Анотація до роботи:

Себко В.В. Електромагнітні методи і пристрої для сумісного визначення магнітних, електричних, геометричних параметрів та температури провідних виробів (Теорія і розробки). – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2005.

Дисертацію присвячено о актуальним питанням створення електромагнітних методів і реалізуючих їх пристроїв для сумісного визначення магнітної проникності _r, питомої електропровідності s, геометричних параметрів (радіусу а циліндричних виробів, товщини стінки d труби та інші величини), а також температури t виробів широкого асортименту. При цьому величини _r, s, геометричні параметри і t визначаються в одній і тій же зоні контролю і одним і тим же перетворювачем. Одночасне визначення, поряд з електромагнітними параметрами, температури обумовлено тим, що магнітна проникність і електропровідність є температурозалежними величинами. Існуючі методи вимірювання температури виробів мають великі похибки, оскільки між чутливим елементом відомого перетворювача завжди є діелектричний тонкий шар. Електромагнітний метод вимірювання температури дозволяє її вимірювати безконтактно і не тільки на поверхні виробу, але і всередині його. На основі розробленої теорії багатопараметрових вимірювань були визначені універсальні функції перетворювання, які дали можливість створити електромагнітні методи і перетворювачі для одночасного визначення магнітного, електричного, геометричного параметрів і температури циліндричних (труб, стержнів) і плоских (пластин, стрічок) виробів. Розглянуто такі електромагнітні безконтактні методи на основі постійної частоти магнітного поля; постійної фази ЕРС перетворювача, на основі екстремуму вносимої ЕРС, диференційний метод; амплітудно-фазовий, резистивно-індуктивний (контактний метод). Розглянуто статичні і динамічні характеристики трансформаторного, параметричного і контактного електромагнітних перетворювачів.

В дисертації створено теоретичні узагальненні і нові рішення наукової проблеми, які полягають в розробці електромагнітних методів (контактних, безконтактних) і реалізуючих їх перетворювачів в системах контролю для одночасного визначення магнітної проникності, питомої електричної провідності, геометричних параметрів і температури провідних виробів широкого асортименту, при цьому вказані параметри визначаються в одній і тій же зоні контролю одним і тим же перетворювачем. В рамках цієї проблеми розглянуто електромагнітні перетворювачі різних типів, їх метрологічні та динамічні характеристики.

Основні результати роботи:

1. Створено теорію роботи безконтактного багатопараметрового трансформаторного перетворювача ТЕМП з трубчастим і суцільним виробами.

2. На основі цієї теорії за допомогою знайдених універсальних функцій перетворювання розроблено безконтактні багатопараметрові електромагнітні методи сумісного визначення магнітних, електричних, геометричних параметрів і температури трубчастих і суцільних циліндричних виробів широкого асортименту.

3. Вияснено вплив температури на одночасне змінення магнітної проникності _r і питомого електричного опору r циліндричного виробу. Показано, що температура здійснює більш сильний вплив на величину r , ніж на _r (приблизно в 3 рази).

4. Розроблено методики розрахунків очікуваних значень компонентів сигналів трансформаторного, параметричного електромагнітних (безконтактних і контактних) перетворювачів. Методики дозволяють визначити раціональний за похибками режими роботи перетворювачів і визначити межи змінення сигналів перетворювача.

5. Створено диференційні електромагнітні ТЕМП для сумісного визначення магнітних, електричних, геометричних параметрів і температури циліндричних виробів, ці методи дозволяють суттєво збільшувати роздрібнювальну здатність (тобто чутливість) перетворювачів до параметрів виробів.

6. Розроблено амплітудно-фазовий безконтактний метод і ТЕМП температури циліндричних виробів в діапазоні (20 180 ⁰С).

7. Отримано співвідношення, які описують роботу безконтактного параметричного електромагнітного перетворювача ПЕМП і на основі співвідношень розроблено метод сумісного визначення магнітного _r, електричного s, геометричного параметрів і температури циліндричного виробу (в діапазоні вимірювання _r від 1 до 500; s від 0,13 10 ⁷ до 6,3 10 ⁷ См/м; радіусу а від 1 до 19 мм, температури від 20 до 180 ⁰С.

