RU112430U1 - VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY - Google Patents

VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY Download PDF

Info

Publication number
RU112430U1
RU112430U1 RU2011140555/28U RU2011140555U RU112430U1 RU 112430 U1 RU112430 U1 RU 112430U1 RU 2011140555/28 U RU2011140555/28 U RU 2011140555/28U RU 2011140555 U RU2011140555 U RU 2011140555U RU 112430 U1 RU112430 U1 RU 112430U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coil
radius
electrical conductivity
eddy current
test object
Prior art date
Application number
RU2011140555/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Борисович Ремезов
Ирина Владимировна Штурмакова
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" (ЗАО "НИИИН МНПО "СПЕКТР")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" (ЗАО "НИИИН МНПО "СПЕКТР") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт интроскопии МНПО "СПЕКТР" (ЗАО "НИИИН МНПО "СПЕКТР")
Priority to RU2011140555/28U priority Critical patent/RU112430U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU112430U1 publication Critical patent/RU112430U1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

Устройство для измерения удельной электрической проводимости, содержащее последовательно соединенные автогенератор и вихретоковый преобразователь, фазовый детектор, вход опорного напряжения которого соединен с автогенератором, и индикатор, отличающееся тем, что для обеспечения возможности работы при больших величинах рабочего зазора диаметр приемной катушки вихретокового преобразователя всегда превышает диаметр катушки излучателя и определяется либо экспериментальным путем по максимуму сигнала, либо в результате теоретического исследования на абсолютную величину максимума по параметру (ρ) следующей формулы: ! , ! где J1(х) - функция Бесселя 1-го порядка от «х»; ! λ - переменная интегрирования, физический смысл которой - пространственная частота, т.к. интегрирование до «∞» невозможно, на практике можно ограничиться значением: ! , ! R - радиус, в строгом математическом выражении радиуса витка, в практическом применении средний радиус катушки возбуждения; ! ρ - расстояние от оси датчика; ! z - расстояние вдоль оси "Z" приемной катушки, высота над объектом контроля, зазор, этой величиной следует задаться; ! h - высота катушки излучения над объектом контроля; ! а k2=-j·ω·µ·µ0·σ, , ! q - волновое число; ! k - обобщенный параметр; ! j - мнимая единица; ! ω - циклическая частота; ! µ - относительная магнитная проницаемость; ! µ0 - магнитная проницаемость вакуума 4π·10-7 Гн/м; ! σ - электропроводность, ! если известна толщина объекта контроля, то можно произвести расчет точнее по более сложной формуле: ! , ! где d - толщина объекта контроля. A device for measuring electrical conductivity, comprising a series-connected oscillator and an eddy current converter, a phase detector, the reference voltage input of which is connected to the oscillator, and an indicator, characterized in that, in order to enable operation at large working gaps, the diameter of the receiving coil of the eddy current converter always exceeds the diameter the emitter coil and is determined either experimentally by the signal maximum, or as a result of a theoretical study on the absolute value of the maximum in the parameter (ρ) of the following formula: ! , ! where J1(x) is the 1st order Bessel function of "x"; ! λ is the integration variable, the physical meaning of which is the spatial frequency, since integration up to "∞" is impossible, in practice you can limit yourself to the value: ! , ! R is the radius, in strict mathematical terms, the radius of the turn, in practical application the average radius of the excitation coil; ! ρ - distance from the axis of the sensor; ! z is the distance along the "Z" axis of the receiving coil, the height above the test object, the gap, this value should be set; ! h is the height of the radiation coil above the test object; ! and k2=-j ω µ µ0 σ, , ! q - wave number; ! k - generalized parameter; ! j - imaginary unit; ! ω - cyclic frequency; ! µ - relative magnetic permeability; ! µ0 - vacuum magnetic permeability 4π·10-7 H/m; ! σ - electrical conductivity, ! if the thickness of the test object is known, then it is possible to calculate more accurately using a more complex formula: ! , ! where d is the thickness of the test object.

