SU1075142A1 - Eddy-current converter - Google Patents

Eddy-current converter Download PDF

Info

Publication number
SU1075142A1
SU1075142A1 SU823511293A SU3511293A SU1075142A1 SU 1075142 A1 SU1075142 A1 SU 1075142A1 SU 823511293 A SU823511293 A SU 823511293A SU 3511293 A SU3511293 A SU 3511293A SU 1075142 A1 SU1075142 A1 SU 1075142A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
coaxial line
segment
circuit
coaxial
negative active
Prior art date
Application number
SU823511293A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Павлович Калинин
Владимир Дмитриевич Остапенко
Александр Леонтьевич Дорофеев
Original Assignee
Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова
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 Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова filed Critical Пермское производственное объединение "Моторостроитель" им.Я.М.Свердлова
Priority to SU823511293A priority Critical patent/SU1075142A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1075142A1 publication Critical patent/SU1075142A1/en

Links

Abstract

1. ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии с катушкой воз15 буждени , расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивлени , выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором Обратной св зи, отличающийс   тем, что, с целью повышени  чувствительности, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной св зи выполнен в видедополнительного отрезка коак .сиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальных ли- g НИИ совмещены. (Л1. WHIRLED CONVERTER containing an oscillating circuit made in the form of a coaxial line segment with an excitation coil located at its open end and connected to the closed end of a coaxial line segment a negative active resistance circuit made in the form of an amplifying stage with a Feedback capacitor, characterized in that, in order to increase the sensitivity, the capacitance of the oscillating circuit is made in the form of a segment of a coaxial line with a ratio of external and internal diameters the conductors are equal to 1.02-1.05, the feedback capacitor is made in the form of an additional segment of the coaxial line, and the internal conductors of both segments of the coaxial lines are gI combined. (L

Description

2. Преобразователь по п. 1, от личающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , он снабжен терморезистором,. размещенным на отрезке коаксиальной линии , и включенным в цепь управлени  отрицательным активным сопротивлением .2. The converter according to claim 1, distinguished by the fact that, in order to increase the control accuracy, it is equipped with a thermistor. placed on a coaxial line segment, and included in the control circuit of a negative resistance.

