Evaluation of the Magnet Breakaway Force Measurement Accuracy of the NT-800 Sensors for Early Detection of Defects of Their Manufacturing
Another Title
Оценка точности измерения магнитоотрывного усилия датчиками прибора НТ-800 для раннего выявления дефектов их изготовления
Bibliographic entry
Kutsepau, A. Evaluation of the Magnet Breakaway Force Measurement Accuracy of the NT-800 Sensors for Early Detection of Defects of Their Manufacturing = Оценка точности измерения магнитоотрывного усилия датчиками прибора НТ-800 для раннего выявления дефектов их изготовления / A. Kutsepau, A. Kren, Y. Hnutsenka // Приборы и методы измерений. – 2021. – Т. 12, № 3. – С. 230-238.
Abstract
Сontrol of mechanical stresses formed with the deposition of nickel coatings plays an important role in the diagnosis of coatings’ technical condition. Large internal stresses can lead to cracking or flaking of coatings which is completely unacceptable for critical parts and assembly units used, for example, in space technology for which reliability is of paramount importance. An important aspect of internal stresses monitoring is the measurement error of the instruments used. The purpose of this work was to determine the characteristics of the device sensors, which make the assessment of their manufacturing possible at the preliminary stage of the measuring equipment assembling in order to maintain the required accuracy of subsequent measurements. In most cases the measurement error assessment is possible only after the equipment manufacture and calibration. In this paper it is proposed to evaluate the accuracy characteristics of device sensors based on the precision (repeatability and reproducibility) of the primary informative parameter recording. In the case of the NT-800 device that was developed at the Institute of Applied Physics of the National Academy of Sciences of Belarus the effect of precision characteristics deterioration on the eventual measurement error is demonstrated. Determining the precision parameters before establishing correlation dependences between the primary informative parameter and the measured characteristic is proposed in order to reject poorly manufactured sensors and reduce labor costs. In particular, measurements of the magnitude proportional to the magnetic breakaway force were carried out using the NT-800 device with nickel specimens simulating coatings with a thickness of 200 to 700 μm and a rolling value from 0 to 40 %. It was established that in the case of well-made sensors the variation coefficient calculated from the dispersion of repeatability is in the range 0.2–0.6 %, and the variation coefficient calculated from the dispersion of reproducibility does not exceed 0.9 %. In the case of a sensor with the sensitive element parameters worsened, the variation coefficient of repeatability and reproducibility were up by one and a half times. Deterioration of the precision characteristics resulted in significant changes in the readings of the calibrated instrument. Thus the absolute measurement error for a sensor with a poorly made sensitive element turned out to be approximately 3 times higher in the range of 200– 300 MPa than that for a sensor with good precision parameters.
Abstract in another language
Контроль механических напряжений, возникающих при нанесении никелевых покрытий, играет важную роль при диагностике их технического состояния. Большие внутренние напряжения могут приводить к растрескиванию или отслаиванию покрытий, что совершенно недопустимо для ответственных деталей и сборочных единиц, использующихся, например, в космической технике, для которых надёжность имеет первостепенное значение. Важным аспектом контроля внутренних напряжений является погрешность измерений используемых приборов. Целью настоящей работы являлось определение характеристик датчиков приборов, позволяющих оценить качество их изготовления на предварительной стадии сборки измерительной техники, для соблюдения необходимой точности последующих измерений. В большинстве случаев оценка погрешности измерений возможна только после изготовления оборудования и проведения градуировки. В настоящей работе предложено оценивать точностные характеристики датчиков приборов исходя из прецизионности (повторяемости и воспроизводимости) регистрации первичного информативного параметра. На примере прибора «НТ-800», разработанного в Институте прикладной физики Национальной академии наук Беларуси, показано влияние ухудшения характеристик прецизионности датчиков на итоговую погрешность измерений. Предложено определять параметры прецизионности до установления корреляционных зависимостей между первичным информативным параметром и измеряемой характеристикой с целью отбраковки некачественно изготовленных датчиков и снижения трудозатрат. В частности, проведены измерения величины, пропорциональной магнитоотрывному усилию (имеющей корреляционную связь с остаточными напряжениями), прибором НТ-800 на никелевых образцах, имитирующих покрытия, толщиной от 200 до 700 мкм и величиной прокатки от 0 до 40 %. Установлено, что в случае качественно изготовленного первичного преобразователя коэффициент вариации дисперсии повторяемости находится в диапазоне 0,2–0,6 %, а коэффициент вариации, рассчитанный по значениям дисперсии воспроизводимости, не превышает 0,9 %. В случае датчика с ухудшенными параметрами чувствительного элемента коэффициенты вариации повторяемости и воспроизводимости были в 1,5 раза выше. Ухудшение характеристик прецизионности привело к значительному увеличению погрешности измерения остаточных напряжений. Так, абсолютная погрешность измерений напряжений у некачественно изготовленного датчика в диапазоне 200–300 МПа была приблизительно в 3 раза выше, чем у датчика с высокими показателями прецизионности.
View/
Collections
- Т. 12, № 3[12]