Прибор для измерения электропроводности металлов

Обновлено: 04.10.2024

Измеритель электропроводности металлов вихретоковый SIGMATEST 2.069 (далее -измеритель) предназначен для измерений удельной электрической проводимости металлов.

Информация по Госреестру

Основные данные
Номер по Госреестру	70864-18
Наименование	Измеритель электропроводности металлов вихретоковый
Модель	SIGMATEST 2.069
Межповерочный интервал / Периодичность поверки	1 год
Страна-производитель	СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ
Срок свидетельства (Или заводской номер)	зав.№ 915

Производитель / Заявитель

Фирма "Foerster Instruments Incorporated", США

Назначение

Описание

Принцип действия измерителя основан на методе вихревых токов, при котором измеряются потери, вносимые вихревыми токами в металле, связанные с его электропроводностью.

Конструктивно измеритель размещается в герметичном ударопрочном пластиковом корпусе, который включает в себя жидкокристаллический дисплей, панель управления, батарейный отсек и разъёмы для подключения датчика электропроводности, принтера или персонального компьютера (интерфейс RS232).

Датчик электропроводности диаметром 8 мм аксиальный, одноконечный имеющий фиксированный измерительный элемент.

Электропитание измерителя осуществляется от встроенного никель-кадмиевого аккумулятора или от сети переменного тока через адаптер.

Общий вид измерителя, схема пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунке 1.

Программное обеспечение

Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) измерителя указаны в таблице 1.

Уровень защиты программного обеспечения измерителя «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Таблица 1 - Идентификационные данные ПО

Идентификационные данные (признаки)

Идентификационное наименование ПО

Номер версии (идентификационный номер) ПО

Цифровой идентификатор ПО

Технические характеристики

Таблица 2 - Основные метрологические характеристики

Диапазон измерений удельной электрической проводимости, МСм/м

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений, %

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Частота испытательного сигнала, кГц

60, 120, 240, 480, 960

- от NiCad аккумулятора, В

- через адаптер от сети питания, В при частоте, Гц

от 100 до 240 от 47 до 63

Потребляемая электрическая мощность, Вт, не более

Габаритные размеры, мм, не более:

Масса, кг, не более

- температура окружающей среды, °С

- относительная влажность воздуха при температуре +25 °С, %, не более

Средняя наработка на отказ, ч, не менее

Средний срок службы, лет, не менее

Знак утверждения типа

наносится фотохимическим или механическим способом на лицевую панель измерителя и типографским способом на титульный лист паспорта.

Прибор для измерения электропроводности металлов

Измеритель электропроводности Константа К6 применяется для измерения удельной электропроводности изделий из неферромагнитных металлов и их сплавов. Прибор сделан в России, внесен в госреестр РФ (описание типа средства измерения). Гарантия - 1 год. Малые габариты прибора, а также возможность быстрого определения электропроводности позволяют использовать прибор для следующих целей:

приемка деталей у поставщиков с определением соответствия марки материала изделий даже под лакокрасочным покрытием;
оперативная сортировка заготовок по маркам материалов, используя соответствующие таблицы значений электропроводности различных алюминиевых сплавов, бронзы, медных сплавов, титановых сплавов и так далее;
определение соответствия марок материалов различных деталей требуемым маркам по нормативной документации при инспекции изделий и объектов;
контроль за техпроцессом закалки материалов (алюминиевые и другие сплавы). По таблицам соответствия степени закалки и электропроводности данной марки материала можно однозначно определить, что деталь недокалена или перекалена;
определение изменения прочностных свойств деталей изделия в результате термоудара с помощью определения изменения электропроводности материала детали.

Из отличительных особенностей измерителя электропроводности Константа К6 можно выделить следующие:

работа во всем рабочем диапазоне одним преобразователем ФД2 (ПФ-ИЭ-6э);
отстройка от влияния зазора между преобразователем и объектом контроля позволяет измерять электропроводность через лакокрасочные покрытия переменной толщины;
малые габариты, удобство и простота в работе;
широкий набор преобразователей позволяет решать большинство задач измерения электропроводности;
возможность сохранения результатов контроля в памяти прибора с последующей передачей в ПК по каналу USB для хранения, статистической обработки и документирования с использованием программы Constanta-Data.

