SU1151879A1 - Накладной вихретоковой преобразователь - Google Patents

Abstract

НАКЛАДНОЙ ВИХРЕТОКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий стержень с размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных обмоток - возбуждающей и измерительной, из которых возбуждающие размещены на торцах каркаса и включены последовательно согласно. а измерительные - последовательно встречно, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности и расширени  диапазона измерений, средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток одной пары отличаютс  от средних радиусов соответствуюпрх обмоток другой пары в п раз, где .,Л71, количество витков возбуждающей и измерительной обмоток меньшего диаметра в Vn раз больше количества витков соответствуюв1их обмоток большего диаметра, отношение средних радиусов обмоток в каждой паре выбирают равным 3-4, каркас выполнен состав ным из двух частей, установленных на ел стержне с двух его сторон с возможностью перемещени  вдоль оСи стержн , измерительные обмоткИ размещены на стержне, а рассто ние от центров обмоток до торцов каркаса равно половиле среднего геометрического средних радиусов каждой пары обмоток.

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз й ства дл  измерени  неметаллических покрытий на металлической основе, В существующих приборах дл  контрол  толпрны неметаллических покрыти на металлической основе используютс  как параметрические, так и трансформаторные накладные вихретоковые преобразователи . При этом вторичные обмотки трансформаторньк преобразователей обычно наматывают непосредственно поверх первичных 13. Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  накладной вихретоковой преобразователь содержащий стержень с размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных обмоток возбуждени  и измеритель ной, из которых возбуждаюн е размещены на торцах каркаса и включены последовательно согласно, а измерительные - последовательно встречно 2. Близкое расположение возбуждающей и измерительной обмоток преобразовател  хот  и обеспечивает высокую чув ствительность к измер емой величине однако создает большую нелинейность выходной зависимости вихретоковых толщиномеров, работающих на амплитуд ном способе вьделени  информации (Ь К1п/йвн) где h - толщина покрыти ; К - козффигщент nponopujioHanbности; - амплитуда вносимого напр жени ) и обладает относительно узким диапазоном измерений. Кроме того,такой преобразователь имеет большую величину начального напр жени  на измерительной обмотке, что отрицательно сказьшаетс  на стабильности его работы. Это существенно снижает точность измерений и создает Известные трудности при использоваНИИ преобразователей в цифровых измерительных приборах. Использование известного вихретокового преобразовател  дает существенную погрешность измерений при вариаци х удельной электрической проводимости материала основы. Цель изобретени  - повышение точности и расширение диапазона измерений . Поставленна  цель достигаетс  тем что в накладном вихретоковом преобразователе , содержащем стержень с размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных обмоток - возбуждающей и измерительной, из которых возбуждающие размещены на торцах каркаса и включены последовательно coi- ласно, а измерительные - последовательно встречно, средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток одной пары отличаютс  от средних радиусов соответствующих обмоток другой в п раз, где , количество витков возбуждающей и измерительной обмоток меньшего диаметра в Vn раз больше количества витков соответствующих обмоток большего диаметра, отношение средних радиусов обмоток в каждой паре выбирают равным 3-4, каркас вьтолнен составным из двух частей, установленных на стержне с двух его сторон с возможностью перемещени  вдоль оси стержн , измерительные обмотки размещены на стержне , а рассто ние от центров обмоток до торцов каркаса равно половине среднего геометрического средних радиусов каждой пары обмоток. На фиг. 1 представлен накладной вихретоковой преобразователь. На фиг. 2 приведены градуировочные характеристики преобразователей зависимости логарифма амплитуды вноI . 4,+|, симого напр жени  от Ь относительного рассто ни  от центров обмоток до электропровод щей поверхности при различных значени х f R,/R, где h и h - рассто ни  от центров каждой пары обмоток до соответствующего торца; R и R2 средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток в каждой паре. На фиг. 3 приведены зависимости амплитуды вносимого напр жени  tUenl от обобщенного параметра л где ш - кругова  частота тока возбуждени  ; jUj- магнитна  посто нна ; 4 - удельна  электрическа  проводимость основы. Накладной вихретоковой преобразователь содержит стержень 1 с размещенным на нем каркасом, состо щим из двух подвижных частей 2 и 3, две пары коаксиальных обмоток, из которых возбувдающие 4 и 5 расположены на част х 2 и 3 каркаса соответственно ч включены последовательно согласно, а измерительные обмотки 6 и 7 расположены на стержне 1 и включены последовательно встречно. Средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток 4и 6 одной пары отличаютс  от средних радиусов соответствующих обмоток 5и 7 другой пары в п раз, где , количество витков