ИзоеЗретение относитс  к средствам неразрушающего контрол  и может быть использовано дл  определени  качества поверхности материалов и изделий с помощью вихревых токов повышен ной и сверхвысокой частоты. Известен вихретоковый преобразователь , содержащий полый цилиндрический корпус, расположенные в нем каркас с обмоткой и конденсатор, образующие параллельный колебательный контур, и вкладыш, предназначенный дл  монтажа схемы преобразовани  сиг налов датчика в выходной помехоустой чивый сигнал, выполненной в виде узкополосного усилител  сигналов 1. Однако точность контрол  качества поверхности материалов и изделий известным датчиком недостаточна, так как дальнейший рост частоты тока возбуждени  датчика ограничен относительно большим значением распределенных параметров монтажа его элементов , в т.ч о и схемы преобразовани . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому  вл етс  вихретоковый преобразователь, содержащий отрезок коаксиальной линии, колебательный контур с навесным конденсатором и катушкой возбуждени , расположенной у открытого конца отрезка коаксиальной линии, и цепь отрицательного активного сопротивлени , выполненную в виде усилительного каскада с положительной обратной св зью. Элементом обратной св зи  вл етс  конденсатор, подключенный к закрытому концу отрез ка коаксиальной линии 2 , Однако чувствительность известного преобразовател  в диапазоне повышенных и сверхвысоких частот (боглее 100 МГц) недостаточна из-за боль шого значени  паразитной индуктивности соединительных выводов конденсатора обратной св зи, навесного конденсатора колебательного контура, распределенной индуктивности отрезка коаксиальной линии по сравнению с полезной сосредоточенной индуктивностью катушки возбуждени , имеющей в диапазоне сверхвысоких частот 1-2 витка провода. Кроме.того, известный преобразователь обладает темпе ратурной нестабильностью, так как его колебательный контур выполнен в виде цельного металлического узла, на геометрические размеры которого Вли ют колебани  температуры окружающей среды, что приводит к изменению выходного сигнала и снижает точность контрол , . Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности и точности контрол . Цель достигаетс  тем, что в вихретоковом преобразователе, содержащем колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной Линии с катушкой возбуждени , расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивлени , выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором обратной св зи, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной св зи выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальной линии совмещены. Кроме того, вихретоковый преобразователь снабжен термореЗИстором, размещенным на отрезке коаксиальной линии и включенным в цепь управлени  отрицательным активным сопротивлением . Известно, что распределенна  емкость С(5 и индуктивность L|j; отрезка коаксиальной линии определ ютс  из соотношений Jueose aio(u Do I - о Ри-- 2fr D, отношение диаметров внешнего и внутреннего проводников; CojfUo диэлектрическа  и магнитна  проницаемости вакуума; - относительные диэлектрическа  и магнитна  проницаемости изолирующего 1 - длина отрезка. Диаметры внутреннего и внешнего проводников выполнены весьма близкими , отличающимис  на 2-5%. В этом случае En Sn (1,02-1, 05)9 т.е. , и отрезок коаксиальной линии фактически  вл етс  сосредоточенной емкостью параллельного колеба- тельного контура, величина которой определ етс  из соотношени  (1). Индуктивностью колебательного контура  вл етс  катушка возбуждени  преобразовател . Это позвол ет свести до lинимyмa паразитную распределенную индуктивность отрезка коаксиальной линии, обеспечивает сосредоточение емкости колебательного контура, необходимой дл  получени  требуемой резонансной частоты, непосредственно в отрезке коаксиальной , что исключает применение навесного конденсатора в цепи колебательного контура . Выполнение конденсатора обратной св зи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии с общим внутренним проводником снижает паразитные параметры монтажа положительной обратной св зи. Создание емкости колебательного контура и емкости конденсатора положительной обратной св зи усилительного каскада на осно ве конструктивных элементов отрезка коаксиальной линии с практически одинаковым температурным коэффициен том обеспечивает возможность термокомпенсации схемы. Введение терморе зистора в цепь управлени  отрицательного активного сопротивлени  позвол ет компенсировать температурный дейф выходного сигнала преоб разовател . На фиг. 1 приведена монтажна  схема основных элементов вихретокового преобразовател ; на фиг. 2 принципиальна  электрическа  схема преобразовател . Вихретоковый преобразователь содержит отрезок 1 коаксиальной линии состо щий из внутреннего проводника 2, внешнего проводника 3 и изолирующего сло  4 между ними. Диаметр внутреннего проводника 2 равен D 2 мм, а диаметр внешнего проводника 3 равен ,08 мм. Таким образом , соотношение диаметров внешнего и внутреннего проводников равно 1,04 мм/мм. У открытого конца отрезка коаксиальной линии на диэлек рическом стержне 5 располагаетс  катушка 6 возбуждени , один вывод которой соединен с внутренним проводником 2, другой - с внешним проводником 3. Таким образом, катушка 6 возбуждени  и отрезок 1 коакси .