Description

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и может быть использована в различных отраслях промышленности для контроля качества электропроводящих изделий по величине удельной электрической проводимости их материалов.The utility model relates to test equipment and can be used in various industries to control the quality of electrically conductive products by the magnitude of the electrical conductivity of their materials.

Известен ряд вихретоковых устройств для контроля удельной электрической проводимости в комплекте с накладными и экранными преобразователями (Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник / под редакцией В.В.Клюева. - М.: Машиностроение, 1995. - С 269-272). Как правило, все преобразователи накладного и экранного типов используют для излучения исходного сигнала и приема сигнала от объекта контроля катушки одинакового или близкого диаметров. Иногда для излучения и приема используется одна и та же катушка, кроме того встречаются преобразователи, в которых приемная катушка меньшего диаметра по сравнению с излучающей. Все эти устройства предназначены для работы только при небольших величинах рабочего зазора, как правило, не более 2 мм. Между тем, в практике неразрушающего контроля нередко бывают случаи, когда необходимо контролировать структуру материала через неэлектропроводящее покрытие, например слой теплоизоляции, величина рабочего зазора при этом значительно больше. Но при сравнительно больших величинах рабочих зазоров, например, более 5 мм, максимальная величина вторичного электромагнитного поля проявляется на контуре большего диаметра по сравнению с излучателем. Известно, что задача приемной катушки - преобразовывать в ЭДС вторичное электромагнитное поле, что неэффективно реализовывается катушками данных устройств при больших величинах рабочих зазоров.A number of eddy current devices for controlling electrical conductivity are known complete with consignment notes and screen transducers (Non-Destructive Testing and Diagnostics: Reference / edited by V.V. Klyuyev. - M.: Mechanical Engineering, 1995. - C 269-272). As a rule, all overhead and screen type converters are used to emit the original signal and receive the signal from the monitoring object coils of the same or close diameters. Sometimes the same coil is used for radiation and reception, in addition, there are converters in which the receiving coil is smaller in diameter than the radiating one. All these devices are designed to work only with small values of the working gap, as a rule, no more than 2 mm. Meanwhile, in the practice of non-destructive testing, there are often cases when it is necessary to control the structure of the material through a non-conductive coating, for example, a thermal insulation layer, while the working gap is much larger. But with relatively large values of the working clearances, for example, more than 5 mm, the maximum value of the secondary electromagnetic field appears on the circuit of a larger diameter in comparison with the emitter. It is known that the task of the receiving coil is to convert the secondary electromagnetic field into EMF, which is inefficiently implemented by the coils of these devices at large values of the working clearances.

Наиболее близким устройством по совокупности признаков и принятым за прототип является «Устройство для вихретокового контроля» (Авторское свидетельство СССР №1310709, кл. G01N 27/90, 1987), включающее последовательно соединенные автогенератор, вихретоковый преобразователь и фазовый детектор, а также индикатор.The closest device in terms of features and adopted as a prototype is “Eddy Current Control Device” (USSR Author's Certificate No. 1310709, class G01N 27/90, 1987), which includes a series-connected oscillator, eddy current transducer and phase detector, as well as an indicator.

Однако и оно предназначено для работы только при небольших зазорах.However, it is intended to work only with small gaps.

Технической задачей данной полезной модели является создание устройства для контроля структуры электропроводящих материалов по величине электропроводности, предназначенного для работы при больших величинах рабочих зазоров.The technical task of this utility model is to create a device for controlling the structure of electrically conductive materials by the value of electrical conductivity, designed to operate with large values of the working clearances.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для измерения удельной электрической проводимости, содержащем последовательно соединенные автогенератор и вихретоковый преобразователь, фазовый детектор, вход опорного напряжения которого соединен с автогенератором и индикатор, диаметр приемной катушки вихретокового преобразователя всегда превышает диаметр катушки излучателя и определяется либо экспериментальным путем по максимуму принимаемого сигнала, либо в результате теоретического исследования на абсолютную величину максимума по параметру (ρ) следующей формулы:To achieve the specified technical result in a device for measuring electrical conductivity, which contains a series-connected oscillator and eddy current transducer, a phase detector, the reference voltage input of which is connected to the oscillator and an indicator, the diameter of the receiving coil of the eddy current transducer always exceeds the diameter of the emitter coil and is determined experimentally by the maximum received signal, or as a result of a theoretical study on the absolute mask maximum in the parameter (ρ) of the following formula:

, ,

где: J1(x) - функция Бесселя 1-го порядка от «х»;where: J1 (x) is the 1st order Bessel function of "x";

λ - переменная интегрирования, физический смысл которой - пространственная частота, т.к. интегрирование до «∞» невозможно, на практике можно ограничиться значением:λ is an integration variable whose physical meaning is spatial frequency, because integration to “∞” is impossible; in practice, you can limit yourself to the value:

; ;

R - радиус, в строгом математическом выражении радиуса витка, в практическом применении средний радиус катушки возбуждения;R is the radius, in strict mathematical expression of the radius of the coil, in practical application, the average radius of the excitation coil;

ρ - расстояние от оси датчика;ρ is the distance from the axis of the sensor;

z - расстояние вдоль оси "Z" приемной катушки, высота над объектом контроля, зазор, этой величиной следует задаться;z is the distance along the axis "Z" of the receiving coil, the height above the control object, the gap, this value should be set;

h - высота катушки излучения над объектом контроля;h is the height of the radiation coil above the control object;

а k2=-j·ω·µ·µ 0·σ, , and k 2 = -j · ω · μ · μ 0 · σ , ,

q - волновое число;q is the wave number;

k - обобщенный параметр;k is the generalized parameter;

j - мнимая единица;j is the imaginary unit;

ω - циклическая частота;ω is the cyclic frequency;

µ - относительная магнитная проницаемость;µ is the relative magnetic permeability;

µ0 - магнитная проницаемость вакуума 4π·10-7 Гн/м;µ 0 - magnetic permeability of the vacuum 4π · 10 -7 GN / m;

σ - электропроводность.σ is the electrical conductivity.

Если известна толщина объекта контроля, то можно произвести расчет точнее по более сложной формуле:If the thickness of the control object is known, then it is possible to calculate more precisely using a more complex formula:

, ,

где d - толщина объекта контроля.where d is the thickness of the object of control.

Отличительными признаками предложенного устройства является выбор соотношения между диаметрами излучающей и приемной катушек, он рассчитывается по специальной предложенной методике.Distinctive features of the proposed device is the choice of the ratio between the diameters of the emitting and receiving coils, it is calculated by a special proposed method.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами, представленными на фиг.1-3.The proposed device is illustrated by drawings, presented in figures 1-3.

На фиг.1 показана структурная схема устройства.Figure 1 shows the structural diagram of the device.

На фиг.2 - контур вихревых токов, возбуждаемых витком, расположенным над полупространством.Figure 2 - circuit of eddy currents excited by a coil located above the half-space.

На фиг.3 - в дополнение к контуру вихревых токов представлена конфигурация электромагнитного поля, инициированного этими вихревыми токами.Figure 3 - in addition to the circuit of the eddy currents presents the configuration of the electromagnetic field initiated by these eddy currents.

Вихретоковое устройство для измерения удельной электрической проводимости содержит автогенератор (1), вырабатывающий синусоидальный ток для питания вихретокового преобразователя; вихретоковый преобразователь (2), преобразующий электрический ток в электромагнитное поле и принимающий вторичное электромагнитное поле, создаваемое объектом контроля; фазовый детектор (3), выделяющий необходимую информацию, и индикатор (4), преобразующий информацию к виду, удобному для потребителя.The eddy current device for measuring electrical conductivity contains an oscillator (1) that generates a sinusoidal current to power the eddy current transducer; eddy current transducer (2) that converts an electric current into an electromagnetic field and receives a secondary electromagnetic field generated by the control object; a phase detector (3), which selects the necessary information, and an indicator (4), which converts the information to a form convenient for the consumer.

Работа вихретокового устройства осуществляется следующим образом.The eddy current device is as follows.