возбуждающей и измерительной обмоток 5 и 7 меньшего диаметра в Уп раз больше количества витков соответствующих обмоток 4 и 6 большего диаметра, отношение средних радиусов обмоток 4и6, 5и7в каж дой паре выбирают равнЕлми 3-4, рассто ние от центров обмоток 4, 6 и 5, 7 до соответствукичих торцов равно половине среднего геометрического средних радиусов калздой пары обмоток 4, 6 и 5, 7. Преобразователь содержи также стопорный винт 8 и механизм 9 перемещени . Преобразователь работает следук ци образом. При настройке преобразовател  с помощью стопорного винта 8 фиксируют часть каркаса 3 относительно стеркн  1 так, чтобы плоскости обмоток 5 и 7 совпадали. С помощью механизма 9 перемещени , в качестве которого, например , может использоватьс  специальный винт, перемёщаеьвйй по резьбе стержн  1, перемещают в некоторых пределах вдоль продольной оси преобразовател  часть каркаса 2 с обмотк й 4. Это дает возможность дополнительно скомпенсировать начальное напр жение преобразовател , причем такое устройство позвол ет сделать это намного быстрее и проще, чем, например , подбор количества витков в обмотках и обеспечивает более высокую стабильность величины остаточного напр жени  раскомпенсации, чем, например , использование электронных компенсаторов. При измерении тол1Щ1Ны покрыти  преобразователь устанавливаетс  одним из рабочих торцов на контролируемое изделие (не показано). Выбор нужного рабочего торца определ етс  ожидаемой толщиной покрыти : дл  больших толщин на изделие устанавливают торец с обмотками 4 и 6 большего диаметра. По возбуждакмдим обмоткам 4 и 5 преобразовател  пропускают переменный ток, с помощью которого в металлической основе издели  воз1 794 буждают вихрев.1е токи. Интенсивность вихревых токов зависит от рассто ни  от торца преобразовател  до основы, т.е. от толщины неметаллического покрыти . В свою очередь вихревые токи навод т ЭДС в измерительной обмотке 6 или 7 преобразовател , расположенного вблизи издели . За счет этого на вькоде преобразовател  по вл етс  разбаланс напр жени , и величина его тем больше, чем меньше толп91на неметаллического покрыти . Традуировочные характеристики на фиг. 2 показывают, что максимальной чувствительностью по амплитуде к измер емой величине, котора  характеризуетс  параметром h, обладают преобразователи с величиной . Однако, характеристика при этом получаетс  существенно нелинейной, что не может не сказатьс  на точности измерений. Увеличение параметра f приводит к по влению линейного участка на градуировочной характеристике, что крайне желательно при создании цифровых толирномероБ. На фиг. 2 видно, что длина линейного участка увеличиваетс  с ростом у. Это позвол ет повысить точность измерений, но с другой стороны, происходит снижение чувствительности преобразовател  к толщине покрыти  и, следовательно, уменьшаетс  отношение напр жений сигнала и помехи на выходе преобразовател , что уже может привести к росту погрешности измерений при больших величинах параметра у. Экспериментальные исследовани  преобразователей с разными значени ми параметра (фиг. 2) показали , что минимальную погрешность измерений можно получить при величинах . Из кривых на фиг. 2 видно, что наилучшие услови  измерени  тол1Ф1НЫ неметаллических.покрытий обеспечиваютс  при изменении параметра h от 1 до 3, т.е. при изменении тол1даны покрыти  до величины эквивалентного радиуса преобразовател  при рассто нии от центра его обмоток до торца, равном 0,5 Ун КгОдним из основных источников погрешности измерений толщины неметаллических покрытий на металлической основе  вл етс  изменение удельной электрической проводимости материала основы. Из приведенных на фиг. 3 висимостей видно, что увелимение параметра f также приводит к улучшению отстройки от Изменений указанного фактора, что также существенно повышает точность измерений. По сравнению с известными преобразовател ми , использование предлагаемого преобразовател  при позвол 9 ет расширить диапазон измерений толщины- покрытий в 4 раза. При этом погрешность , вносима  удельной электрической проводимостью основы, снижаетс  в 3 раза. Таким образом, изобретение позвол ет повысить точность и расширить диапазон измерений.Фиг . 2

0,8

0.6

4

А/

X

-2

/

Claims (1)

1. НАКЛАДНОЙ ВИХРЕТОКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий стержень с размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных обмоток - возбуждающей и измерительной, из которых возбуждающие размещены на торцах каркаса и включены последовательно согласно, а измерительные - последовательно встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток одной пары отличаются от средних радиусов соответствуюπριχ обмоток другой пары в г> раз, где ,ь?1, количество витков возбуждающей' и измерительной обмоток меньшего диаметра в Vn раз больше количества витков соответствующих обмоток боль шего диаметра, отношение средних радиусов обмоток в каждой паре выбира ют равным 3-4, каркас выполнен составу ным из двух частей, установленных на © стержне с двух его сторон с возможностью перемещения вдоль оси стержня, измерительные обмотки размещены на стержне, а расстояние от центров обмоток до торцов каркаса равно полови- 5 де среднего геометрического средних радиусов каждой пары обмоток.

   >

   1 1151