SU1298636A1 - Вихретоковый преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю. Цель изобретени  - повьшение чувствительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объектов. Это достигаетс  за счет конструкции токопровода, формирующего возбуждающее поле, повышение точности преобразовател  за счет использовани  сбалансированных чувствительных элементов и наличи  средств точной балансировки, а также упрощение технологии изготовлени  преобразовател  за счет использовани  технологии печатных плат. Вихретоко- вый преобразователь содержит токопро- вод в виде коаксиальной системы, во внешнем проводнике 2 которой выполнены прорези,а центральный проводник 1 выполнен в виде полого цилиндра с прорез ми, и измерительную обмотку, выполненную на гибкой подложке в виде совокупности пр моугольных секций 13. При протекании токов по токопроводу в контролируемом изделии возбуждаютс  продольные вихревые токи, имеющие максимумы под перемычками в внешнем проводнике 2. При этом достигаетс  максимально возможна  при возбуждении из внутренней полости глубина проникновени  вихревых токов и максимальна  чувствительность к поперечным трещинам. 5 з.п. ф-лы, 5 ил. ю (Л -« и Ai 4- 2у 9

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано- дл  измерений параметров и дефектоскопии-полых электропровод щих объектов, например труб парогене- раторов,

Цель изобретени  - повышение чувствительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объ ектов за счет использовани  массивного токопровода и обеспечени  высокой напр женности возбуждающего магнитного пол , повышение точности преобразовател  за счет использовани  сбалансированных чувствительных элементов и наличи  средств точной баланси- -1 ровки, а также упрощение технологии

изготовлени  преобразовател  за счет .использовани  технологии печатных плат.

На фиг. 1 представлена конструкци  вихретокового преобразовател ; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - измерительна  обмотка, размещенна  на гибкой подложке; на фиг. 4 - распределение магнитного пол  преобразовател ; на фиг. 5 - распределение возбужденных вихревых токов.

Вихретоковый преобразователь состоит из токопровода, вьшолненного в виде коаксиальной системы, образованной центральным проводником и внешним проводником 2, замкнутого магнитопровода 3 с возбуждающей обмоткой 4, охватьшающего центральньй проводник 1 токопровода, измерительной обмотки 5, выполненной на гибкой подложке 6 по технологии печатных, плат, стопорного винта 7 и дистан- ционирующих колец 8 и 9. Во внешнем проводнике 2 токопровода вьшолнены продольные прорези 10. В простейшем варианте центральный проводник 2 может быть выполнен в виде сплошного цилиндра. Однако дл  повышени  чувствительности преобразовател  рекомендуетс  выполнение центрального проводника 1 токопровода на части ег длины, совпадающей с длиной прорезей 10 внешнего проводника 2 токопровода в виде полого цилиндра с прорез ми 1, расположенными под перемычками 12 внешнего проводника 2 токопровода . Дл  повьппени  точности балансировки преобразовател  центральный проводник токопровода рекомендуетс  вьшолн ть с возможностью угловых

5

0

5

0

перемещений,, дл  чего . внутренний проводник 1 и внешний проводник 2 токопровода соедин ютс  на своих плоских торцах резьбовыми соединени ми и фиксируютс  один относительно другого стопорным винтом 7. Измерительна  обмотка 5 состоит из совокупности пр моугольных секций 13. Последние,предназначенные дл  регистрации воздействи  дефектов сплошности , образуют первую группу секций. Они размещаютс  на одной стороне гибкой подложки 6 и располагаютс  симметрично относительно двух соседних прорезей 10 или двух соседних перемычек 12. Пр моугольные секции 13, предназначенные дл  измерени  электрофизических параметров контролируемого обьекта, образуют вторую группу секций. Они размещены на другой стороне гибкой подложки 6 и смещены относительно измерительных обмоток первой группы по угловой координате .

При выполнении прорезей 10 и перемычек 2 одинаковыми по ширине пр моугольные секции 13 второй грзшпы размещаютс  симметрично относительно кра  соответствующей перемычки 12, Если ширина t,o прорези

10 t t, .

10 И

то ось

где t - ширина перемычки, пр моугольных секций 13 второй группы смещаетс  пропорционально отношению t, /t., в сторону элемента с

большей шириной.

