RU2006851C1 - Накладной электромагнитный преобразователь - Google Patents
Накладной электромагнитный преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006851C1 RU2006851C1 SU925023593A SU5023593A RU2006851C1 RU 2006851 C1 RU2006851 C1 RU 2006851C1 SU 925023593 A SU925023593 A SU 925023593A SU 5023593 A SU5023593 A SU 5023593A RU 2006851 C1 RU2006851 C1 RU 2006851C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- winding
- magnetic circuit
- isthmus
- magnetic
- sectional area
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к неразрушающему контролю, и может быть использовано для контроля геометрических и физико-механических параметров материалов и изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля и расширение области использования. Это достигается благодаря тому, что накладной электромагнитный преобразователь содержит стержневой магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения подмагничивающей обмоткой и измерительной обмоткой, в стержневом магнитопроводе в плоскости, перпендикулярной вертикальной оси симметрии магнитопровода, выполнен перешеек с площадью поперечного сечения Sп, определяемой соотношением , где lп - высота перешейка;
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля электромагнитных, физико-механических и геометрических параметров ферромагнитных материалов, например магнитной проницаемости, механических напряжений, толщин проводящих в диэлектрических покрытий на ферромагнитных изделиях.
Известен накладной магнитный преобразователь, содержащий П-образный магнит, имеющий перешеек с зазором, в котором смонтирована подвижная магнитная стрелка, жестко связанная с уравновешивающей пружиной [1] . При использовании преобразователь устанавливается на поверхность изделия, например, с покрытием магнитное сопротивление в межполюсном зазоре уменьшается, магнитный поток в основой и параллельной магнитных цепях перераспределяется и стрелка поворачивается на угол, пропорциональный толщине покрытия.
Известный преобразователь имеет низкую точность контроля, так как практически невозможно обеспечить одинаковый контакт преобразователя с контролируемой поверхности. Кроме того, преобразователь чувствителен к анизотропии ферромагнитного основания, а использование небольшой по размерам шкалы дополнительно снижает точность контроля. Использование двухполюсной системы не позволяет обеспечить также локальный контроль, поэтому преобразователь не может быть использован для контроля малогабаритных изделий. Указанные недостатки ограничивают возможности преобразователя и он используется, главным образом, для ориентировочной оценки толщин покрытий.
Наиболее близок по технической сущности к изобретению накладной электромагнитный преобразователь, содержащий цилиндрический магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения, подмагничивающей обмоткой и измерительной обмотки, подключаемой к измерительному прибору или измерительному устройству [2] .
При использовании преобразователь устанавливают на поверхность изделия и одновременно намагничивают изделие переменным и постоянным магнитным полем, по величине напряжения, снимаемого с измерительной обмотки, судят о контролируемом параметре, например, толщине диэлектрического покрытия, пользуясь предварительно построенным тарировочным графиком зависимости выходного напряжения от величины контролируемого параметра, например толщины диэлектрического покрытия.
Достоинством преобразователя является сравнительно высокая локализация области контроля и частичная отстройка от влияния разброса электромагнитных свойств ферромагнитной основы из-за насыщения. Однако известный преобразователь имеет сравнительно узкую область применения, он может быть использован только для контроля толщин проводящих покрытий, не превышающих глубину проникновения в него переменного электромагнитного поля. Значения этих толщин не превышают нескольких миллиметров, между тем частот возникает задача контроля толщин проводящих покрытий в несколько сантиметров, такая задача возникает, например, при контроле свинцовых покрытий, наносимых на ферромагнитные стенки реакторов. Кроме того, при использовании преобразователя не контролируется степень промагничивания материала постоянным магнитным полем, поэтому полностью исключить влияние разброса магнитной проницаемости ферромагнитной основы на результаты контроля не удается, т. е. точность преобразователя невысокая.
Цель изобретения - повышение точности контроля и расширение области использования.
Это достигается тем, что в накладном электромагнитном преобразователе, содержащем цилиндрический магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения, подмагничивающей обмоткой и измерительной обмоткой, магнитопровод выполнен в виде стержня с площадью поперечного сечения Sм, имеющего перешеек высотой lп, площадь Sп поперечного сечения которого выбрана из условия:
Sп= , где ll l, l1 II - высота частей магнитопровода большего сечения, обмотка возбуждения и измерительная обмотка размещены на перешейке, а подмагничивающая обмотка выполнена из двух последовательно согласно соединенных секций, которые установлены на частях магнитопровода большого сечения.