Автогенератор (1) вырабатывает электрический ток синусоидальной формы, поступающий на возбуждающую катушку вихретокового преобразователя (2). Приемная катушка преобразователя принимает суммарное поле, которое складывается из электромагнитного поля, создаваемого катушкой возбуждения и вторичного поля создаваемого вихревыми токами. С приемной катушки сигнал подается на фазовый детектор (3), а затем на индикатор (4). Особенностью предлагаемого устройства является конструкция и взаимное расположение возбуждающей и приемной катушек в вихретоковом преобразователе. Это вызвано особенностью топографии вторичного электромагнитного поля при больших величинах рабочих зазоров. На чертеже, приведенном на рисунке 2 видно, что контур вихревых токов значительно расширен в радиальном направлении относительно радиуса витка. Еще яснее виден эффект расширения на рисунке 3, отображающем топографию вторичного электромагнитного поля. Контур максимальных значений расширен более чем в 3 раза относительно радиуса витка. Для наглядности здесь взят экстремальный случай, величина расстояния между преобразователем и объектом возбуждения (зазора) 20 мм. В практике неразрушающего контроля такие ситуации тоже не исключаются, когда невозможно контролировать при меньших величинах рабочего зазора, однако, как правило, дистанция между излучателем и объектом контроля значительно меньше. Но, как показывают расчеты, уже при зазоре 5 мм заметен эффект расширения вторичного поля. Отсюда следует совершенно очевидный вывод: при больших величинах рабочего зазора приемную катушку следует выполнять большего диаметра относительно излучающей.The self-oscillator (1) generates an electric current of a sinusoidal shape supplied to the exciting coil of the eddy current transducer (2). The receiving coil of the converter receives the total field, which is the sum of the electromagnetic field generated by the excitation coil and the secondary field created by eddy currents. From the receiving coil, the signal is supplied to the phase detector (3), and then to the indicator (4). A feature of the proposed device is the design and relative position of the exciting and receiving coils in the eddy current transducer. This is due to the peculiarity of the topography of the secondary electromagnetic field with large working gaps. The drawing shown in Figure 2 shows that the eddy current circuit is significantly expanded in the radial direction relative to the radius of the coil. The expansion effect is even clearer in Figure 3, showing the topography of the secondary electromagnetic field. The contour of maximum values is expanded more than 3 times relative to the radius of the turn. For clarity, an extreme case is taken here; the distance between the transducer and the excitation (gap) object is 20 mm. In the practice of non-destructive testing, such situations are also not excluded when it is impossible to control with lower values of the working gap, however, as a rule, the distance between the emitter and the test object is much smaller. But, as calculations show, even with a gap of 5 mm, the effect of the expansion of the secondary field is noticeable. This leads to a completely obvious conclusion: for large values of the working gap, the receiving coil should be of a larger diameter relative to the radiating one.

Claims (1)