альной линии образуют измерительный колебательный контур. С другого конца-отрезка коаксиальной линии внутренний проводник охватывает медное кольцо 7, образующее вместе с частью внутреннего проводника 2 и изолирующим слоем 4 конденсатор 8 обратной св зи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии. Коллекторный вывод СВЧ транзистора 9 соединен с проводником 2. Другой (опорный) колебательный контур с перестраиваемой резонансной частотой образован индуктивностью 10 и последовательно соединенными электрической емкостью . 11 и варикапом 1.2. Питание посто нным напр жением варикапа 12 осуществл етс  через резистор 13. Опорный колебательный контур соединен .с эмиттерным выводом транзистора 9. Одна обкладка конде 1сатора 8 обратной св зи соединена с эмиттером, а друга  - с коллектором транзистора 9. Режим работы транзистора 9 по посто нному току устанавливаетс  резистором 14, терморезистором 15, размещенным в полости выточки внешнего проводника 3, и конденсатором 16. Все элементы в своей совокупности образуют двухконтурный измерительный автогенератор сверхвысокой частоты, выходной сигнал которого с детектора 17, а также питание автогенератора осуществл етс  через блок 18 проходных конденсаторов . f Устройство работает следующим образом . Автогенератор вырабатывает электромагнитные колебани  частотой 0,1-1,5 кГц. Частота колебаний определ етс  индуктивностью катушки 6 возбуждени  и длиной отрезка 1 коаксиальной линии. Величина сигнала на выходе детектора 17 зависит от добротности измерительного контура, степени .расстройки резонансных контуров , величины посто нной составл ющей тока транзистора 9. При установке торца отрезка 1 коаксиальной линии на поверхность контролируемого объекта (не-показан) в последнем возникают вихревые токи, вли ющие на параметры измерительного контура. В зависимости от качества пбверхности характер изменени  параметров измерительного контура оказываетс  различным и измен етс  амплитуда выходного сигнала автогенератора. Если температура преобразовател  до измерени  отличалась от температуры контролируемого объекта, то температура преобразовател  стремитс  к температуре контролируемого объекта, измен   при этом добротность и расстройку резонансных контуров, величину посто нной составл ющей тока транзистора 9. Изменение сопротивлени  терморезистора 15 компенсирует это мешающее паразитное вли ние температуры.Isolation refers to the means of non-destructive testing and can be used to determine the surface quality of materials and products using eddy currents of increased and ultrahigh frequency. The eddy current transducer contains a hollow cylindrical body, a frame with a winding and a capacitor forming a parallel oscillating circuit, and a liner for mounting a transducer signal conversion circuit into an output noise-tolerant signal, made in the form of a narrowband signal amplifier 1. However, the accuracy control of the quality of the surface of materials and products by the known sensor is insufficient, since a further increase in the frequency of the excitation current of the sensor is limited relative to the large PWM value distributed installation parameters of its elements, including on and conversion circuit. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed is a eddy current transducer containing a segment of a coaxial line, an oscillating circuit with a mounted capacitor and an excitation coil located at the open end of the section of a coaxial line, and a negative active resistance circuit made in the form of an amplifying cascade with a positive feedback. The feedback element is a capacitor connected to the closed end of a section of coaxial line 2. However, the sensitivity of the known transducer in the range of higher and ultrahigh frequencies (brighter than 100 MHz) is insufficient due to the large value of the parasitic inductance of the connecting terminals of the feedback capacitor, hinged oscillator circuit capacitor, distributed inductance of the coaxial line segment compared to the useful concentrated inductance of the excitation coil having 1-2 zone ultrahigh frequency coil wire. In addition, the well-known transducer has a temperature instability, since its oscillating circuit is made in the form of a solid metal unit, the geometrical dimensions of which are influenced by fluctuations in ambient temperature, which leads to a change in the output signal and reduces the accuracy of control,. The aim of the invention is to increase the sensitivity and accuracy of the control. The goal is achieved by the fact that in an eddy current transducer containing an oscillating circuit made as a segment of a coaxial Line with an excitation coil located at its open end and connected to the closed end of a section of a coaxial line a negative active resistance circuit made in the form of an amplifying stage with a reverse capacitor connection, the capacitance of the oscillating circuit is made in the form of a segment of a coaxial line with a ratio of the diameters of the outer and inner conductors equal to 1.02-1.05, The feedback coupler is designed as an additional segment of a coaxial line, and the inner conductors of both segments of the coaxial