CS201889B1

CS201889B1 - Sensor for measuring the thickness of the non-magnetic layer on the support from the ferromagnetic material

Info

Publication number: CS201889B1
Application number: CS868578A
Authority: CS
Inventors: Karel Wagner
Original assignee: Karel Wagner
Priority date: 1978-12-21
Filing date: 1978-12-21
Publication date: 1980-11-28

Description

(54) Čidlo k měření tloušťky nemagnetické vrstvy na podložce z feromagnetického materiálu(54) Sensor for measuring the thickness of a non-magnetic layer on a ferromagnetic substrate

Vynález se týká čidla k měření nemagnetických vrstev, například austenitických návarů, nanesených na základním feromagnetickém materiálu.The invention relates to a sensor for measuring non-magnetic layers, for example austenitic deposits, deposited on a base ferromagnetic material.

V současné době jsou čidla pro měření tlouštěk nemagnetických vrstev magnetickými metodami konstruována buď tak, že mají jeden magnetický nástavec, jejich magnetický obvod je tedy otevřený a magnetický tok se uzavírá rozptylovým polem, nebo je magnetický obvod čidla proveden vo formě podkovy nebo podobného tvaru se dvěma nebo více pólovými nástavci, takže magnetický obvod je uzavřen, magnetický tok prochází měřenou vrstvou pod jedním nástavcem jedním směrem a pod druhým, respektive ostatními nástavci opačným směrem. Jednopólová čidla s otevřeným magnetickým obvodem měří tloušťku v jednom určitém místě, avšak hodí se jen pro měření malých tlouštěk nemagnetických vrstev od několika mikronů do několika málo milimetrů. Pro měření austenitických návarů o tloušťkách 2 až 10 i více milimetrů jsou vhodnější čidla s uzavřeným magnetickým obvodem. Jejich nedostatkem je však skutečnost, že magnetický tok prochází měřenou vrstvou ve dvou nebo více místech, všechna tato místa přispívají k vytváření magnetického odporu obvodu, takže čidlo neudává tloušťku vrstvy v určitém místě, ale průměrnou hodnotu tloušťky ve dvou nebo více místech. Jelikož rozměry čidel pro měření tlouštěk kolem 10 mm jsou dosti značné, nelze obecně předpokládat, že tloušťka vrstvy pod oběma, respektive všemi pólovými nástavci čidla bude stejná. To platí zejména při měření tlouštěk austenitických vrstev vytvořených na varováním, kde na jedné straně je kolísám tloušťky větší než u vrstev nanesených jinou technologií, například plátováním, a na druhé straně rozměry čidel při eventuálním použití stejnosměrné magnetizace jsou podstatně větší. Kromě toho čidla větších rozměrů špatně přiléhají k válcovým stěnám různých poloměrů, čímž vzniká dodatečná chyba měření tloušťky.At present, sensors for measuring the thickness of non-magnetic layers by magnetic methods are either constructed with a single magnetic extension, their magnetic circuit is open and the magnetic flux is closed by a scattering field, or the magnetic circuit of the sensor is in horseshoe or similar shape with two or more pole pieces so that the magnetic circuit is closed, the magnetic flux passes through the measured layer under one piece in one direction and under the other and the other pieces respectively in the opposite direction. Single-pole open-circuit sensors measure thickness at a specific location, but are only suitable for measuring small thicknesses of non-magnetic layers from a few microns to a few millimeters. For measurement of austenitic claddings with thicknesses of 2 to 10 mm or more, closed-circuit sensors are more suitable. However, their drawback is that the magnetic flux passes through the measured layer at two or more locations, all of which contribute to the magnetic resistance of the circuit, so that the sensor does not indicate the layer thickness at a particular location but the average thickness at two or more locations. Since the dimensions of the sensors for measuring thicknesses of about 10 mm are quite large, it cannot generally be assumed that the layer thickness under both or all pole pieces of the sensor will be the same. This is particularly true when measuring the thickness of austenitic layers produced on a warning, where, on the one hand, the thickness fluctuations are greater than those applied by other technologies, such as cladding, and on the other hand the dimensions of the sensors. In addition, larger size sensors do not adhere to the cylindrical walls of different radii, resulting in an additional thickness measurement error.

Uvedené nedostatky odstraňuje řešení podle vynálezu, jehož podstatou je, že jediný měřicí pólový nástavec čidla má v místě přiléhajícím k měřené vrstvě výrazně menší velikost průřezu pro magnetický tok, než alespoň jeden pomocný pólový nástavec,, jímž se magnetický tok uzavírá; při tom měřicí pólový mástavec může být s pomocným pólovým nástavcem, respektive s pomocnými pólovými nástavci spojen otočně čepem, nebo posuvně.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the solution according to the invention, which is based on the fact that a single measuring pole piece of the sensor has a significantly smaller cross-sectional area for the magnetic flux at a point adjacent to the measured layer than at least one auxiliary pole piece. in this case, the measuring pole adapter can be connected to the auxiliary pole piece or to the auxiliary pole piece respectively by pivoting or sliding connection.