Развертка боковой поверхности внешнего проводника 2 с размещенной на нем измерительной обмоткой 5 соответствует случаю прорезей 10 и пере-- мычек 12 одинаковой ширины. Дл  нагл дности на половине развертки показаны пр моугольные секции 13 только первой группы, а на второй - только пр моугольные секции 13 второй группы .

Рекомендуетс  дл  более равномерного распределени  гибкой подложки 6 на поверхности внешнего проводника 2 заполн ть прорези 10 диэлектрическими вставками (не показаны) с кривизной боковой поверхности внешнего проводника 2.. Возможно также использование диэлектрической оправки (не пока- зана) между гибкой подложкой 6 и боковой поверхностью внешнего проводника 2. Кром.е того, рекомендуетс  защита внешней поверхности витков пр мо

угольных секций 13 с помощью изолирующих покрытий.

Вихретоковый преобра-зователь работает следующим образом.

Возбуждающа  обмотка 4 запитывает- с  от источника переменного тока (не показан), при этом в замкнутом маг- нитопроводе 3 создаетс  переменный магнитный поток, сцепленный с электрически замкнутым контуром, образованным токопроводом. В результате в нем возбуждаетс  переменный ток, имеющий в центральном проводнике 1 одно направление, во внещнем проводнике 2 - другое направление. Благодар  наличию продольных прорезей iO во внешнем проводнике 2, напр женность магнитного пол  отлична от нул  за внешней боковой поверхностью токопровода. Распределение магнитного пол  Н дл  вихретокового преобразовател  с центарльным проводником показано в виде сплошного стержн . Магнитное поле Н (фиг. 4) в зоне

током токопровода и вихревыми тока Результирующее магнитное поле имее дл  этих секций магнитные нейтрали т.е. плоскости, при совмещении кот

5 рых с осью соответствующей пр моугольной секции 13 напр жение на в ходах последней равно нулю. Магни ные нейтрали соответствуют плоскос т м, симметрично расположенным отн

Ю сительно перемычек 12 или продольн прорезей 10. Поэтому напр жение на выводах соответствующей измеритель ной секции возникает лишь при нару шении симметрии в распределении ви

15 ревых токов, что имеет место при

взаимодействии с дефектами сплошно ти. Следовательно, пр моугольные секции 13, размещенные описанным о разом и вход щие в первую группу с

20 цнй, целесообразно использовать дл дефектоскопии.

При этом порогова  чувствительность преобразовател  к дефектам тем выше, чем ниже уровень начальн

продольных прорезей 10 имеет в основ-25 уровень напр жени , наведенный на

ном радиальную составл ющую Н , а в

в основном углозоне перемычек I2 - вую составл ющую Н.

При размещении вихретокового пре-пр моугольные секции 13 первой группы из-за магнитйой асимметрии. Снизить этот уровень можно за счет симметрировани  магнитного пол ..Это

образовател  в полости контролируемо--30 достигаетс  путем перемещени  гибкой

го объекта в последнем возбуждаютс  вихревые токи (фиг. 5). Совокупность токов одного направлени  концентрируетс  под перемычками 12 и соответствует их числу. Под прорез ми 10 вихревые токи имеют другое направление и их плотность имеет меньшую величину. При вьшолнении центрального проводника I на части его длины в виде полого цилиндра с продольными прорез ми 11 распределение магнитного пол  зависит от параметров и положени  центрального проводника 1. По мере приближени  перемычек центра льного проводника 1 к продольным проре-45 ми решаемой задачи дефектоскопии.

з м внешнего проводника 2 распределени  магнитного пол  над перемычками 12 и продольными прорез ми 10 приближаютс  друг к другу. Соответственно увеличиваетс  плотность вихревых токов : в большей степени под продольными прорез ми 10, в меньшей - под перемычками 12. Вместе с тем плотность тока под перемычками 12 остаетс  большей.