Технические характеристики заявленные производителем измерителя электропроводности Константа К6 приведены в таблице >

* Метрологические характеристики измерителя электропроводности Константа К6 определяются типом подключенного преобразователя.

Технические характеристики преобразователей для измерителя электропроводности Константа К6 приведены в следующей таблице

* — 3% в диапазоне от 5 до 59 МСм/м, 7% в диапазоне от 0,5 до 5 МСм/м
** – 10% в диапазоне от 0,1 до 1 МСм/м, 15% в диапазоне от 0,01 до 0,1 МСм/м
*** – 10% в диапазоне от 0,005 до 0,02 МСм/м, 15% в диапазоне от 0,02 до 0,1 МСм/м

Комплект поставки измерителя электропроводности Константа К6

электронный блок с одним преобразователем на выбор,
сменные защитные колпачки (если они предусмотрены конструкцией),
аккумуляторы ААА (4 шт.),
зарядное устройство,
кабель связи с ПК по интерфейсу USB,
компакт-диск с драйверами и программой Constanta-Data,
руководство по эксплуатации,
методика поверки,
кейс для хранения и транспортировки.

В качестве тестовых эталонов измеритель электропроводности Константа К6 может комплектоваться образцами удельной электрической проводимости CO-220 или CO-230. Комплекты мер предназначены для поверки и калибровки измерителей удельной электрической проводимости цветных металлов и сплавов.

Купить измеритель электропроводности Константа К6 можно по официальной цене производителя указанной в прайс-листе. Цена прибора Константа ИП1 указана с учетом НДС. Смотрите так же разделы: Электрический контроль, Электроискровые дефектоскопы, Аттестация специалистов по электрическому контролю.

Измеритель электропроводности Константа К6 можно купить с доставкой до двери или до терминалов транспортной компании в следующих городах: Москва, Санкт-Петербург, Екатеринбург, Саратов. Амурск, Ангарск, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Бийск, Брянск, Воронеж, Великий Новгород, Владивосток, Владикавказ, Владимир, Волгоград, Волгодонск, Вологда, Иваново, Ижевск, Йошкар-Ола, Казань, Калининград, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Магадан, Магнитогорск, Мурманск, Муром, Набережные Челны, Нальчик, Новокузнецк, Нарьян-Мар, Новороссийск, Новосибирск, Нефтекамск, Нефтеюганск, Новочеркасск, Нижнекамск, Норильск, Нижний Новгород, Обнинск, Омск, Орёл, Оренбург, Оха, Пенза, Пермь, Петрозаводск, Петропавловск-Камчатский, Псков, Ржев, Ростов, Рязань, Самара, Саранск, Смоленск, Сочи, Сыктывкар, Таганрог, Тамбов, Тверь, Тобольск, Тольятти, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Ханты-Мансийск, Чебоксары, Челябинск, Череповец, Элиста, Ярославль и другие города, кроме того, в Республике Крым. А также Республики Казахстан, Белоруссия и другие страны СНГ.

Измерение удельной электрической проводимости цветных металлов, приборы и средства метрологического обеспечения

Измерение удельной электрической проводимости (УЭП) цветных металлов необходимо, например, для контроля параметров термообработки алюминиевых сплавов, для контроля качества поставляемой меди при производстве крупных электрическим машин и т. д. Целью статьи является описание особенностей вихретоковых измерителей УЭП, с точки зрения обеспечения достоверности измерений, и средств метрологического обеспечения измерений УЭП.

В государственном реестре средств измерений РФ внесены 4 актуальные записи о вихретоковых измерителях УЭП: Константа К6, Sigmascope SMP10, ВЭ-27НЦ, Вихрь-АМ. Особенностью измерителей УЭП ВЭ-27НЦ и Вихрь-АМ является алгоритм запуска, подразумевающий стартовую калибровку на образцах УЭП. При этом следует учитывать температуру измерителей и образцов УЭП при включении приборов.

