|
DOI: 10.14489/td.2024.06.pp.004-017
Сясько М. В., Соловьев И. П., Соломенчук П. В.
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
(c. 4-17)
Аннотация. Рассматриваются вопросы конечно-элементного моделирования вихретокового преобразователя, предназначенного для измерения толщины диэлектрического покрытия на электропроводящем немагнитном основании. Сформулированы критерии качества модели и предъявлены требования к ним: прецизионность и погрешность расчета сигналов конечно-элементной модели вихретокового преобразователя при изменении толщины h покрытия не должны превышать ±(0,001h + 0,1) мкм. Для достижения поставленной задачи проведен анализ параметров, влияющих на прецизионность и погрешность, обоснованы критерии их оценки и сформулирован подход к выполнению учащения сетки конечных элементов в критических местах конечно-элементной модели. Для подтверждения достигнутых характеристик изготовлен реальный вихретоковый преобразователь, оценены его характеристики с применением установки-имитатора толщины диэлектрического покрытия и мер удельной электрической проводимости. Приведен алгоритм калибровки сигналов реального вихретокового преобразователя, применяемый для валидации конечно-элементной модели.
Ключевые слова: Ключевые слова: вихретоковый, толщиномер покрытий, двухмерная градуировка, конечно-элементная модель.
Syasko M. V., Soloviev I. P., Solomenchuk P. V.
IMPROVING THE ACCURACY OF FINITE ELEMENT MODELING OF A HIGH-FREQUENCY EDDY CURRENT PROBE
(pp. 4-17)
Abstract. The paper considers the issues of finite element modeling of an eddy current probe designed to measure the thickness of a dielectric coating on an electrically conductive non-magnetic base metal. The quality criteria of the model are formulated and the requirements for them are presented: the precision and error of calculating the signals of the finite element model of an eddy current probe should not exceed ±(0.001h + 0.1) microns when the thickness h of the coating changes. To achieve this task, an analysis of the parameters affecting precision and error was carried out, the criteria for their assessment were justified and an approach to the problem of increasing the frequency of the finite element grid in critical places of the finite element model was formulated. To confirm the achieved characteristics, a real eddy current probe was manufactured, its characteristics were evaluated using a coating thickness simulator machine and measures of specific electrical conductivity. An algorithm for calibrating the signals of a real eddy current probe is presented, which is used to validate a finite element model.
Keywords: eddy-current, thickness gauge, two-dimensional graduation, finite-element model.
М. В. Сясько, И. П. Соловьев (Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
П. В. Соломенчук (ООО «Константа», Санкт-Петербург, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
M. V. Syasko, I. P. Soloviev (St. Petersburg State University, St. Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
,
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
P. V. Solomenchuk (JSC “CONSTANTA”, St. Petersburg, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. ГОСТ Р ИСО 2360‒2021. Неэлектропроводящие покрытия на немагнитных электропроводящих металлических основаниях. Измерение толщины покрытия. Амплитудный вихретоковый метод. М.: Стандартинформ, 2021. 35 с.
2. Сясько В. А., Голубев С. С., Потапов А. И., Смирнова Н. И. Методы и средства электромагнитной толщинометрии покрытий металлических изделий // Контроль. Диагностика. 2017. № 12. С. 10 ‒ 17. DOI: 10.14489/td.2017.12.pp.010-017. EDN YNIIKU
3. Syasko M., Solomenchuk P., Soloviev I., Ampilova N. A Technique for Multi-Parameter Signal Processing of an Eddy-Current Probe for Measuring the Thickness of Non-Conductive Coatings on Non-Magnetic Electrically Conductive Base Metals // Appl. Sci. 2023. V. 13, No. 8. P. 5144. DOI: 10.3390/app13085144
4. ГОСТ Р 8.637‒2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Датчики интеллектуальные и системы измерительные интеллектуальные. Основные термины и определения. М.: Стандартинформ, 2010. 12 с.
5. Сясько В. А. NDE 4.0. Итог десятилетия // Территория NDT. 2022. № 4. С. 30 – 42.