8. Розглянуто схеми включення ТЕМП, ПЕМП, розглянуто шляхи їх удосконалення на основі використання пристроїв компенсації ефектів повітряної щілини між виробом і намагнічувальній в ПЕМП і вимірювальній в ТЕМП обмотками перетворювачів.

9. Створено теоретичні основи роботи контактного електромагнітного перетворювача КОНЕМП для сумісного визначення магнітних, електричних параметрів і температури циліндричних виробів; на основі вказаної теорії створено багатопараметрові електромагнітні методи вимірювання.

10. Розроблено контактний електромагнітний резистивно-індуктивний метод сумісного визначення багатьох параметрів циліндричних виробі. Показано позитивні якості контактного метода.

11. Створено основи загальної теорії похибок багатопараметрових вимірювань магнітних, електричних, геометричних величин і температури циліндричних виробів за допомогою ТЕМП, ПЕМП, КОНЕМП, Показано, що відносні похибки вимірювання величин _r, r, а і t для вказаних перетворювачів не перевершує 1 %; 1,5 %, 2 % і 2,5-3 %. відповідно. Оцінка достовірності контролю електропровідності s, котра проводилася за відомою методикою, показала, що ризик заказника R_з =1,2 %, а ризик виконавця R_вик=1,6 %. Це визначає, що у випадку ризику заказника з 100 виробів тільки 1 може бути відхилено, в той час як значення ризику виконавця показує, що 2 вироби з 100 може бути невикористані для подальшої роботи. Звідси другий варіант (R_вик=1,6 %) може бути прийнятим за основу, як більш жорсткий, щоб це не привело до з'явлення додаткового браку.

12. Одержано точні і наближені співвідношення для сумісного визначення відносних похибок багатьох параметрів виробів.

13. Розраховано динамічні характеристики електромагнітного перетворювача з виробом, що нагрівається, при різних варіантах змінення температури зовнішнього по відношенню до виробу повітряного середовища. Наведено випадки змінення температури зовнішнього середовища стрибком, періодично і в загальному випадку.

14. Розроблено методику розрахунків постійних часу безконтактного ПЕМП і контактного перетворювача КОНЕМП з намагнічувальними циліндричними виробами. Показано, що постійні часу перетворювачів суттєво менше ніж постійні часу процесу нагріву виробу.

15. Розглянуто шляхи розширення функціональних і технічних можливостей багатопараметрових методів і перетворювачів у напрямку спрощення процесу вимірювання багатьох параметрів провідної пластини за допомогою застосування екстремального електромагнітного методу, використання поперечного по відношенню до виробу зондуючого змінного магнітного поля; визначення, поряд з електромагнітними параметрами циліндричного виробу, ще і втрат потужності всередині його.

16. Створено алгоритм і функціональна схема автоматизованої системи контролю електромагнітних параметрів провідних виробів; система дозволяє не тільки вимірювати магнітні, електричні параметри і температуру, але і визначати похибки вимірювання багатьох параметрів, установлювати раціональні за похибками вимірювання режими роботи перетворювача, а також проводити обробку багаторазових вимірювань.

17. Розробки дисертації були впроваджені на заводі "Електромашина" (м. Харків), на заводі "Південкабель" (м. Харків), у Харківському державному центрі стандартизації, метрології й сертифікації, а також у навчальному процесі на кафедрі приладів і методів неруйнівного контролю НТУ "ХПІ".

Публікації автора:

1. Себко В.П., Себко В.В. Вихретоковые методы и преобразователи для определения температуры изделий и сред // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. – 1999. – Вып.24. – С.10–16.

Здобувач одержав співвідношення для визначення температури циліндричного і плоского виробів електромагнітним методом.

2. Себко В.В., Себко В.П, Горкунов Б.М., Багмет О.Л. Бесконтактное определение температуры проводящих изделий электромагнитным методом // Український метрологічний журнал. – Харків. – 1999. – Вип.3. – С.28–31.

Здобувач запропонував використання електромагнітного методу для вимірювання температури циліндричних виробів і показав достоїнства такого методу.

3. Себко В.В., Себко В.П., Салем Ханна Мадаин. Погрешности определения потерь мощности в сплошных изделиях, используемых в переменных магнитных поля // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – Харьков: ХГПУ. - 1999. – Вып.64. – С.111–114.

