author Biography

M. V. Syasko, St. Petersburg State University

Post-graduate

References

Сясько В. А., Голубев С. С., Ивкин А. Е. Опыт разработки средств измерения толщины функциональных покрытий огнестрельного стрелкового оружия // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2019. Т. 22, № 3. С. 11-18. DOI: 10.22213/2413-1172-2019-3-11-18. EDN XNAYRV.

Сясько В. А., Гнивуш И. С., Мусихин А. С. Влияние мешающих параметров при электроискровом контроле лакокрасочных покрытий // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2023. Т. 26, № 2. С. 26-33. DOI: 10.22213/2413-1172-2023-2-26-33. EDN RDDWKE.

Сясько М. В., Соловьев И. П., Соломенчук П. В. Повышение точности конечно-элементного моделирования высокочастотного вихретокового преобразователя // Контроль. Диагностика. 2024. № 6. С. 4-14. DOI: 10.14489/td.2024.06.pp.004-017

Сясько М. В., Соловьев И. П., Соломенчук П. В. Технологии автоматической градуировки и поверки двухпараметровых вихретоковых толщиномеров диэлектрических покрытий // Дефектоскопия. 2024. № 6. С. 46-50.

Gogolinskii K.V., Syasko V. A. (2019) [Actual metrological and legal issues of non-destructive testing]: Journal of Physics: Conference Series: electronic collection, St Petersburg, 02-05 июля 2019 года. St Petersburg: IOP Publishing, vol. 1379, p. 012045. DOI: 10.1088/1742-6596/1379/1/012045. EDN GYJQAN

Вихревой контроль глубины проплавления торцевых сварных швов стальных пластин резистивных элементов коммутирующей аппаратуры / П. В. Соломенчук, В. А. Сясько, Т. М. Гурьева [и др.] // Сварка и диагностика. 2021. № 6. С. 43-47. DOI: 10.52177/2071-5234_2021_06_43. EDN LGGJJK

Кудж С. А., Цветков В. Я. Сравнительный анализ : монография. М. : МАКС Пресс, 2020. 144 с. ISBN 978-5-317-06393-1. EDN UHKSMW

Ласло М. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++ : пер. с англ. М. : БИНОМ, 1997. 304 с.

Измерение электромагнитных параметров мер толщины металлических покрытий / В. А. Сясько, С. С. Голубев, Я. Г. Смородинский [и др.] // Дефектоскопия. 2018. № 10. С. 25-36. DOI: 10.1134/S0130308218100044. EDN YMRUOT

Патент № 2808437 C1 Российская Федерация, МПК G01N 27/90. Вихретоковый преобразователь тангенциального типа с активным экранированием : № 2023116472 / А. Е. Горбунов, А. Е. Ивкин, В. А. Сясько ; заявитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский горный университет». EDN LXQONI

Зыбов В. Н. Моделирование функции преобразования первичного преобразователя в задачах многофакторных измерений // Измерительная техника. 2006. № 4. С. 26-31.

Gogolinskiy K.V., Syasko V.A. (2020) Metrological Assurance and Standardization of Advanced Tools and Technologies for nondestructive Testing and Condition Monitoring (NDT4.0). Research in Nondestructive Evaluation, vol. 31, no. 5-6, pp. 325-339. DOI: 10.1080/09349847.2020.1841863. EDN JSZFNC

Сясько В. А., Ивкин А. Е. Обеспечение достоверности результатов измерений толщины металлических покрытий магнитными и вихретоковыми методами в условиях машиностроительных производств // Метрология. 2011. № 2. С. 3-12.

Benzarti Z., Khalfallah A. (2024) Recent Advances in the Development of Thin Films. Coatings, vol. 14, no. 878. DOI: 10.3390/books978-3-7258-1856-3

Перспективные материалы и покрытия для производства и ремонта газотурбинных двигателей и установок / А. Ахметгареева, Л. Балдаев, И. Мазилин, С. Югай // Газотурбинные технологии. 2022. № 2(185). С. 30-34. EDN ZXOBCP

Атавин В. Г., Узких А. А., Исхужин Р. Р. Отстройка от электропроводности основания при измерении толщины токопроводящих покрытий методом вихревых токов // Дефектоскопия. 2018. № 1. С. 58-64. EDN YLUOUC

Атавин В. Г., Исхужин Р. Р., Терехов А. И. Измерение толщины токопроводящих покрытий с отстройкой от зазора и электропроводности основания // Дефектоскопия. 2016. № 5. С. 32-35.

Сясько М. В., Соловьев И. П., Соломенчук П. В. Методика измерения толщины неэлектропроводящего покрытия на немагнитном электропроводящем основании с автоматическим учетом влияния удельной электропроводности основания // Дефектоскопия. 2023. № 7. С. 58-60. DOI: 10.31857/S0130308223070060. EDN DWTPBN

Сясько В. А. Измерение толщины неферромагнитных металлических покрытий на изделиях из цветных металлов с использованием вихретокового частотного метода // Дефектоскопия. 2010. № 12. С. 39-48.

Потапов А. И., Сясько В. А. Неразрушающие методы и средства контроля толщины покрытий и изделий» : справочное пособие. Санкт-Петербург. - СПб. : Гуманистика, 2009. 1100 с.