Особенностью измерителя УЭП Sigmascope SMP10 является встроенный датчик температуры, позволяющий компенсировать изменение УЭП объекта контроля при изменении его температуры по встроенному алгоритму. При этом следует учитывать, что температурные коэффициенты УЭП сплавов различных групп различаются и не могут быть вычислены на основании значения их УЭП. Особенностью измерителя УЭП «КОНСТАНТА К6» является наличие большого количества узко специализированных преобразователей, решающих определенные задачи измерения УЭП.

В мире существуют два первичных эталона УЭП: NIST national standard (USA) и NPL AC conductivity standard (UK). К этим эталонам обеспечивается прослеживаемость большинства зарубежных мер УЭП, присвоение значения мерам осуществляется с применением вихретокового фазового метода. В РФ выпускаются меры УЭП СО-230, особенностью которых является способ присвоения значения мерам, основанный на теореме ван-дер-Пау. Обеспечивается прослеживаемость мер к первичным эталонам электрического сопротивления и длины.

Выводы: Для обеспечения достоверности измерения УЭП с применением вихретоковых измерителей следует учитывать, помимо прочих, описанные особенности их конструкции и алгоритмов работы. Для проведения поверки вихретоковых измерителей УЭП следует применять меры УЭП СО-230, конструкция которых обеспечивает предел основной относительной погрешности мер на уровне ± 1 %, а также прослеживаемость к первичным эталонам электрического сопротивления и длины без использования первичного эталона УЭП.

Удельная электрическая проводимость (УЭП) цветных металлов связана со многими физическими параметрами конструкционных материалов. К примеру, параметры термообработки алюминиевых сплавов возможно контролировать по значению УЭП [1]. Помимо этого, УЭП является важным параметром материалов для электротехнической промышленности. Так, применение некачественной меди при изготовлении крупных электрических машин может существенно ухудшить их характеристики и явиться причиной аварийности. Измерение УЭП меди для токоведущих компонентов при входном контроле позволяет не допустить поставку некачественного металла на производство.

Для измерения УЭП в промышленности применяются приборы, реализующие контактные [2, 3] и бесконтактные [4, 5, 6] методы измерения. Широкое распространение получили вихретоковые средства измерения (СИ). Это связано с возможностью проведения измерений без необходимости обеспечения электрического контакта с поверхностью объекта контроля, отсутствием следов на поверхности объекта контроля после проведения измерений и малым временем измерений.

В Государственном реестре СИ в настоящее время записаны 4 типа СИ УЭП, актуальных на рынке РФ [7]: Константа К6, Sigmascope SMP10 , ВЭ-27НЦ, Вихрь-АМ (рис. 1).

Представленные измерители УЭП по применяемым алгоритмам настройки (калибровки) и измерений можно условно разделить на две группы: измерители, при включении которых необходимо производить юстировку на образцах УЭП встроенных в корпус прибора (ВЭ-27НЦ, Вихрь-АМ) [8, 9] и не требующие проведение такой процедуры при включении (Константа К6, Sigmascope SMP10). Это позволяет компенсировать погрешность измерения, вызванную дрейфом параметров компонентов измерителя УЭП. При этом следует контролировать температуру образцов УЭП, на которых производится его юстировка. Их температура должна соответствовать температуре, при которой нормируется значение УЭП объекта контроля. Приборы второй группы такой процедуры не требуют, после включения они сразу готовы к работе.