Здобувач обгрунтував методику розрахунків відносних похибок вимірювання електромагнітних параметрів і втрат потужності в циліндричних виробах і зразках.

4. Себко В.В. Бесконтактный амплитудно–фазовый электромагнитный преобразователь температуры цилиндрических изделий // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.– Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып.102. – С.101–104.

5. Себко В.В., Себко В.П., Москаленко О.И. Определение компонентов сигналов контактного вихретокового преобразователя температуры // Вестник Харьковского государственного политехнического университета.– Харьков: ХГПУ. - 2000. – Вып.92. – С.59–63.

Здобувачем створено алгоритм розрахункових операцій для визначення компонентів сигналів контактного електромагнітного перетворювача і проведено конкретні розрахунки.

6. Себко В.В. Комплексное определение диаметра и температуры цилиндрического изделия// Український метрологічний журнал. – Харків. –2001. –Вип. 1. – С.23–26.

7. Себко В.В. К расчёту электрических постоянных времён вихретокового проходного преобразователя // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2001. – Вип.5. – С.137–140.

8. Себко В.В. Динамические характеристики теплового преобразователя с нагреваемым цилиндрическим изделием // Технічна електродинаміка. - Київ: Ін-т електродинаміки НАНУ. – 2001. – Тем. випуск, Ч.ІІІ. - С.108–113.

9. Себко В.В. Комплексный электромагнитный метод и преобразователь для совместного измерения диаметра, удельного электрического сопротивления и температуры цилиндрического изделия // Інтегровані технології та енергозбереження. - Харків: НТУ"ХПІ". – 2002. – № 1. – С.123–129.

10. Себко В.В. Контактный электромагнитный метод определения магнитной проницаемости, удельного электрического сопротивления и температуры цилиндрического изделия // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – Вип.7. - С.152–157.

11. Себко В.В. Погрешности совместного измерения радиуса, электропроводности и температуры цилиндрического проводящего изделия // Український метрологічний журнал. – Харків. –2002. – Вип.2. – С.26–30.

12. Себко В.В. К расчету ожидаемых значений компонентов сигналов экстремального трансформаторного электромагнитного преобразователя // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". –2002. – Вип. 12. Т.1. – С.275–277.

13. Себко В.В. Многофункциональное вихретоковое устройство для совместного измерения радиуса, магнитной проницаемости, удельного электрического сопротивления и температуры цилиндрического проводящего изделия // Технічна електродинаміка. - Київ: Ін-т електродинаміки НАНУ. –2002. – Тем. випуск, Ч.3. – С.101–104.

14. Себко В.В. Экстремальный многопараметровый метод для определения магнитных, электрических, геометрических параметров изделия и его температуры // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". - 2002. – №9. – Т.4. – С.107–114.

15. Себко В.В. К расчету постоянной времени контактного электромагнитного преобразователя // Український метрологічний журнал. – Харків. - 2002. – Вип.3. – С.18–21.

16. Себко В.В. Совместное измерение диаметра, удельного сопротивления и температуры цилиндрического изделия в приближении низких и высоких частот // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ "ХПІ". - 2002. – Вип.3. – С.76–80.

17. Себко В.В. Погрешности совместного измерения диаметра, удельного электрического сопротивления и температуры изделия в продольном магнитном поле // Вісник Східноукраїнського національного університету імені В.Даля. – Луганськ: СНУ. - 2002. – №8[54]. – С.224-228.

18. Себко В.В. Точностные характеристики многопараметрового параметрического преобразователя для измерения магнитных, электрических величин и температуры цилиндрического изделия // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – Вип. 14. – С.102–109.

19. Себко В.В. Комплексный электромагнитный метод определения магнитной проницаемости, электропроводности и температуры трубы, основанный на фиксированной фазе сигнала преобразователя // Інформаційні керуючі системи на залізничному транспорті. – Харків: УДАВТ. - 2002. – №4,5. – С.38–41.

20. Себко В.В. Погрешности одновременного определения магнитной проницаемости, удельного электрического сопротивления и температуры цилиндрического изделия // Український метрологічний журнал. – Харків. –2002. – Вип.4. – С.23–28.