Пр моугольные секции 13 измерительной обмотки наход тс  под воздействием магнитного пол , созданного

током токопровода и вихревыми токами. Результирующее магнитное поле имеет дл  этих секций магнитные нейтрали, т.е. плоскости, при совмещении которых с осью соответствующей пр моугольной секции 13 напр жение на выходах последней равно нулю. Магнитные нейтрали соответствуют плоскост м , симметрично расположенным относительно перемычек 12 или продольных прорезей 10. Поэтому напр жение на выводах соответствующей измерительной секции возникает лишь при нарушении симметрии в распределении вихревых токов, что имеет место при

взаимодействии с дефектами сплошности . Следовательно, пр моугольные секции 13, размещенные описанным образом и вход щие в первую группу секцнй , целесообразно использовать дл  дефектоскопии.

При этом порогова  чувствительность преобразовател  к дефектам тем выше, чем ниже уровень начальный

пр моугольные секции 13 первой группы из-за магнитйой асимметрии. Снизить этот уровень можно за счет симметрировани  магнитного пол ..Это

подложки 6 относительно внешнего проводника 2 (груба  балансировка) и путем вращени  центрального проводника 1 относительно внешнего проводника 2 (точна  балансировка), С целью снижени  числа коммутируемых каналов, подключаемых к пр моугольным секци м 13, целесообразно соединение их выводов непосредственно на

гибкой подложке 6.

Конкретна  схема соединени , например , последовательно-согласна  или чередующа с  последовательно- встречна , определ етс  особенност 0

5

Секции 13 измерительной обмотки 5, вход щие во вторую группу, наход тс  под воздействием вихревых токов, пропорциональным электрофизическим свойствам и толщине контролируемого объекта, а также зазору между преобразователем и контролируемым объектом . Следовательно, они могут быть использованы дл  измерени  этих параметров .

Особенность преобразовател  состоит в том, что возбужденные вихревые токи в зоне контрол  направлены

вдоль оси. Это обеспечивает вы вление поперечных трещин, плохо вы вл емых проходными вихретоковыми преобразовател ми . Кроме того, преобразователь обеспечивает подавление вли - НИН элементов креплени  труб (например , трубных решеток в парогенераторе ) на результаты дефектоскопии, так . как трубна  решетка не нарушает круговой симметрии и, следовательно, не смещает магнитные нейтрали преобразовател .

Claims (1)

1. Формула изо б.р е т е н и  

   1. Вихретоковый преобразователь, содержащий измерительную обмотку, токопровод, выполненный в виде коаксиальной системы с одним плоским торцом, и замкнутый ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой, охватывающий центральньй проводник токопровода, о тличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объектов, во внешнем проводнике токопровода вьтолнены продольные прорези второй торец токопровода выполнен плоским, а измерительна  обмотка размещена на внешней боковой поверхности токопровода.

   о т 6 .Преобразователь по пп. -5, отличающийс  тем, что, целью повьщ1ени  точности, централь2 , Преобразователь по п. I,

   личающийс  тем, что, с це-35 ный проводник токопровода выполнен лью упрощени  технологии изготовле- с возможностью угловых перемещений ни  преобразовател , измерительна  вокруг своей оси.

   А-Л

   ,

   Фиг. 2

   0

   5

   0

   обмотка выполнена на гибкой подложке по технологии печатных плат,а гибка  подложка размещена на поверхности токопровода установочно-подвижно.

   3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийс  тем, что измерительна  обмотка выполнена в виде совокупности пр моугольных секций , симметрично расположенных относительно двух соседних прорезей или двух соседних перемычек внешнего проводника токопровода.

   4.Преобразователь по пп. и 2, отличающийс  тем, что измерительна  обмотка выполнена в виде двух групп пр моугольных секций , размещенных на противоположных поверхност х гибкой подложки, а секции одной группы смещены относительно секций второй группы по угловой координате токопровода.

   5.Преобразователь по пп. -4, отличающийс  тем, что центральный проводник токопровода на части его длины, совпадающей с длиной прорезей внешнего проводника токопровода, выполнен в виде полого цилиндра с прорез ми, расположенными под перемычками внешнего проводника токопровода и симметрично относительно прорезей последнего.

   6.Преобразователь по пп. -5, отличающийс  тем, что, с целью повьщ1ени  точности, центральФигУ/

   Редактор М. Бланар

   Фиг. 5

   Составитель И. Кесо н

   Техред М.Ходанич Корректор М. Шароши

   Заказ 881/45 Тираж 777Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4