Jestliže průřez měřicího pólového nástavce je desetkrát, dvacetkrát nebo i vícekrát menší než průřez pomocných nástavců, je magnetický odpor obvodu čidla dán prakticky výhradně tloušťkou nemagnetické vrstvy právě jen pod měřicím pólovým nástavcem a od201 889 chylky tloušťky vrsty v jiných místech, například pod pomocnými pólovými nástavci, neovlivní významně údaj čidla. Magnetický odpor obvodu klesne současně téměř na polovinu, což příznivě ovlivní proveditelnost eventuální stejnosměrné magnetizace měřené vrstvy. Otočné spojení nástavců při vhodně umístěném čepu otáčení zajišťuje, aby magnetické nástavce čidla v místě měřené vrstvy těsně přiléhaly k povrchu vrstvy, a to jak na rovinných stěnách, tak i na válcových nebo kulových stěnách různého poloměru. Toto uspořádání výrazně zlepší přesnost měření Podobného výsledku lze dosáhnout, jsou-li pólové nástavce vůči sobě posuvné.If the cross-section of the measuring pole is ten, twenty or more times smaller than the cross-section of the auxiliary attachments, the magnetic resistance of the sensor circuit is virtually exclusively due to the thickness of the non-magnetic layer just below the pole. , does not significantly affect the sensor reading. At the same time, the magnetic resistance of the circuit drops to almost half, which positively influences the feasibility of eventual DC magnetization of the measured layer. The rotatable connection of the attachments with a suitably positioned pivot pin ensures that the magnetic attachments of the sensor, at the point of the layer being measured, are closely adjacent to the layer surface, both on planar walls and on cylindrical or spherical walls of different radius. This arrangement greatly improves measurement accuracy. Similar results can be obtained if the pole pieces are movable relative to each other.

Praktické provedení předmětu vynálezu je znázorněno na přiložených výkresech, kde značí obr. 1 čidlo v provedení s měřícím pólovým nástavcem a se dvěma pomocnými pólovými nástavci, a to při měření rovinné vrstvy, obr. 2 totéž čidlo při měření nemagnetické vrstvy na vnitřní nebo vnější válcové nebo kulové stěně, obr. 3 čidlo nesymetrické a obr. 4 totéž nesymetrické čidlo v provedení s pólovými nástavci navzájem posuvnými, a to při měření rovinné i zakřivené plochy.A practical embodiment of the present invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a sensor with a measuring pole piece and two auxiliary pole pieces when measuring a plane layer; Fig. 2 shows the same sensor when measuring a non-magnetic layer on inner or outer cylindrical or Fig. 4 the same asymmetrical sensor in a version with pole extensions movable with respect to both flat and curved surfaces.

Na obr. 1 je znázorněno čidlo podle vynálezu v provedení š jediným měřicím pólovým nástavcem 1 a dvěma symetricky uspořádanými pomocnými pólovými nástavci 2. Měřicí pólový nástavec 1 je s pomocnými pólovými nástavci 2 spojen otočně pomocí dvou čepů 3. Na měřicím pólovém nástavci 1 je umístěn cívkový systém 4. Čidlo měří tloušťku není agnetieké vrstvy 5 nanesená na feromagnetické podložce 6 právě jen v místě pod měřicím pólovým nástavcem 1. Magnetický tok jdoucí tímto měřicím pólovým nástavcem 1 se uzavírá oběma pomocnými pólovými nástavci 2 paralelně, jejich průřezy se tedy sčítají. Obr. 2 znázorňuje totéž čidlo ve dvou krajních polohách při měření nemagnetické vrstvy 5 na vnitřní nebo vnější válcové nebo kulové ploše 6. Pólové nástavce 1 a 2 jsou pomocí čepů 3 spojeny takovým způsobem, aby průchod magnetického toku přes otočné spojení byl zajištěn při libovolné vzájemné poloze pólových nástavců 1 a 2. Obr. 3 znázorňuje čidlo nesymetrické, které má měřicí pólový nástavec 1 a jen jeden pomocný pólový nástavec 2, oba nástavce mohou opět být spojeny otočně pomocí čepuFIG. 1 shows a sensor according to the invention with a single measuring pole piece 1 and two symmetrically arranged auxiliary pole pieces 2. The measuring pole piece 1 is rotatably connected to the auxiliary pole pieces 2 by means of two pins 3. On the measuring pole piece 1 is located the coil system 4. The sensor measures the thickness of the non-Agnetic layer 5 applied to the ferromagnetic substrate 6 just at a point below the measuring pole piece 1. The magnetic flux passing through this measuring pole piece 1 is closed in parallel by the two auxiliary pole pieces 2. Giant. 2 shows the same sensor in two extreme positions when measuring the non-magnetic layer 5 on the inner or outer cylindrical or spherical surface 6. The pole pieces 1 and 2 are connected by pins 3 in such a way that the magnetic flux through the rotary connection is ensured at any pole position 1 and 2. FIG. 3 shows a non-symmetrical sensor having a measuring pole piece 1 and only one auxiliary pole piece 2, the two pieces can again be connected rotatably by means of a pin