Особенностью прибора Sigmascope SMP10 является возможность измерения УЭП на различных частотах тока возбуждения, что позволяет применять его при измерении УЭП одним и тем же широкозахватным вихретоковым преобразователем (ВТП) как тонких листов на высокой частоте тока возбуждения, так и толстостенных объектов с грубой, шероховатой поверхностью на низкой частоте тока возбуждения. Помимо этого, Sigmascope SMP10 может быть укомплектован ВТП со встроенным датчиком температуры, рис. 2, (а), что в некоторых случаях позволяет компенсировать влияние температуры объекта контроля на результат измерения [10]. При проведении измерений УЭП с автоматической компенсацией температуры материала объекта контроля следует учитывать, что значение температурного коэффициента УЭП различных металлов зависит не только от значения их УЭП, но и от того, к какой группе сплавов относится материал объекта контроля. Для уменьшения дополнительной погрешности измерения, следует либо самостоятельно учитывать действительное значение температурного коэффициента УЭП измеряемого материала основываясь на показаниях встроенного датчика температуры, либо использовать алгоритмы автоматической компенсации, реализованные в программном обеспечении прибора, проведя предварительные испытания, подтверждающие эффективность предлагаемых алгоритмов при измерении УЭП контролируемых сплавов. В противном случае, различия действительных значений температурных коэффициентов измеряемых материалов и вычисленных по заложенному в прибор алгоритму могут привести к возникновению недопустимой дополнительной погрешности измерения УЭП.

Особенностью прибора Константа К6 является широкий набор преобразователей, оптимизированных для решения различных задач измерения УЭП. Прибор может поставляться как с широкозахватными ВТП, рис. 2, (б) так и с высоколокальными высокочастотными ВТП рис. 2, (в), позволяющими измерять УЭП листов толщиной от 0,4 мм и более при диаметре зоны измерения 4 мм [11].

Следует отметить, что общей для всех вихретоковых измерителей УЭП особенностью является то, что они не позволяют проводить измерение УЭП ферроманитных металлов и сплавов, к которым относятся не только конструкционные стали, но и слабомагнитные металлы, такие как аустенитные стали и железистые бронзы. При измерении УЭП слабомагнитных металлов показания вихретоковых измерителей УЭП будут занижены [12], например при измерении УЭП аустенитной стали 12Х18Н10Т показания вихретоковых измерителей будут занижены на 2-40 %, в зависимости от содержания ферритной фазы в сплаве, а так же от частоты тока возбуждения и некоторых конструктивных особенностей ВТП.

Важным элементом метрологического обеспечения измерений УЭП являются меры УЭП. Они необходимы для заводской градуировки, калибровки в процессе эксплуатации, а также первичной и периодической поверок измерителей УЭП.

NIST national standard (USA). Эталон создан в Boeing metrology lab, ранее назывался «NBS traceable Boeing Industries standard» (рис. 3). Эталон представляет собой комплект мер УЭП, изготовленных в виде металлических прутков квадратного сечения. Удельная электрическая проводимость мер определена с помощью моста постоянного тока в соответствии с [13].
NPL AC conductivity standard (UK) (рис. 4). Эталон создан в National physic laboratory UK. Эталон представляет собой комплект мер УЭП, выполненных в виде прямоугольных пластин, изготовленных их металлических дисков, УЭП которых определена с помощью моста переменного тока на частоте 60 кГц [14].

К этим двум эталонам обеспечивается прослеживаемость большинства зарубежных мер УЭП. Меры УЭП компаний Centurion, Zetec обеспечивают прослеживаемость к NIST national standard, меры УЭП компаний EtherNDE, General Electric обеспечивают прослеживаемость к NPL national standard (рис 5). Заявленная основная относительная допускаемая погрешность мер варьируется в диапазоне от ±1 % до ±1,2 %. Передача значения УЭП от эталонов к мерам производится в соответствии с соответствующими цепями метрологической прослеживаемости с применением вихретокового фазового метода [15, 16].

В РФ выпускаются меры удельной электрической проводимости СО-230 (рис 6). Особенностью мер СО-230 является метод измерения их удельной электрической проводимости. В отличие от выпускаемых зарубежных мер и отечественных стандартных образцов УЭП ГСО, определение значения УЭП меры производится не путем сравнения их УЭП со значением эталонных мер вихретоковым фазовым методом, а путем измерений характеристик меры электрическим методом на постоянном токе с дальнейшим вычислением значения УЭП каждой меры.