line are aligned. In addition, the eddy current transducer is equipped with a thermal resistor located on a segment of a coaxial line and included in the control circuit of a negative active resistance. It is known that the distributed capacitance C (5 and inductance L | j; the length of the coaxial line is determined from the relations Jueose aio (u Do I - about Pu - 2fr D, the ratio of the diameters of the outer and inner conductors; CojfUo is the dielectric and magnetic permeability of the vacuum; - the relative dielectric and magnetic permeability of the insulating 1 is the length of the segment. The diameters of the inner and outer conductors are made very close, differing by 2-5%. In this case, En Sn (1.02-1, 05) 9 i.e., and the coaxial segment the line is actually a concentrated capacitance The parallel oscillating circuit, the value of which is determined from relation (1). The inductance of the oscillating circuit is the drive coil of the converter. This allows the parasitic distributed inductance of the coaxial line section to be reduced to the minimum required to obtain the required resonant frequency directly in the segment of coaxial, which eliminates the use of a hinged capacitor in the circuit of the oscillating circuit. Performing a feedback capacitor in the form of an additional segment of a coaxial line with a common internal conductor reduces the parasitic mounting parameters of the positive feedback. Creating the capacitance of the oscillatory circuit and the capacitance of the capacitor of the positive feedback of the amplifier cascade on the basis of the structural elements of a coaxial line segment with a practically identical temperature coefficient provides the possibility of thermal compensation of the circuit. The introduction of a thermistor into the negative active resistance control circuit allows one to compensate for the temperature difference of the output signal of the converter. FIG. 1 shows the wiring diagram of the main elements of the eddy current transducer; in fig. 2 is an electrical converter circuit principle. The eddy current transducer contains a segment 1 of a coaxial line consisting of an inner conductor 2, an outer conductor 3 and an insulating layer 4 between them. The diameter of the inner conductor 2 is equal to D 2 mm, and the diameter of the outer conductor 3 is equal to 08 mm. Thus, the ratio of the diameters of the outer and inner conductors is 1.04 mm / mm. At the open end of the coaxial line segment on the dielectric rod 5 there is an excitation coil 6, one output of which is connected to the inner conductor 2, the other with an external conductor 3. Thus, the excitation coil 6 and coaxial line segment 1 form a measuring oscillator circuit. At the other end of the coaxial line, the inner conductor encloses the copper ring 7, forming together with part of the inner conductor 2 and the insulating layer 4 a feedback capacitor 8 in the form of an additional coaxial line. The collector output of the microwave transistor 9 is connected to the conductor 2. The other (reference) oscillating circuit with a tunable resonant frequency is formed by the inductance 10 and connected in series by the electric capacitance. 11 and varicap 1.2. The constant-voltage supply of the varicap 12 is carried out through a resistor 13. The reference oscillating circuit is connected to the emitter terminal of transistor 9. One plate of the feedback coupler 1 8 is connected to the emitter and the other to the collector of transistor 9. This current is set by a resistor 14, a thermistor 15 placed in the undercut cavity of the outer conductor 3, and a capacitor 16. All the elements in their totality form a dual-circuit measuring high-frequency auto-oscillator, the output second signal from detector 17 which, as well as the power oscillator is performed through the block 18 feedthrough capacitors. f The device operates as follows. The oscillator generates electromagnetic oscillations with a frequency of 0.1-1.5 kHz. The oscillation frequency is determined by the inductance of the excitation coil 6 and the length of the length 1 of the coaxial line. The magnitude of the signal at the output of the detector 17 depends on the quality factor of the measuring circuit, the degree of tuning of the resonant circuits, the magnitude of the constant component of the current of the transistor 9. When the end face of the section 1 of the coaxial line is installed on the surface of the monitored object (non-shown), eddy currents appear in the latter, affecting on the parameters of the measuring circuit. Depending on the quality of the sensor, the nature of the change in the parameters of the measuring circuit is different and the amplitude of the output signal of the autogenerator varies. If the temperature of the converter prior to measurement differed from the temperature of the object being monitored, then the temperature of the converter tends to the temperature of the object being monitored, thereby changing the Q-factor and detuning of the resonant circuits, the constant current component of transistor 9. The change in resistance of the thermistor 15 compensates for this interfering parasitic effect of temperature.

С помощью предлагаемого вихретокового преобразовател  можно надежно.Using the proposed eddy current transducer can be reliably.

вы вл ть микротрещины, оценивать пористость жаростойких покрытий, что недоступно дл  обыкновенных (работающих на более низкой частоте) вихретоковых преобразователей..detect microcracks, estimate the porosity of heat-resistant coatings, which is not available for ordinary eddy current transducers (operating at a lower frequency).

Claims (2)

1. ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗО-1. VORTEX CONVERSION ВАТЕЛЬ, содержащий колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии с катушкой воз буждения, расположенной у его откры того конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопро тивления, выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором Обратной связи, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной связи выполнен в виде'дополнительного отрезка коаксиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальных линий совмещены.A VATEL containing an oscillatory circuit made in the form of a segment of a coaxial line with an excitation coil located at its open end and a negative active resistance circuit connected to the closed end of a segment of a coaxial line, made in the form of an amplifier stage with a Feedback capacitor, characterized in the fact that, in order to increase sensitivity, the capacitance of the oscillatory circuit is made in the form of a segment of a coaxial line with a ratio of the diameters of the external and internal conductors equal to 1.02-1.05, to the feedback compensator is made in the form of an additional segment of the coaxial line, and the internal conductors of both segments of the coaxial lines are combined. 2. Преобразователь по π. 1, о т личающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен терморезистором,. размещенным на отрезке коаксиальной линии, и включенным в цепь управления отрицательным активным сопротивлени ем.2. The converter according to π. 1, characterized in that, in order to increase the accuracy of control, it is equipped with a thermistor. placed on a segment of the coaxial line, and included in the control circuit of negative active resistance.
SU823511293A 1982-11-12 1982-11-12 Eddy-current converter SU1075142A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823511293A SU1075142A1 (en) 1982-11-12 1982-11-12 Eddy-current converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823511293A SU1075142A1 (en) 1982-11-12 1982-11-12 Eddy-current converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1075142A1 true SU1075142A1 (en) 1984-02-23

Family

ID=21035624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823511293A SU1075142A1 (en) 1982-11-12 1982-11-12 Eddy-current converter

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1075142A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР 540503, -кл. G 01 В 7/06, 1973. 2. Авторское свидетельство СССР 600885, кл. G 01 В 7/06, 1976 (прототип). *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3707671A (en) Inductive vibration pickup apparatus
US4149423A (en) High-temperature microphone system
JPH0614604B2 (en) Resonance circuit temperature compensation method
US4956606A (en) Non-contact inductive distance measuring system with temperature compensation
US3521158A (en) Inductive vibration pickup apparatus
US4912407A (en) Non-contacting inductively coupled displacement sensor system for detecting levels of conductive, non-magnetic liquids, and method of detecting levels of such liquids
JPH044542B2 (en)
JPH01193607A (en) Use of dielectric microwave resonator and sensor circuit
JPH0257984A (en) Circuit apparatus for application connected to inductive and capacitive device for non-destructive measurement of orm resistance of thin film
JPS623881B2 (en)
US6054866A (en) Method and apparatus for measuring distance using capacitance characteristic
SU1075142A1 (en) Eddy-current converter
US3013256A (en) Electronic apparatus for sensing the presence or absence of material
JP2000131120A (en) Level detecting device for magnetic body
US3478586A (en) Sensing device having a variable impedance and the application thereof to an apparatus for supervising from a distance the level of oil in a tank
SU1384930A1 (en) Eddy-current thickness gauge for measuring dielectric coatings in electrically-conducting base
RU2787070C1 (en) Method for measuring the length of a metal pipe
US3436654A (en) Gyratory crusher clearance measuring means having resonant coupling circuits
RU2796388C1 (en) Method for determining length of a metal pipe
SU819668A1 (en) Device for measuring electric conductivity
RU2239200C2 (en) Permittance precision measurement device
SU1494732A1 (en) Device for measuring contact difference of potentials
CN85102388A (en) The eddy current mode displacement transducer of high precision and high sensitivity
SU1099269A1 (en) Device for eddy-current checking of electroconductive materials
JPH0664011B2 (en) Method and device for detecting electric conductivity of sample made of superconducting material