21. Себко В.В. Электромагнитный экстремальный метод совместного определения магнитной проницаемости, электропроводности и температуры проводящей пластины // Інтегровані технології та енергозбереження. – Харків: НТУ "ХПІ". - 2003. – № 1. – С.72–78.

22. Себко В.В. К теории работы электромагнитного преобразователя для совместного определения многих параметров трубчатого изделия // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. – Т.1. – С.43–54.

23. Себко В.В. Варіанти розрахунків похибок вимірювання двох параметрів електромагнітним перетворювачем з виробом // Технічна електродинаміка. - Київ: Ін-т електродинаміки НАНУ. –2003. – Тем. випуск, Ч.3 – С.120–123.

24. Себко В.В. Воздействие температуры на магнитную проницаемость и удельное электрическое сопротивление цилиндрического изделия// Електротехніка і електромеханіка. – Харків. НТУ "ХПІ" – 2003. – №3. – С.44–47.

25. Себко В.В. Бесконтактное определение электрических, геометрических параметров и температуры трубчатых немагнитных изделий // Механіка та машинобудування. – Харків. НТУ "ХПІ" – 2003. – №1. – С.169–176.

26. Себко В.В. Совместное определение радиуса, удельного электрического сопротивления и температуры цилиндрического изделия в дифференциальном варианте // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. – №9. – С.66–74.

27 Себко В.В. Дифференциальный электромагнитный преобразователь для совместного измерения магнитных, геометрических, электрических параметров и температуры // Український метрологічний журнал. – Харків. - 2003. – Вип.3. – С.24–28.

28. Себко В.В., Кузнецов Б.И. Погрешности совместного измерения магнитной проницаемости, удельного электрического сопротивления и температуры изделий контактным переменно–частотным методом // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2004. – № 5.– С. 133–140.

Здобувач запропонував резистивно-індуктивний контактний електромагнітний метод і перетворювач для визначення похибок вимірювання параметрів циліндричного виробу і одержав основні співвідношення.

29. Себко В.В. Бесконтактное определение магнитного, электрического параметров и температуры цилиндрического изделия параметрическим преобразователем // Високі технології в машинобудуванні. – Харків: НТУ "ХПІ". – 2002. – С.345–350.

30. Себко В.В. Функциональная схема автоматизированной системы контроля физических параметров проводящих изделий //Високі технології в машинобудуванні. - Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. – №2. – С.97–102.

31. Себко В.В., Москаленко О.И. К расчёту параметров контактного электромагнитного преобразователя температуры // Наукові праці ІІ–ї Міжнародної науково–технічної конференції "Метрологія і вимірювальна техніка" – Харків. – 1999. – С.49–51.

Здобувачем обґрунтована методика розрахунків параметрів контактного електромагнітного перетворювача температури і визначено алгоритм розрахункових операцій.

32. Себко В.В. Контактный многопараметровый вихретоковый преобразователь на основе резистивно–индуктивного метода // Наукові праці ІІІ–ї Міжнародної науково–технічної конференції "Метрологія і вимірювальна техніка (Метрологія–2002)" – Харків. – 2002. – С.213–217.

33. Себко В.В. Сумісне вимірювання радіусу, питомого електричного опору і температури циліндричного виробу у диференціальному варіанті //Тези доповідей ХІ науково–технічної конференції " Інформаційні технології, наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я". - Харків: НТУ "ХПІ". – 2003. –С.301.

34. Себко В.В., Кузнецов Б.И. Точностные характеристики контактного электромагнитного преобразователя, использующего резистивно–индуктивный метод// Тези доповідей ХІІ Міжнародної науково–практичної конференції "Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я". – Харків: НТУ "ХПІ". – 2004. – С.389.

Здобувачем виконано розрахунки відносних похибок вимірювання магнітного, електричного параметрів і температури циліндричного виробу резистивно-індуктивним контактним методом і наведені числові значення похибок.

35. Себко В.В. "Динамічні характеристики перетворювача температури" з курсів "Датчики автоматизованих систем неруйнівного контролю" і "Теплові методи контролю" (навчально-методичний посібник). - Харків: НТУ "ХПІ". – 2001.- 96 с.