RU2216729C1 - Eddy-current converter - Google Patents

Eddy-current converter Download PDF

Info

Publication number
RU2216729C1
RU2216729C1 RU2002128574/28A RU2002128574A RU2216729C1 RU 2216729 C1 RU2216729 C1 RU 2216729C1 RU 2002128574/28 A RU2002128574/28 A RU 2002128574/28A RU 2002128574 A RU2002128574 A RU 2002128574A RU 2216729 C1 RU2216729 C1 RU 2216729C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sections
planes
turns
eddy
excitation winding
Prior art date
Application number
RU2002128574/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002128574A (en
Inventor
В.А. Ездаков
Г.А. Дидин
П.Н. Шкатов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Московское машиностроительное производственное предприятие "Салют"
Priority to RU2002128574/28A priority Critical patent/RU2216729C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2216729C1 publication Critical patent/RU2216729C1/en
Publication of RU2002128574A publication Critical patent/RU2002128574A/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: nondestructive testing, flaw detection in current-conducting objects. SUBSTANCE: eddy-current converter has framework, excitation and measurement windings which turns are located in planes crossing its axis. Excitation winding includes at least two sections which are displaced relative one another to form acute angle α between planes of turns of boundary sections of excitation winding. Angle value lies in range 0°<α≤55°. Values of angles β formed by planes of turns of measurement winding and plane passing through axis of framework and bisectrix of angle between planes of turns of boundary sections of excitation winding lies in range 45°≤β≤90°. Converter has circuit adjusting relations of currents in sections of excitation winding. Core made of ferromagnetic material can be used in the capacity of framework. Circuit adjusting relations of currents in sections of excitation winding can come in the form of potentiometer which center lead-out is connected to common point of sections of excitation winding and which extreme leads-out of potentiometer are connected to start and finish of excitation winding. Circuit adjusting relations of currents can be provided with phase-shifting capacitors placed between center lead-out of potentiometer and its corresponding extreme leads-out. EFFECT: enhanced authenticity of control by way of increase of signal-to-noise ratio. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано, например, для дефектоскопии электропроводящих объектов. The invention relates to non-destructive testing and can be used, for example, for flaw detection of electrically conductive objects.

Известен проходной токовихревой преобразователь для контроля качества боковой поверхности отверстий, содержащий одну или несколько соосных катушек индуктивности. В процессе контроля токовихревой преобразователь вводится в полость отверстия соосно с ним и перемещается вдоль оси (Герасимов В.Г. и др. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М., Энергоиздат, 1983 г., с.8) - аналог. Known continuous eddy current transducer for quality control of the side surface of the holes containing one or more coaxial inductors. In the process of monitoring, the eddy current transducer is inserted coaxially with it into the hole cavity and moves along the axis (Gerasimov V.G. et al. Methods and devices for electromagnetic control of industrial products. M., Energoizdat, 1983, p.8) - analogue.

Недостаток известного преобразователя заключается в невозможности выявления дефектов у торцов боковой поверхности отверстия из-за проявления краевого эффекта. A disadvantage of the known Converter is the inability to detect defects at the ends of the side surface of the hole due to the manifestation of the edge effect.

Известен токовихревой преобразователь для контроля качества боковой поверхности отверстий, содержащий одну или несколько соосных катушек индуктивности, установленных перпендикулярно к валу, выполненному с возможностью вращения (Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г. Электромагнитная дефектоскопия. Машиностроение, 1980 г., с. 175-176) - аналог. Known eddy current transducer for controlling the quality of the side surface of the holes, containing one or more coaxial inductors mounted perpendicular to the shaft, made with rotation (Dorofeev A.L., Kazamanov Yu.G. Electromagnetic defectoscopy. Mechanical engineering, 1980, p. 175-176) - analogue.

В процессе контроля за счет вращения вала и его перемещения вдоль оси отверстия осуществляется сканирование контролируемой поверхности. При этом электрическая связь между катушками и электронным блоком осуществляется через вращающийся трансформатор. In the process of control due to the rotation of the shaft and its movement along the axis of the hole, the surface is scanned. In this case, the electrical connection between the coils and the electronic unit is through a rotating transformer.

Недостаток данного преобразователя заключается в сложности контроля отверстий малого диаметра и низкой производительности, что связано с необходимостью сканирования вдоль оси отверстия. The disadvantage of this converter is the difficulty of controlling small diameter holes and low productivity, which is associated with the need to scan along the axis of the hole.

Наиболее близок к предложенному по технической сущности токовихревой преобразователь, содержащий каркас, возбуждающую и измерительную обмотки, витки которых расположены в плоскостях, пересекающих его ось (а.с. 563615, G 01 N 27/90, 1977 г., Б.И. 24 за 1977 г.) - прототип. The eddy current transducer containing the framework, the exciting and measuring windings, the turns of which are located in planes intersecting its axis, is closest to the technical essence proposed by the technical essence (A.S. 563615, G 01 N 27/90, 1977, B.I. 24 for 1977) - a prototype.

Недостатком известного токовихревого преобразователя является низкая чувствительность к дефектам из-за значительной магнитной связи между возбуждающей и измерительной обмотками. Это приводит к низкому отношению сигнал/помеха при дефектоскопии и, следовательно, к низкой достоверности контроля. A disadvantage of the known eddy current transducer is the low sensitivity to defects due to the significant magnetic coupling between the exciting and measuring windings. This leads to a low signal-to-noise ratio during flaw detection and, consequently, to a low reliability of control.

Токовихревой преобразователь не должен реагировать на изменение геометрических размеров отверстия и изменение электромагнитных свойств материала, таких, например, как магнитная проницаемость, удельная электромагнитная проводимость и т.д. The eddy current transducer should not respond to changes in the geometric dimensions of the hole and changes in the electromagnetic properties of the material, such as, for example, magnetic permeability, specific electromagnetic conductivity, etc.

Настоящее изобретение решает задачу повышения достоверности контроля путем увеличения отношения сигнал/помеха. Это достигается путем подавления влияния бездефектного отверстия на выходное напряжение на измерительной обмотке. The present invention solves the problem of increasing the reliability of control by increasing the signal-to-noise ratio. This is achieved by suppressing the effect of a defect-free hole on the output voltage on the measuring winding.

Для достижения этого технического результата в токовихревом преобразователе, содержащем каркас, возбуждающую и измерительную обмотки, витки которых расположены в плоскостях, пересекающих его ось, возбуждающая обмотка токовихревого преобразователя состоит, по меньшей мере, из двух секций, которые смещены относительно друг друга, с образованием между плоскостями витков граничных секций возбуждающей обмотки острого угла α, значения которого лежат в диапазоне 0o < α ≤ 55o, значения углов β, образованных плоскостями витков измерительной обмотки, с плоскостью, проходящей через ось каркаса и биссектрису угла между плоскостями витков граничных секций возбуждающей обмотки, лежат в диапазоне 45o ≤ β < 90o, а токовихревой преобразователь содержит схему регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки
В токовихревом преобразователе в качестве каркаса может быть использован сердечник из ферромагнитного материала.To achieve this technical result, in a eddy-current transducer containing a frame, exciting and measuring windings, the turns of which are located in planes intersecting its axis, the exciting winding of the current-eddy converter consists of at least two sections that are offset from each other, with the formation between boundary planes of turns of the exciting winding sections acute angle α, the values of which lie in the range 0 o <α ≤ 55 o, the values of angles β, formed by the planes of the turns of the measuring quipment, with a plane passing through the axis of the carcass and the bisector of the angle between the planes of the turns of the boundary sections of the exciting coil are in the range 45 o ≤ β <90 o, and the eddy-current converter comprises a regulating circuit current ratio in the exciting winding sections
In the eddy current transducer, a core made of ferromagnetic material can be used as a frame.

Если возбуждающая обмотка токовихревого преобразователя состоит из двух секций, то схема регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки может быть выполнена в виде потенциометра, средний вывод которого подключен к общей точке секций возбуждающей обмотки, а крайние выводы потенциометра подключены к началу и концу возбуждающей обмотки. If the exciting coil of the eddy current transducer consists of two sections, then the circuit for controlling the ratio of currents in the sections of the exciting winding can be made in the form of a potentiometer, the middle output of which is connected to the common point of the sections of the exciting winding, and the extreme leads of the potentiometer are connected to the beginning and end of the exciting winding.

Схема регулирования соотношения токов токовихревого преобразователя может быть дополнительно снабжена фазосдвигающими конденсаторами, включаемыми между средним выводом потенциометра и его соответствующими крайними выводами. The regulation circuit of the ratio of the currents of the eddy current converter can be additionally equipped with phase-shifting capacitors included between the middle terminal of the potentiometer and its corresponding extreme terminals.

Учитывая конструктивное исполнение токовихревого преобразователя и его геометрические параметры, можно считать, что витки измерительной и витки возбуждающей обмоток являются плоскими. Однако в случаях, когда эти условия не выполняются, возможно провести процесс интерполяции с использованием любого из известных применяемых для этого методов, например применяя метод интерполяции, в соответствии с которым три наиболее удаленные друг от друга точки витка возбуждающей или измерительной обмоток должны лежать в одной плоскости, которая и принимается за плоскость витка. Аналогичные рассуждения можно применить не только к отдельным виткам возбуждающей или измерительной обмоток, а к секциям возбуждающей обмотки и к измерительной обмотке в целом. Для плоскостей, полученных в результате интерполяции, должны выполняться все заявленные в формуле изобретения диапазоны углов. Given the design of the eddy current transducer and its geometrical parameters, it can be considered that the measuring turns and the turns of the exciting windings are flat. However, in cases where these conditions are not fulfilled, it is possible to carry out the interpolation process using any of the known methods used for this, for example, using the interpolation method, according to which the three most distant points of the coil of the exciting or measuring windings should lie in the same plane , which is taken as the plane of the loop. Similar considerations can be applied not only to individual turns of the exciting or measuring windings, but to sections of the exciting winding and to the measuring winding as a whole. For planes obtained as a result of interpolation, all angular ranges stated in the claims should be fulfilled.

В данном случае под термином "угол между плоскостями" понимают следующее: если рассматривать две плоскости, то угол между ними находят с помощью угла между векторами, перпендикулярными к этим плоскостям. Если угол между плоскостями острый или прямой, то эти углы совпадают. Если же перпендикулярные векторы образуют тупой угол, то угол между плоскостями дополняет его до 180o. В обоих случаях косинус угла между плоскостями равен модулю косинуса угла между векторами (vSCHOOL.ru - виртуальная школа Кирилла и Мефодия). В данном случае если угол β между двумя плоскостями будет превышать 90o, то исходя из вышеизложенного ему будет соответствовать острый угол из заявленного нами диапазона углов, позволяющий в совокупности с другими существенными признаками получить заявляемый технический результат.In this case, the term "angle between planes" means the following: if we consider two planes, then the angle between them is found using the angle between the vectors perpendicular to these planes. If the angle between the planes is sharp or straight, then these angles coincide. If the perpendicular vectors form an obtuse angle, then the angle between the planes complements it to 180 o . In both cases, the cosine of the angle between the planes is equal to the cosine of the angle between the vectors (vSCHOOL.ru - virtual school of Cyril and Methodius). In this case, if the angle β between the two planes will exceed 90 o , then, based on the foregoing, it will correspond to an acute angle from the range of angles declared by us, which, together with other essential features, allows us to obtain the claimed technical result.

В случае, если возбуждающая обмотка токовихревого преобразователя состоит из двух секций, то обе они являются ее граничными секциями. В случае, когда число секций возбуждающей обмотки больше двух, ее граничными секциями являются крайние секции возбуждающей обмотки, между которыми располагаются все остальные ее секции, причем угол между граничными секциями возбуждающей обмотки выбирается из заявляемого диапазона. If the exciting coil of the eddy current transducer consists of two sections, then both of them are its boundary sections. In the case where the number of sections of the exciting winding is more than two, its boundary sections are the extreme sections of the exciting winding, between which all its other sections are located, and the angle between the boundary sections of the exciting winding is selected from the claimed range.

Заявляемое изобретение иллюстрируется фиг.1-5, где на фиг.1 представлена конструкция токовихревого преобразователя. На фиг.2 - вариант использования возбуждающей обмотки с числом секций больше двух. На фиг.3 - соединение схемы регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки и возбуждающей обмотки, выполненной из двух секций. На фиг.4 - соединение схемы регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки, выполненной в виде потенциометра с фазосдвигающими конденсаторами и возбуждающей обмотки, выполненной из двух секций. The invention is illustrated in figures 1-5, where figure 1 shows the design of the eddy current transducer. Figure 2 - option of using the exciting winding with the number of sections more than two. Figure 3 - connection of the regulation circuit of the ratio of currents in sections of the exciting winding and the exciting winding made of two sections. Figure 4 - connection of the regulation circuit of the ratio of currents in sections of the exciting winding, made in the form of a potentiometer with phase-shifting capacitors and the exciting winding, made of two sections.

На фиг.5 показан механизм взаимодействия заявляемого токовихревого преобразователя с дефектами в виде продольных трещин. Figure 5 shows the mechanism of interaction of the claimed eddy current transducer with defects in the form of longitudinal cracks.

Токовихревой преобразователь содержит стержень 1, измерительную обмотку 2, возбуждающую обмотку 3, состоящую из секций 4 и 5, схему регулирования соотношения токов 6. Схема регулирования соотношения токов 6 может быть выполнена в виде потенциометра 7, средний вывод которого подключен к общей точке секций 4 и 5 возбуждающей обмотки 3, а крайние выводы потенциометра 7 подключены к началу и концу возбуждающей обмотки 3. Схема регулирования соотношения токов 6 может быть дополнительно снабжена фазосдвигающими конденсаторами 8 и 9, включаемыми между средним выводом потенциометра 7 и его соответствующими крайними выводами. The eddy-current transducer comprises a rod 1, a measuring winding 2, an exciting winding 3, consisting of sections 4 and 5, a current ratio 6 control circuit. The current ratio 6 control circuit can be made in the form of a potentiometer 7, the middle terminal of which is connected to the common point of the sections 4 and 5 of the exciting winding 3, and the extreme terminals of the potentiometer 7 are connected to the beginning and end of the exciting winding 3. The circuit for controlling the ratio of currents 6 can be additionally equipped with phase-shifting capacitors 8 and 9, included between the middle output of the potentiometer 7 and its corresponding extreme conclusions.

Токовихревой преобразователь работает следующим образом. The eddy current transducer operates as follows.

Задача контроля состоит, например, в выявлении продольных трещин в концевых зонах боковой поверхности контролируемого объекта 10. The control task consists, for example, in identifying longitudinal cracks in the end zones of the lateral surface of the controlled object 10.

Токовихревой преобразователь 1 вводят в полость 11 контролируемого объекта 10 и осуществляют поворот вокруг оси на 180o. Возбуждаемое магнитное поле, создаваемое возбуждающей обмоткой 3, воздействует на контролируемый объект 10, возбуждая в нем вихревые токи, схематично показанные на фиг.5. При наличии трещины 12 в данной зоне контур вихревого тока деформируется, что приводит к возникновению напряжения на выходе измерительной обмотки 2. Данное напряжение, как правило, очень мало, поэтому необходимо исключить непосредственное электромагнитное воздействие возбуждающей обмотки 3 на измерительную обмотку 2, а также влияние вторичного поля вихревых токов в бездефектном объекте. Это достигается путем размещения магнитной нейтрали 13 возбуждающей обмотки 3 в плоскости, параллельной плоскостям витков измерительной обмотки 2. Для точной ориентации магнитной нейтрали 13 осуществляется регулировка соотношения токов в секциях 4 и 5 возбуждающей обмотки 3 с помощью схемы регулирования соотношения токов 6.The eddy current transducer 1 is introduced into the cavity 11 of the controlled object 10 and rotated around the axis by 180 o . The excited magnetic field generated by the exciting winding 3, acts on the controlled object 10, exciting eddy currents in it, schematically shown in Fig.5. If there is a crack 12 in this zone, the eddy current circuit is deformed, which leads to a voltage at the output of the measuring winding 2. This voltage is usually very small, therefore, it is necessary to exclude the direct electromagnetic effect of the exciting winding 3 on the measuring winding 2, as well as the influence of the secondary eddy current fields in a defect-free object. This is achieved by placing the magnetic neutral 13 of the exciting winding 3 in a plane parallel to the planes of the turns of the measuring winding 2. To accurately orient the magnetic neutral 13, the ratio of the currents in sections 4 and 5 of the exciting winding 3 is adjusted using the current ratio 6 control circuit.

Заявляемый токовый преобразователь по сравнению с известными имеет большее отношение сигнал/помеха из-за исключения магнитной связи между возбуждающей и измерительной обмотками, что обеспечивает повышение достоверности процесса контроля. The inventive current transducer in comparison with the known has a greater signal / noise ratio due to the exclusion of magnetic coupling between the exciting and measuring windings, which increases the reliability of the control process.

Claims (4)

1. Токовихревой преобразователь, содержащий каркас, возбуждающую и измерительную обмотки, витки которых расположены в плоскостях, пересекающих его ось, отличающийся тем, что возбуждающая обмотка токовихревого преобразователя состоит, по меньшей мере, из двух секций, которые смещены относительно друг друга, с образованием между плоскостями витков граничных секций возбуждающей обмотки острого угла α, значения которого лежат в диапазоне 0o < α ≤ 55o, значения углов β, образованных плоскостями витков измерительной обмотки, с плоскостью, проходящей через ось каркаса и биссектрису угла между плоскостями витков граничных секций возбуждающей обмотки, лежат в диапазоне 45o ≤ β < 90o, а токовихревой преобразователь содержит схему регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки.1. The eddy-current transducer comprising a frame, exciting and measuring windings, the turns of which are located in planes intersecting its axis, characterized in that the exciting winding of the current-eddy converter consists of at least two sections that are offset from each other, with the formation between boundary planes of turns of the exciting winding sections acute angle α, the values of which lie in the range 0 o <α ≤ 55 o, the values of angles β, formed by the planes of the turns of the measuring coil with a plane Prokh dyaschey through the axis of the carcass and the bisector of the angle between the planes of the turns of the boundary sections of the exciting coil are in the range 45 o ≤ β <90 o, and the eddy-current converter comprises a regulating circuit current ratio in the exciting winding sections. 2. Токовихревой преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве каркаса использован сердечник из ферромагнитного материала. 2. The eddy current transducer according to claim 1, characterized in that the core of the ferromagnetic material is used as the frame. 3. Токовихревой преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что для возбуждающей обмотки из двух секций схема регулирования соотношения токов в секциях возбуждающей обмотки выполнена в виде потенциометра, средний вывод которого подключен к общей точке секций возбуждающей обмотки, а крайние выводы потенциометра подключены к началу и концу возбуждающей обмотки. 3. The eddy current transformer according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that for the exciting winding of two sections, the current ratio control circuit in the sections of the exciting winding is made in the form of a potentiometer, the middle terminal of which is connected to the common point of the sections of the exciting winding, and the extreme terminals of the potentiometer are connected to the beginning and end of the exciting winding. 4. Токовихревой преобразователь по п. 3, отличающийся тем, что схема регулирования соотношения токов дополнительно снабжена фазосдвигающими конденсаторами, включаемыми между средним выводом потенциометра и его соответствующими крайними выводами. 4. The eddy current transducer according to claim 3, characterized in that the current ratio control circuit is additionally equipped with phase-shifting capacitors included between the middle terminal of the potentiometer and its corresponding extreme terminals.
RU2002128574/28A 2002-10-24 2002-10-24 Eddy-current converter RU2216729C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128574/28A RU2216729C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Eddy-current converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002128574/28A RU2216729C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Eddy-current converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2216729C1 true RU2216729C1 (en) 2003-11-20
RU2002128574A RU2002128574A (en) 2004-04-27

Family

ID=32028256

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002128574/28A RU2216729C1 (en) 2002-10-24 2002-10-24 Eddy-current converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2216729C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460069C2 (en) * 2007-04-27 2012-08-27 Снекма Apparatus for inspecting straight cavities with eddy currents

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2460069C2 (en) * 2007-04-27 2012-08-27 Снекма Apparatus for inspecting straight cavities with eddy currents

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5758798B2 (en) Method and apparatus for detecting defects near a surface by measuring leakage flux
US3693075A (en) Eddy current system for testing tubes for defects,eccentricity,and wall thickness
JP4003975B2 (en) Metal inspection method and metal inspection apparatus
JP2009204342A (en) Eddy current type sample measurement method and eddy current sensor
WO2017082770A1 (en) Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method
US4739261A (en) Flaw size measurement equipment using eddy currents
RU2216729C1 (en) Eddy-current converter
Fukuoka et al. Consideration of multi-coil type magnetizer for detection of omnidirectional crack in magnetic particle testing
US4331919A (en) Apparatus for magnetic testing ferromagnetic sheet or strip material using rectangular coils
GB2031155A (en) Isotropic magnetising system
JP4192708B2 (en) Magnetic sensor
RU2590940C1 (en) Through-type eddy current converter
RU2665592C1 (en) Method for determining position of dielectric gap in electrical conducting object and device for implementation thereof
SU789730A1 (en) Method and transducer for multifrequency eddy-current monitoring
RU2204131C2 (en) Electromagnetic converter
RU2031403C1 (en) Eddy-current converter for non-destructing control of parameters of materials
SU696370A1 (en) Modulation-type once-through eddy-current transducer
JPH04151551A (en) Magnetic flaw detecting device for wire rope
RU2651618C1 (en) Method of eddy current control of extended electrical conductive objects and device for its implementation
SU1019306A1 (en) Eddy-current converter
SU616576A1 (en) Stuck-on eddy-current transducer
SU1647377A1 (en) Eddy current converter
SU945773A1 (en) Method of non-destructive control of spot welded joint quality
SU1302182A1 (en) Flux-through eddy-current transducer for flaw detector
WO1987001203A1 (en) Electromagnetic inspection probe

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160914

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20190802