Устройство для измерения удельной электрической проводимости, содержащее последовательно соединенные автогенератор и вихретоковый преобразователь, фазовый детектор, вход опорного напряжения которого соединен с автогенератором, и индикатор, отличающееся тем, что для обеспечения возможности работы при больших величинах рабочего зазора диаметр приемной катушки вихретокового преобразователя всегда превышает диаметр катушки излучателя и определяется либо экспериментальным путем по максимуму сигнала, либо в результате теоретического исследования на абсолютную величину максимума по параметру (ρ) следующей формулы:A device for measuring electrical conductivity, comprising a series-connected oscillator and eddy current transducer, a phase detector, the reference voltage input of which is connected to the oscillator, and an indicator, characterized in that to ensure the possibility of operation at high values of the working gap, the diameter of the receiving coil of the eddy current transducer always exceeds the diameter emitter coils and is determined either experimentally by the maximum signal, or as a result of theoretical studies on the absolute value of the maximum in parameter (ρ) of the following formula:
Figure 00000001
,
Figure 00000001
,
где J1(х) - функция Бесселя 1-го порядка от «х»;where J1 (x) is the 1st order Bessel function of "x"; λ - переменная интегрирования, физический смысл которой - пространственная частота, т.к. интегрирование до «∞» невозможно, на практике можно ограничиться значением:λ is an integration variable whose physical meaning is spatial frequency, because integration to “∞” is impossible; in practice, you can limit yourself to the value:
Figure 00000002
,
Figure 00000002
,
R - радиус, в строгом математическом выражении радиуса витка, в практическом применении средний радиус катушки возбуждения;R is the radius, in strict mathematical expression of the radius of the coil, in practical application, the average radius of the excitation coil; ρ - расстояние от оси датчика;ρ is the distance from the axis of the sensor; z - расстояние вдоль оси "Z" приемной катушки, высота над объектом контроля, зазор, этой величиной следует задаться;z is the distance along the axis "Z" of the receiving coil, the height above the control object, the gap, this value should be set; h - высота катушки излучения над объектом контроля;h is the height of the radiation coil above the control object;
Figure 00000003
а k2=-j·ω·µ·µ0·σ,
Figure 00000004
,
Figure 00000003
and k 2 = -j · ω · μ · μ 0 · σ,
Figure 00000004
,
q - волновое число;q is the wave number; k - обобщенный параметр;k is the generalized parameter; j - мнимая единица;j is the imaginary unit; ω - циклическая частота;ω is the cyclic frequency; µ - относительная магнитная проницаемость;µ is the relative magnetic permeability; µ0 - магнитная проницаемость вакуума 4π·10-7 Гн/м;µ 0 - magnetic permeability of the vacuum 4π · 10 -7 GN / m; σ - электропроводность, σ is the electrical conductivity, если известна толщина объекта контроля, то можно произвести расчет точнее по более сложной формуле:if the thickness of the test object is known, then it is possible to calculate more precisely using a more complex formula:
Figure 00000005
,
Figure 00000005
,
где d - толщина объекта контроля.
Figure 00000006
where d is the thickness of the object of control.
Figure 00000006
RU2011140555/28U 2011-10-05 2011-10-05 VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY RU112430U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140555/28U RU112430U1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140555/28U RU112430U1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU112430U1 true RU112430U1 (en) 2012-01-10

Family

ID=45784875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011140555/28U RU112430U1 (en) 2011-10-05 2011-10-05 VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU112430U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3376216B1 (en) Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method
Angani et al. Differential pulsed eddy current sensor for the detection of wall thinning in an insulated stainless steel pipe
Du et al. A high sensitivity inductive sensor for blade tip clearance measurement
Cardelli et al. Magnetic nondestructive testing of rotor blade tips
JP6534738B2 (en) Position detector, position measuring device, and operation method therefor
CN109443622A (en) Suo Li detection method and device and cable tension sensor
CN100365419C (en) Non-contact measuring system for direct current
JP6242155B2 (en) Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method
RU112430U1 (en) VORTEX DEVICE FOR MEASURING SPECIFIC ELECTRICAL CONDUCTIVITY
JP2019032209A (en) Fiber-reinforced composite cable inspection method and inspection device
EP2681546A1 (en) System and method for measuring wrinkle depth in a composite structure
JP6015954B2 (en) Electromagnetic induction type inspection apparatus and electromagnetic induction type inspection method
Prabhu Gaunkar et al. Optimization of sensor design for Barkhausen noise measurement using finite element analysis
JP2011226840A (en) Method and device for measurement of magnetic characteristic
CN206223733U (en) From the magnetic striction wave guide detection means for perceiving operating point
JP2015194488A (en) position detecting device
JP2016008931A (en) Nondestructive inspection system and nondestructive inspection method
JP6303740B2 (en) Magnetic characteristic measuring apparatus and control method thereof
JP6373471B1 (en) Inspection method and inspection apparatus for fiber reinforced composite cable
JP5373541B2 (en) Metal part magnetic field detection sensor and metal part pass / fail judgment method
Bryakin et al. Diagnostics of electrical wires and cables
Chen et al. Pulsed eddy current testing for gap measurement of metal casing
Sattarov et al. Investigation of the amplification of an electromagnetic field at the end wall of a conducting thin-wall body during its interaction with an alternating magnetic field
Boikhanov et al. Study of the static characteristics of the secondary stator voltage converter of the currents of an induction motor
Itaya et al. Analysis of a fork-shaped rectangular coil facing moving sheet conductors

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120221