Sп= , где ll l, l1 II - высота частей магнитопровода большего сечения, обмотка возбуждения и измерительная обмотка размещены на перешейке, а подмагничивающая обмотка выполнена из двух последовательно согласно соединенных секций, которые установлены на частях магнитопровода большого сечения.
На чертеже показана конструкция накладного электромагнитного преобразователя.
Преобразователь содержит цилиндрический стержневой магнитопровод 1, на котором размещена подмагничивающая обмотка 2, подключенная к источнику 3 постоянного тока. В стержневом магнитопроводе 1 выполнен перешеек 4 высотой lп и с площадью поперечного сечения Sп, на котором размещены обмотка 5 возбуждения, подключенная к источнику 6 переменного тока, и измерительная обмотка 7, подключенная к измерительному прибору 8.
Площадь Sп поперечного сечения стержня выбрана из условия
Sп= , где ll l, l1 II - высоты частей магнитопровода большего сечения.
Sп= , где ll l, l1 II - высоты частей магнитопровода большего сечения.
Подмагничивающая обмотка 2 выполнена из двух последовательно согласно соединенных секций и размещена на этих частях магнитопровода.
Накладной электромагнитный преобразователь работает следующим образом.
Перед использованием преобразователь калибруют. Для этого его устанавливают на эталонный образец, подключают обмотки 2 и 5 соответственно к источнику 3 постоянного тока и источнику 6 переменного, а измерительную обмотку 7 подключают к измерительному прибору 8. Изменяют значения контролируемого параметра, например толщину проводящих покрытий. При различной величине постоянного и переменного тока снимают зависимости выходного сигнала с измерительной обмотки от толщины проводящих покрытий. Выбирают зависимость, соответствующую максимальной линейности и чувствительности, и принимают значения постоянного и переменного токов, соответствующих этой зависимости в качестве рабочих.
Устанавливают преобразователь на контролируемое изделий 9, например, покрытие проводящим покрытием, подключают обмотки 2 и 5 соответственно к источникам постоянного и переменного тока, а измерительную обмотку 7 - к измерительному прибору 8. Снимают с измерительной обмотки 7 выходное напряжение и по тарировочной зависимости, полученной при калибровке, по величине напряжения определяют толщину проводящего покрытия.
Разработанная конструкция преобразователя использует одновременно два фактических эффекта: эффект подмагничивания перешейка 4 постоянным магнитным потоком Ф, от величины которого зависит магнитная проницаемость материала перешейка и эффект перераспределения постоянного магнитного поля Ф в зависимости от толщины покрытия (зазора) в параллельной цепи - перешеек - воздушная среда, окружающая его.
Для уменьшения величины полей рассеяния постоянного магнитного потока и создания однородного постоянного магнитного потока по всему сечению магнитопровода выбраны геометрические размеры перешейка. Обозначим магнитное сопротивление участков магнитопровода, образуемых перешейком и Rм 11 и Rм1 II магнитное сопротивление перешейка Rп, магнитное сопротивление воздушной среды у перешейка RΔ п. Примем, что стержневой магнитопровод преобразователя 1 выполнен плоской формы толщиной в, т. е. с конфигурацией, соответствующей чертежу. Однородный постоянный магнитный поток будет в магнитопроводе до установки преобразователя на поверхность контролируемого изделия при условии Rм1 1+ Rм II = Rэп, где Rэп - эквивалентное сопротивление перешейка. Для принятого варианта магнитопровода
Rэп= ;
RпΔэ= , (1) где RΔ 1 ; R Δ 2 - соответственно магнитное сопротивление симметричных участков (воздушных), образованных перешейком.
Rэп= ;
RпΔэ= , (1) где RΔ 1 ; R Δ 2 - соответственно магнитное сопротивление симметричных участков (воздушных), образованных перешейком.
Условие однородности магнитного потока в магнитопроводе примет вид
Rм1 I + Rм1 II = ; (2)
Для магнитного сопротивления участков магнитопровода, перешейка и участков (воздушных), образуемого перешейком, запишем:
R= ; R= ; Rп = ;
RΔ1= ; RΔ2= (3-7) где μo - магнитная проницаемость вакуума;
Sм, Sп, SΔ 1, SΔ 2 - площадь поперечного сечения участков магнитопровода, перешейка и участков (воздушных);
μм - относительная магнитная проницаемость материала участков магнитопровода и перешейка;
l1 I; l1 II; lп, lΔ 1, lΔ 2 - высота участков магнитопровода перешейка и воздушных участков.