3. Čidlo v tomto uspořádání pracuje stejným způsobem jako čidlo podle obr. 2, lze jím však snáze měřit na okraji nemagnetické vrstvy. Ovšem pro dosažení dostatečného poměru velikostí průřezu pomocného pólového nástavce 2 a měřicího pólového nástavce 1 musí být průřez pomocného pólového nástavce 2 více zvětšen. Obr. 4 znázorňuje podobné nesymetrické čidlo v provedení s posuvným uspořádáním pólových nástavců 1 a 2. Správná poloha pomocného pólového nástavce 2 vůči měřicímu pólovému nástavci 1 a cívkovému systému 4 se pro dané zakřivení měřené vrstvy 5 nastaví a zajistí vhodným mechanismem, například stavěcím šroubem 7.3. The sensor in this configuration operates in the same way as the sensor of Fig. 2, but it is easier to measure at the edge of the non-magnetic layer. However, in order to achieve a sufficient ratio of the cross-sectional sizes of the auxiliary pole piece 2 and the measuring pole piece 1, the cross-section of the auxiliary pole piece 2 must be increased further. Giant. 4 shows a similar asymmetric sensor in an embodiment with a sliding arrangement of the pole pieces 1 and 2. The correct position of the auxiliary pole piece 2 relative to the measurement pole piece 1 and the coil system 4 is adjusted and secured by a suitable mechanism, for example a set screw 7.

Při měření tloušťky nemagnetické vrstvy 5 na feromagnetickém podkladě 6 se čidlo přiloží k povrchu měřené vrstvy 5 a podle tvaru povrchu, který může být rovinný, válcový, kulový, se pomocí čepů 3 nebo vzájemným posuvem pólových nástavců 1 a 2 zajistí tak, aby pólové nástavce 1 a 2, zejména měřicí pólový nástavec 1, těsně přiléhaly k měřené vrstvě 5. Po zapnutí proudu do cívkového systému 4 vyhodnocovací přístroj přímo ukáže měřenou tloušťku. Pro zvýšení přesnosti měření lze stavitelnými prvky vyhodnocovacího přístroje provést po zahřátí zařízení jeho nastavení pomocí měrek.When measuring the thickness of the non-magnetic layer 5 on the ferromagnetic substrate 6, the sensor is applied to the surface of the measured layer 5 and, depending on the shape of the surface, which can be planar, cylindrical, spherical, is secured with pins 3 or 1 and 2, in particular the measuring pole piece 1, are closely adjacent to the measured layer 5. After the current has been switched on to the coil system 4, the evaluator will directly show the measured thickness. To increase the accuracy of the measurement, the adjustment elements of the evaluation device can be adjusted by means of gauges after the device has warmed up.

Zařízení podle vynálezu může být využíváno· při měření tloušťky austenitických návarů nanášených na stěny tlakových nádob z uhlíkaté oceli například tlakové nádoby lehkovodních jaderných reaktorů a dalších částí primárního okruhu jaderných elektráren pro dosažení korozivzdornosti povrchu vůči vodě o teplotě 3000 °C nebo pro umožnění svarového spoje s dalším austenitickým předmětem například potrubím ve všech závodech, kde se tyto austenitické návary provádějí.The device according to the invention can be used to measure the thickness of austenitic weld deposits applied to the walls of carbon steel pressure vessels such as light water nuclear reactor pressure vessels and other parts of the primary circuit of nuclear power plants to achieve surface corrosion resistance to 3000 ° C water or to weld another austenitic object, for example by piping in all plants where these austenitic welds are made.

Claims

, OBJECT OF THE INVENTION

A sensor for measuring the thickness of a non-magnetic layer on a substrate of ferromagnetic material by one of the magnetic methods, characterized in that it consists of a single measuring pole piece (1) having a significantly smaller cross-sectional area for the magnetic flux than at least one auxiliary pole piece (2) by which the magnetic flux is closed.

2. Sensor according to claim 1, characterized in that the measuring pole piece (1) is rotatably connected to the at least one auxiliary pole piece (2) by means of a pin (3).

Sensor according to Claim 1, characterized in that the measuring pole piece (1) is slidably connected to the at least one auxiliary pole piece (2).