Метод измерения УЭП мер основан на теореме ван-дер-Пау , устанавливающей соотношения для перекрестных сопротивлений плоского электропроводящего образца [17]. Метод ван-дер-Пау является вариантом четырехзондового метода измерения электрического сопротивления. Как и любой другой четырехзондовый метод, метод ван-дер-Пау чувствителен к размерам и к качеству электрических контактов. Для устранения этой проблемы применена специальная форма электрических контактов меры, а точнее специальная форма перемычек между электрическим контактом и рабочей областью меры, обоснованная теоретически [18, 19]. Результаты моделирования и расчетов показывают, что для обеспечения корректных измерений (устранения влияния формы и ширины контактов) оптимальной является конструкция основания меры, представленная на рис. 7.

При измерении источник тока, амперметр и вольтметр подключаются по приведенной схеме, рис. 8.

Ток I12 от контакта 1 последовательно протекает через перешеек меры, образованный фигурными пропилами, рабочую область и второй перешеек к контакту 2 (рис. 7). Падение напряжения U34 измеряется на противоположных контактах меры (в данном случае, 3 и 4). Измерения Iхх и Uхх осуществляются четыре раза с последовательным переключением элементов схемы по контактам на один шаг. По результатам четырех измерений, в соответствии с [17], вычисляется УЭП по формуле:

где – среднее значение толщины меры, Ixx – сила тока, измеренная при подключении амперметра и источника тока к соответствующим контактам меры, Uxx – напряжение, измеренное при подключении вольтметра к соответствующим контактам меры.

В отличие от зарубежных мер УЭП и отечественных образцов УЭП ГСО, при проведении поверки мер УЭП СО-230 не используются уникальные эталоны УЭП. При этом обеспечены предел основной относительной погрешности мер УЭП СО-230 ± 1 % и прослеживаемость к государственным первичным эталонам единицы электрического сопротивления и единицы длины. Меры удельной электрической проводимости СО-230 внесены в Государственный реестр средств измерений под № 63172-16 [20]. Меры выпускаются серийно в ООО «КОНСТАНТА», поверка мер осуществляется в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева».

Меры УЭП применяются для проверки работоспособности, настройки (калибровки), первичной и периодической поверки практически всех представленных в РФ вихретоковых измерителей УЭП, таких как «Константа К6», Sigmatest, Sigmascope, ВЭ-17НЦ/5, ВЭ-26НП, ВЭ-27НЦ, ВЭ-47НЦ, ВЭ-57НЦ, «Вихрь-АМ», приборов экспресс-анализа металлов, дефектоскопов и других средств измерения.

Измерители электропроводности металлов вихретоковые SIGMASCOPE SMP10

Измерители электропроводности металлов вихретоковые SIGMASCOPE SMP10 (далее -измерители) предназначены для измерений удельной электрической проводимости цветных металлов.

Основные данные
Номер по Госреестру	71105-18
Наименование	Измерители электропроводности металлов вихретоковые
Модель	SIGMASCOPE SMP10
Межповерочный интервал / Периодичность поверки	1 год
Страна-производитель	ГЕРМАНИЯ
Срок свидетельства (Или заводской номер)	на 2 шт. с зав.№ SN070003105, SN080005042

Фирма "Helmut Fischer GmbH + Co. KG", Германия

Принцип действия измерителей основан на методе вихревых токов, при котором измеряются потери, вносимые вихревыми токами в металле, связанные с его электропроводностью.

Конструктивно измерители размещаются в герметичном ударопрочном пластиковом корпусе. Корпус измерителей включает в себя жидкокристаллический дисплей, панель управления, батарейный отсек и разъёмы для подключения датчика электропроводности, принтера или персонального компьютера (интерфейс RS232).

Датчик электропроводности диаметром 14 мм аксиальный, одноконечный с фиксированным измерительным элементом.

Электропитание измерителей осуществляется от встроенного никель-кадмиевого аккумулятора или от сети переменного тока через адаптер.

Общий вид измерителей, схема пломбировки от несанкционированного доступа представлены на рисунке 1.

Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) измерителей приведены в таблице 1.

Уровень защиты программного обеспечения «средний» в соответствии с Р 50.2.077-2014.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерений удельной электрической проводимости, %

наносится фотохимическим или механическим способом на лицевую панель измерителей и типографским способом на титульный лист руководства.

Читайте также: