SU1027592A1 - Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимс полем (его варианты) - Google Patents

Abstract

1. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимс  полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждени , выполненную из четырех повернутых на 90 Одна относительно другой секций,, У витки ка сдой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде выт нутых пр моугольных петель размещенных коак .сиально каркасу н симметрично относительно соответствующи;с секций о(й«ютки возбуждени , о т л и ч а ющ и и с   тем, что, с цблью повышени  достоверности контрол , он снабжен двум  дополнительными измерительными обкютками проходного типа , включенньми между собой последовательно встречно, разнесенными по оси преобразовател  на рассто ние, равное малой стороне выт нутых пр моугольных петель секций основной измерительной о(отки, и размещенН1МИ симметрично относительно каркаса и сооснЬ с ним, а внутренний диаметр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки. . ГО 1 сд со ISD 4ЙИЕ/

Description

2. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимс  полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждении вьтолненную из четырех повернутых на 90 одна относительно другой секций, витки каждой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде выт нутых пр моугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрично относительно соответствуюдих секций обмотки возбуждени , отличающийс  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , кольцевой каркас выполнен из изол ционного немагнитного материала, а преобразователь снабжен двум , симметрично расположенными относительно кольцевого каркаса и соосно с ним, ферромагнитными кольцами, внутренний диаметр

которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждени , и двум  цилиндрическими электропровод щими немагнитными концентраторами электромагнитного пол , расположенными симметрично относительно кольцевого каркаса и соосно с ним с наружной стороны ферромагнитных колец и имеющими проходные отверсти , диаметр которых равен наружному диаметру измерительной обмотки.

3. Преобразователь по п.2, о т личающийс  тем, что длина намотки каждой секции обмотки возбуждени  выбрана из соотношени 

е,

где Р - длина намотки каждой- секции

обмотки возбуждени ; D - внутренний диаметр кольцевого каркаса.

Изобретение относитс  к неразруша щаму контрюлю, в частности к проходн вихретоковым преобразовател м, используемым дл  обнаружени  дефектов в прот женных издели х, таких как проволока, прутки, трубы и т.п. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату  вл етс  проходной вих ретоковый преобразователь с вращающим с  полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку воз буждени , выполненную из четырех пов рнутых на 90 одна относительно Другой секций, витки каждой из KOTOJMJX охватывают каркас и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде выт  нутых пр моугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрично относительно соответствук цих секций обмотки возбуждени  11 3Недостатком преобразовател   вл етс  низка  чувствительность его к коротким дефектам, т.е. к дефектам, прот женность которых меньше малой стороны выт нутой пр моугольной петли измерительной обмотки. Цель изобретени  - повышение достоверности контрол . Поставленна  цель достигаетс  тем что проходной вихретоковый преобразователь , с вращакюимс  полети, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждени , выполненную из четырех повернутых на 90 одна относительно другой секций , витки каждой из которых охватывают каркас и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде выт нутых пр моугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрич- но относительно соответствующих секций обмотки возбуждени , по первому варианту снабжен двум  дополнительными измерительными обмотками проходного типа, включенными между собой последовательно встречно, разнесенными по оси преобразовател  на рассто ние, равное малой стороне выт нутых пр моугольных петель секций основной измерительной обмотки, и размещенными симметрично относительно каркаса и соосно с ним, а внутренний диаметр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки. По второму варианту кольцевой каркас выполнен из изол ционного немагнитного материала, а преобразователь снабжен двум  симметрично расположенньл и отновительно кольцевого каркаса и соосно с ним ферромагнитНБМИ кольцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждени  и двум  цилиндрическими электропровод щими немагнитными концентраторами электромагнитного пол , расположенными симметрично относительно кольцевого каркаса И соосно с ним с наружной стороны ферромагнитных колец, и имеющими проходные отверсти , диаметр которых равен наружному диаметру измеритель ной обмотки. При этом длина намотки каждой се ции обмотки -возбуждени  выбрана из соотношени  р J/D Р - , где Р - длина намотки каждой секции обмотки возбуждени ; D - внутренний диаметр кольцево каркаса. На фиг.1 представлена конструкти на  схема П1 еобразовател  (отдельны элементы разнесены вдоль оси дл  большей нагл дности), первый вариант; на фиг.2 - схема соединени  обмоток преобразовател ; на фиг.З конструктивна  схема преобразовател  (отдельные элементы разнесены вдоль оси дл  большей нагл дности), второй вариант. На кольцевом каркасе 1 размещены пары секций 2, 3 и 4, 5 обмотки возбуждени , включенные между собой последовательно встречно. Каркас охватывает сменную обойму 6, на которой в пазах уложены секции 7-10 основной измерительной обмотки, включенные попарно согласно между собой. Преобразователь по первому варианту содержит две дополнительные измерительные обмотки 11 и 12 проходного типа, включенные между собо последовательно встречно. Контролируемое изделие 13 проходит внутри кольцевого каркаса, который в преобразователе по первому варианту вы полнен ферромагнитньм, а по второму варианту - из изол ционного немагнитного материала. В преобразователе по второму варианту симметрично относительно кол цевого каркаса 1 вплотную к обмотке возбуждени  расположены ферромагнит ные, кольца 14 и 15, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждени , а по обеим сторонам возбуждающей системы 1-5, 14 и 15 вплотную к кольцам- ра мещены цилиндрические электропровод щие немагнитные концентраторы 16 и 17 электромагнитного пол . Преобразователь по первому варианту работает следующим образом. Пары секций 2,3 и 4,5 обмотки во буждени  сдвинуты на 90 одна относительно другой (фиг.1) и запитываютс  напр жением одинаковой часто ты и амплитуды со сдвигом по фазе на 90 от генератора (не показан), в результате чего в пространстве, ограниченном ферромагнитным каркасом 1, образуетс  вращающеес  магни ное поле с вектором магнитной индукции , перпендикул рным оси преобразовател . Результирующий магнитный поток, получаемый в зоне контрол  при наличии издели  13 может рассматриватьс  как сумма.возбуждающего потока , образованного токами секций обмотки возбуждени , и потока вихревых токов, наведенных в изделии возбуждающим потоком. Вихревые токи издели  завис т не только от возбуждаквдего потока, но также и от электрофизических свойств контролируемого издели . Изменение магнитного потока преобразовател , вызванное изменением электрофизических свойств издели , при неизменном возбуждающем потоке равносильно изменению ЭДС измерительной обмотки, по величине которой, таким образом, можно судить о изменении параметров контролируемого издели . Диаметрально противоположные секции 7,8 и 9,10 измерительной обмотки , помещенной в вращающеес  магнитное поле, включаютс  попарно согласно , при этом наводима  .в паре обмоток секций 7, 8 ЭДС, определ етс  проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную ось (ось х), а в паре 9, 10 - на вертикальную . ось (ось у). ЭДС.двух пар секций 7, 8 и 9, 10 основной измерительной и ЭДС дополнительных обмоток 11 и 12, включенных между собой последовательно встречно, соответственно равны, если в зоне контрол  преобразовател  находитс  бездефектный участок издели  13, и не равны, если в преобразователе находитс  дефектный участок контролируемого издели . Разница между напр жени ми , подаваемыми в блок обработки сигнала (не показан), определ ема  размергши дефекта, выдел етс  электронной схемой дефектоскопа.При по влении в зоне контрол  дефектного участка, прот женность которого больше малой стороны выт нутых пр моугольных петель секций основной измерительной обмотки, максимальное изменение ЭДС будету основной измерительной обмотки, секции которой включены попарно согласно, а разница между напр жени ми дополнительных измерительных обмоток минимальна , так как дефектный участок одновременно находитс  под обеими обмотками, которые включены между собой встречно, и имеет место сравнение двух- соседних участков по оси преобразовател , которые в данном случае одинаковы. Если теперь в преобразователе по витс  короткий дефектный участок, т.е. дефект, прот женность которого меньше длины малой стороны выт нутых пр моугольных петель основной измерительной обмотки , то максимальное изменение ЭДС будет У дополнительных обмоток 11 и 12, так как при продвижении контролируемого объекта дефектный участок сначала окажетс  под одной измерительнрй обмоткой 12, а затем под другой измери тельной обмоткой 11, а разница между напр жени ми основной измерительной катушки тем меньше, чем меньше прот женность дефекта в направлении оси преобразовател  при.неизменных других параметрах данного дефекта. Преобразователь по второму варианту работает следующим образом. Обмотка возбуждени , намотанна  на кольцевой каркас 1, выполнена из четырех сдвинутых на 90 одна относительно другой секций (2-5), витки которых охватывают кольцевой каркас , при этом противолежащие секции включены встречно, а образованные пары секций зачитываютс  напр жением одинаковой частоты и амплитуды со сдвигом по фазе на 90. В результате в пространстве, охватываемом кольце вым каркасом., образуетс  однородjHoe вращающеес  электромагнитное . с векторомМагнитной индукции, перпендикул рным оси преобразовател  и со скоростью вращени , равной частоте питаемого напр жени . Однородность вращакицегос  электромагнитногопол  в зоне контрол  достигаетс  за счет того, что кольценой магнитопровод выполнен в виде кольцевого каркаса 1 Из изол ционного немагнитного материала, который повышает интенсивность потоков рассе ни  в зоне контрол  и тем самым увелнчнвает равномерность распределени  напр женности магнитного пол  по радиусу и по оси преобразовател ; применены два ферромагнитных кольца 14 и 15, способствующие перераспределению полей рассе ни  к кра  зоны контрол  по оси преобразовател , уменьша  тем самьм неравномерность магнитного пол  в этом направлении , и цилиндрические э екГропровод щие немагнитные концентраторы 16 и 17 электромагнитного пол , преп тствующие проникновению полей рассе ни  в область вне зоны контрол  и, тем самЕМ,уменьшающие общую нерав номерность магнитного пол  в зоне контрол . Применение возбуждающей обмотки, длина каждой секции которой выбрана из соотношени  В , также уменьшает неравномерность распределени  напр женности магнитного пол  |По окружности преобразовател . Результирующий магнитный поток, получаемый в зоне контрол  при налйчии издели  13, может рассматриватьс  как сумма возбуждающего потока , образованного токами секций охотки возбуждени , и потока вихревых токов, наведенных в изделии возбуждающим потоком..Вихревые токи издели  завис т не только от возбуждающего потока, но также и от электрофизических свойств контролируемого издели . Изменение магнитного потока преобразовател , вызванное изменением электрофизических свойств издели  прн неизменном возбуждающем потоке, равносильно изменению ЭДС измерительной обмотки секций 7-10, по изменению величины которой можно судить об изменении пара1Метров контролируемого издели . Диаметрально противоположные секции 7-10 измерительной обмотки, помещенной в вращающеес  магнитное поле , включаетс  попарно согласно, при этом наводима  в паре обмоток секций 7 и 8 ЭДС, определ етс  проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную ось (ось х), а. в паре 9 и 10 - на вертикальную ось (ось у). Четыре секции у измерительной обмотки применены с тем, чтобы обеспечить одинаковую чувствительность к дефекту независимо от его расположени  по окружности, а попарно согласное включение секций данной обмотки применено с целью уменьшени  чувствительности к радиальным смещени м контролируемого издели . Так как секции измерительной обмотки наход тс  в однородном возбуждающем магнитно поле, то при радиальном смещении издели  в любом направлении ЭДС в парах обмоток секций 7, 8 и 9, 10 остаетс  неизменной. Например , если изделие смещаетс  по вертикальной оси вверх, то ЭДС в секции 8 увеличиваетс  на некоторую величину, но в то же врем  в секции 10 ЭДС уменьшаетс  на ту же самую величину, а суммарна  ЭДС в данной паре секций остаетс  неизменной. Выполнение преобразовател  по первому варианту позвол ет повысить достоверность контрол  за счет повышени  чувствительности преобразовател , к коротким дефектам, а выполнение преобразовател  по второму варианту позвол ет повысить достоверность контрол  за счет получени  в зоне контрол  однородного пол , т.е. за счет снижени  чувствительности преобразовател  к радиальным смещени м контролируемого издели .

f гел е о/}7О/7

ft

1027592

7 С ff /fffJ« «f ,

ff

/f O/ry ffj/7ff SffJTf tf

гг

V

Claims (3)

1. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждения, выполненную из четырех повернутых на 90° Одна относительно другой секций,.

>

витки каждой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель* размещенных коак.сиально каркасу и симметрично относительно соответствующие секций обмотки возбуждения, о т л и ч а ющ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности контроля. Он снабжен двумя дополнительными измерительными обмотками проходного типа, включенными между собой последовательно встречно, разнесенными по оси преобразователя на расстояние, равное малой стороне вытянутых прямоугольных петель секций основной измерительной обмотки, и размещенныли симметрично относительно карка- (А са и соосно с ним, а внутренний диа- ^7 *

VCL К VUvvnv Ч* ПШЧр ____„ ________ .

метр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки ю м сл со ю

2. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждение, выполненную из четырех повернутых на 90° одна относительно другой секций, витки каждой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрично относительно соответствуквдих секций обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, кольцевой каркас выполнен из изоляционного немагнитного материала, а преобразователь снабжен двумя, симметрично расположенными относительно кольцевого каркаса и соосно с ним, ферромагнитными кольцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждения, и двумя цилиндрическими электропроводящими немагнитными концентраторами электромагнитного поля, расположенными симметрично относительно кольцевого каркаса и соосно с ним с наружной стороны ферромагнитных колец и имеющими проходные отверстия, диаметр которых равен наружному диаметру измерительной обмотки.

3. Преобразователь по п.2, о т личающийся тем, что длина намотки каждой секции обмотки возбуждения выбрана из соотношения ^? 3 ’ где в - длина намотки каждой- секции обмотки возбуждения;

D - внутренний диаметр кольцевого каркаса.