Rм1 I + Rм1 II = ; (2)
Для магнитного сопротивления участков магнитопровода, перешейка и участков (воздушных), образуемого перешейком, запишем:
R= ; R= ; Rп = ;
RΔ1= ; RΔ2= (3-7) где μo - магнитная проницаемость вакуума;
Sм, Sп, SΔ 1, SΔ 2 - площадь поперечного сечения участков магнитопровода, перешейка и участков (воздушных);
μм - относительная магнитная проницаемость материала участков магнитопровода и перешейка;
l1 I; l1 II; lп, lΔ 1, lΔ 2 - высота участков магнитопровода перешейка и воздушных участков.
Так как RΔ 1 и RΔ 2 >> Rп. то согласно (1, 2) Rп Δ э >> Rп, поэтому (2) примет вид
Rм1 I + Rм1 II = Rп (8)
С учетом формул (3, 4, 5) из выражения (8) получим
+ + или Sп= (9)
Полученное значение площади поперечного сечения перешейка 4 соответствует созданию в магнитопроводе однородного постоянного магнитного потока, а следовательно, и минимальному значению полей рассеяния постоянного магнитного потока. Следует отметить, что полученная формула будет справедлива для всех конфигураций геометрии магнитопровода плоской, цилиндрической, а также для различного размещения перешейка по высоте магнитопровода, а также для случаев различного выполнения перешейка симметрично. Во всех этих случаях изменяются только значения параметров, входящих в формулу (9).
Rм1 I + Rм1 II = Rп (8)
С учетом формул (3, 4, 5) из выражения (8) получим
+ + или Sп= (9)
Полученное значение площади поперечного сечения перешейка 4 соответствует созданию в магнитопроводе однородного постоянного магнитного потока, а следовательно, и минимальному значению полей рассеяния постоянного магнитного потока. Следует отметить, что полученная формула будет справедлива для всех конфигураций геометрии магнитопровода плоской, цилиндрической, а также для различного размещения перешейка по высоте магнитопровода, а также для случаев различного выполнения перешейка симметрично. Во всех этих случаях изменяются только значения параметров, входящих в формулу (9).
Для практической апробации преобразователя был изготовлен опытный образец с параметрами: диаметр магнитопровода 5 мм, высота участков магнитопровода 1 и 1 8 мм, высота перешейка 4 мм, диаметр перешейка 1 мм, число витков обмотки возбуждения - 150 витков, измерительной - 150 витков, подмагничивающей обмотки 2 х 200 витков, частота переменного тока 30 кГц и величина 40 мА, величина постоянного тока 90 мА. Сигнал с измерительной обмотки детектировался и фиксировался микроамперметром типа М 2003. Начальный сигнал с измерительной обмотки компенсировался от дополнительного гальванического элемента типа А 332. Преобразователь использовался для контроля толщины свинцовых покрытий, нанесенных на углеродистую сталь Ст. 45, Ст. 10,
Результаты эксперимента показали, что погрешность (относительно) измерения толщины свинцовых покрытий в диапазоне от 0 до 25 мм не превышает 10% , при этом практически полностью отсутствует прохождение переменного магнитного потока, формируемого обмоткой 5 в основание ферромагнитного материала, т. е. возможные колебания электропроводности основания не сказываются на точности измерения. Разброс в показаниях прибора для оснований Ст. 45 и Ст. 10 не превышал 1% . (56) 1. Справочник под ред. Елюева В. В. Пpиборы для неразгружающего контроля материалов и изделий. М. : Машиностроение, 19850 с. 60.135.
Результаты эксперимента показали, что погрешность (относительно) измерения толщины свинцовых покрытий в диапазоне от 0 до 25 мм не превышает 10% , при этом практически полностью отсутствует прохождение переменного магнитного потока, формируемого обмоткой 5 в основание ферромагнитного материала, т. е. возможные колебания электропроводности основания не сказываются на точности измерения. Разброс в показаниях прибора для оснований Ст. 45 и Ст. 10 не превышал 1% . (56) 1. Справочник под ред. Елюева В. В. Пpиборы для неразгружающего контроля материалов и изделий. М. : Машиностроение, 19850 с. 60.135.
2. Авторское свидетельство СССР N 932385, кл. G 01 N 27/90, 1980.
Claims (1)
- НАКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий цилиндрический магнитопровод с размещенными на нем обмоткой возбуждения, подмагничивающей обмоткой и измерительной обмоткой, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде стержня с площадью поперечного сечения Sм, имеющего перешеек высотой ln, площадь Sn поперечного сечения которого выбрана из условия Sп= где l, l - высоты частей магнитопровода большего сечения, обмотка возбуждения и измерительная обмотка размещены на перешейке, а подмагничивающая обмотка выполнена из двух последовательно согласно соединенных секций, которые установлены на частях магнитопровода большего сечения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925023593A RU2006851C1 (ru) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Накладной электромагнитный преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU925023593A RU2006851C1 (ru) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Накладной электромагнитный преобразователь |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006851C1 true RU2006851C1 (ru) | 1994-01-30 |
Family
ID=21595076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU925023593A RU2006851C1 (ru) | 1992-01-27 | 1992-01-27 | Накладной электромагнитный преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006851C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176928U1 (ru) * | 2017-09-12 | 2018-02-02 | Анатолий Терентьевич Ключников | Электромагнитный преобразователь прямолинейного движения в возвратно-поступательное |
-
1992
- 1992-01-27 RU SU925023593A patent/RU2006851C1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176928U1 (ru) * | 2017-09-12 | 2018-02-02 | Анатолий Терентьевич Ключников | Электромагнитный преобразователь прямолинейного движения в возвратно-поступательное |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4528856A (en) | Eddy current stress-strain gauge | |
JP2698749B2 (ja) | 鉄基板上の非鉄塗装および導電性基板上の非導電性塗装のための併用塗装厚さゲージ | |
US4059798A (en) | Method and apparatus for measuring the current flowing in a workpiece | |
US3922599A (en) | A.C. electromagnetic thickness gauge utilizing premagnetization of the gauge core to render sensitivity independent of thickness | |
Cardelli et al. | Surface field measurements in vector characterization of Si-Fe magnetic steel samples | |
US4553095A (en) | Eddy current thickness gauge with constant magnetic bias | |
CN109655771B (zh) | 交流磁化率测量装置及其测量方法 | |
US4290016A (en) | Method and apparatus for establishing magnetization levels for magnetic particle testing or the like | |
Abdallh et al. | A Rogowski–Chattock coil for local magnetic field measurements: sources of error | |
RU2006851C1 (ru) | Накладной электромагнитный преобразователь | |
SU1083140A1 (ru) | Способ бесконтактного измерени электропроводности цилиндрических провод щих немагнитных образцов | |
JP2003139745A (ja) | 焼入硬度測定装置及びその設計方法 | |
JP2005315732A (ja) | 強磁性体の変位測定装置 | |
KR100267612B1 (ko) | 자성물질 상부의 비자성 물질 도금량 측정장치 | |
SU824019A1 (ru) | Способ контрол физико-механическихпАРАМЕТРОВ фЕРРОМАгНиТНыХ МАТЕРиАлОВи пРЕОбРАзОВАТЕль дл ЕгО ОСущЕСТВлЕ-Ни | |
SU1044963A1 (ru) | Способ измерени механических напр жений в ферромагнитных издели х | |
SU1137410A1 (ru) | Способ бесконтактного измерени электропроводности цилиндрических провод щих,немагнитных образцов | |
Drake | Traceable magnetic measurements | |
RU2011189C1 (ru) | Накладной вихретоковый преобразователь | |
SU1698740A1 (ru) | Накладной вихретоковый преобразователь дл контрол параметров металлических изделий | |
SU868558A1 (ru) | Способ толщинометрии немагнитных электровод щих покрытий на ферромагнитной основе | |
SU1007052A1 (ru) | Индукционный датчик | |
Tobler et al. | FEM-Supported and Non-Destructive Magnetic Characterization Method for Non-Laminated Steel | |
Kremen'kova et al. | Calculations of secondary magnetic fields with a view to measuring thicknesses of nonmagnetic coatings | |
SU920600A1 (ru) | Магнитоконтактный преобразователь |