6. Syasko V., Solomenchuk P. Review of the Current Development Status of Intelligent Electromagnetic Sensors (ies) for Automatically Measuring the Thickness of all Types of Coatings in Production. Analyses of Construction Principles, Standardization and Metrological Support // 17 th International Symposium on Nondestructive Characterization of Material. Zurich, 14 ‒ 17 aug. 2023. Zurich, 2023.
7. Сясько В. А. Измерение толщины неферромагнитных металлических покрытий на изделиях из цветных металлов с использованием вихретокового частотного метода // Дефектоскопия. 2010. № 12. С. 39 ‒ 48. EDN NQVXWJ.
8. ГОСТ Р 55611‒2013. Контроль неразрушающий вихретоковый. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2019. 10 с.
9. ГОСТ Р ИСО 12718‒2009. Контроль неразрушающий. Контроль вихретоковый. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2019. 119 с.
10. Ansoft Maxwell 3D Field Simulator v11 User’s Guide. USA, Pittsburg PA: Ansoft corporation, 2006. 675 р.
11. РМГ 29‒2013. Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология. Основные термины и определения. М.: Стандартинформ, 2014. 83 с.
12. Сясько В. А., Голубев С. С., Смородинский Я. Г. и др. Измерение магнитной проницаемости монолитных кольцевых мер в переменном магнитном поле // Дефектоскопия. 2019. № 11. С. 45 ‒ 51. DOI: 10.1134/S0130308219110058. EDN ATMOXR
13. Меры удельной электрической проводимости СО-230: Описание типа средства измерения. № по Госреестру 63172-16.
1. Non-electrically conductive coatings on non-magnetic electrically conductive metal substrates. Measuring coating thickness. Amplitude eddy current method. (2021). National standard No. GOST R ISO 2360‒2021. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
2. Syasko V. A., Golubev S. S., Potapov A. I., Smirnova N. I. (2017). Methods and means of electromagnetic thickness gauging of coatings on metallic products. Kontrol'. Diagnostika, (12), 10 ‒ 17. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2017.12.pp.010-017. EDN YNIIKU
3. Syasko M., Solomenchuk P., Soloviev I., Ampilova N. (2023). A Technique for Multi-Parameter Signal Processing of an Eddy-Current Probe for Measuring the Thickness of Non-Conductive Coatings on Non-Magnetic Electrically Conductive Base Metals. Applied Sciences, 13(8). DOI: https://doi.org/10.3390/app13085144
4. State system for ensuring the uniformity of measurements. Intelligent sensors and intelligent measuring systems. Basic terms and definitions. (2010). Ru Standard No. GOST R 8.637‒2009. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
5. Syasko V. A. (2022). NDE 4.0. Summary of the decade. Territoriya NDT, (4), 30 – 42. [in Russian language]
6. Syasko V., Solomenchuk P. (2023). Review of the Current Development Status of Intelligent Electromagnetic Sensors (ies) for Automatically Measuring the Thickness of all Types of Coatings in Production. Analyses of Construction Principles, Standardization and Metrological Support. 17 th International Symposium on Nondestructive Characterization of Material. Zurich.
7. Syasko V. A. (2010). Measuring the thickness of non-ferromagnetic metal coatings on non-ferrous metal products using the eddy current frequency method. Defektoskopiya, (12), 39 ‒ 48. [in Russian language] EDN NQVXWJ.
8. Non-destructive eddy current testing. Terms and Definitions. (2019). Ru Standard No. GOST R 55611‒2013. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
9. Non-destructive testing. Eddy current testing. Terms and Definitions. (2019). National standard No. GOST R ISO 12718‒2009. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
10. Ansoft Maxwell (2006). 3D Field Simulator v11 User’s Guide. Pittsburg PA: Ansoft corporation.
11. State system for ensuring the uniformity of measurements. Metrology. Basic terms and definitions. (2014). Interstate standardization No. RMG 29‒2013. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
12. Syasko V. A., Golubev S. S., Smorodinskiy Ya. G. et al. (2019). Measuring the magnetic permeability of monolithic ring gauges in an alternating magnetic field. Defektoskopiya, (11), 45 ‒ 51. [in Russian language] DOI: 10.1134/S0130308219110058. EDN ATMOXR
13. Measures of electrical conductivity SO-230: Description of the type of measuring instrument. State Register No. 63172-16. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2024.06.pp.004-017
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2024.06.pp.004-017
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»