SU1753251A1

SU1753251A1 - Method and device for eddy-current testing of axial displacements of shafts

Info

Publication number: SU1753251A1
Application number: SU904851161A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Стеблев; Александр Владимирович Полулех; Анатолий Кондратьевич Легкобыт; Александр Кириллович Шипов
Original assignee: Самарский авиационный институт им.акад.С.П.Королева
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1992-08-07

Abstract

Изобретение относитс к средствам электромагнитного контрол изделий и может быть использовано дл вихретокового контрол перемещени валов. Цель изобретени - повышение точности за счет форми- ровани дополнительного сигнала из сигналов многообмоточного вихретокового преобразовател дл корректировки суммировани этих сигналов. Обмотки указанного преобразовател выполнены в виде пр моугольника и индуктивно св занных с ним пр моугольных треугольников, Генератор переменного тока св зан с пр моугольной обмоткой, а остальные обмотки попарно подключены к сумматорам. На один из них сигнал подаетс через управл емый дополнительным сигналом усилитель. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.The invention relates to the means of electromagnetic control of products and can be used for eddy current control of the movement of shafts. The purpose of the invention is to improve the accuracy by forming an additional signal from the signals of a multiwinding eddy current transducer to correct the summation of these signals. The windings of the specified converter are made in the form of a rectangle and inductively connected right triangular triangles, the AC generator is connected to the rectangular winding, and the remaining windings are connected in pairs to the adders. One of them receives a signal through an amplifier controlled by an additional signal. 1 h. item f-ly, 1 ill.

Description

СОWITH

сwith

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол осевых перемещений, относительных и абсолютных расширений, сдвигов ва- лов роторов, цилиндров турбин, компрессоров и насосов, имеющих помимо осевых перемещений значительные мешающие радиальные смещени .The invention relates to a measurement technique and can be used to control axial displacements, relative and absolute expansions, rotor shaft shifts, turbine cylinders, compressors, and pumps having, in addition to axial displacements, significant interfering radial displacements.

Известен способ контрол осевых перемещений , при котором на контролируемый вал воздействуют переменным магнитным полем пр моугольной катушкой, выдел ют сигналы взаимодействи этого пол с указанным валом пространственно-разнесенными двум парами в виде пр моугольных треугольников измерительных катушек, суммируют эти сигналы и по результатам суммировани определ ют осевое перемещение вала.A known method of controlling axial displacements, in which a controlled magnetic field of a rectangular coil is applied to a controlled shaft, the interaction signals of this field with the specified shaft are separated by spatially separated two pairs in the form of right-angled triangles of the measuring coils, these signals are summed up and the results of the summation determine axial movement of the shaft.

Известное устройство дл измерени перемещений содержит генератор переменного тока, св занный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотки, одна из которых возбуждающа пр моугольна рамка, а две пары - измерительные включены попарно последовательно - встречно, св занные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов с амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов.The known device for measuring displacements contains an alternator, associated with its output is a transformer eddy current transducer with windings distributed in space, one of which is an exciting rectangular frame, and two measuring pairs are included in pairs in series - counter, connected to the specified winding pairs of two signal processing channel with amplitude detectors at the input and adder at the outputs of both channels.

Недостаток известного способа и устройства заключаетс в том, что они уменьшают только аддитивную составл ющую погрешности измерени от воздействи внешних помех. Однако при радиальных смещени х объектов контрол возникает также и мультипликативна составл юща погрешности, завис ща от изменени A disadvantage of the known method and device is that they only reduce the additive component of the measurement error due to external interference. However, in the case of radial displacements of control objects, a multiplicative error component also arises, depending on the change in

1 ел со1 ate with

ЮYU

елate

электрофизических параметров объекта контрол и его размеров, например, вследствие изменени температурыelectrophysical parameters of the object of control and its size, for example, due to temperature change

Цель изобретени - повышение точности контрол осевых перемещений валов за счет отстройки от аддитивной и мультипликативной составл ющих внешних помех.The purpose of the invention is to improve the accuracy of controlling the axial movements of the shafts due to the detuning from the additive and multiplicative components of external interference.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе вихретокового контрол осевых перемещений валов, включающем воздействие на контролируемый вал переменным полем пр моугольной катушки, выделение сигналов взаимодействи этого пол с указанным валом пространственно разнесенными двум парами в виде пр моугольных треугольников измерительных катушек, суммирование этих сигналов, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых с двух пар измерительных катушек и используют этот сигнал дл коррекции указанного суммировани .The goal is achieved by the fact that in the eddy current control method of axial movements of shafts, including an impact on a controlled shaft by an alternating field of a rectangular coil, extracting the interaction signals of this field with the specified shaft by spatially separated two pairs in the form of right-angled triangles of the measuring coils, summing these signals form an additional signal proportional to the difference of two signals taken from two pairs of measuring coils and use this signal to correct y azannogo summation.

Поставленна цель достигаетс также тем, что устройство дл измерени перемещений , содержащее генератор тока, св зан- ный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна из которых возбуждающа пр моугольна рамка, а две пары - измерительные включены попарно последовательно-встречно, св занные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов с амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов, снабжено масштабным усилителем, включенным в один из каналов между амплитудным детекторбм и входом сумматора, регулируемым усилителем , включенным в другой канал между амплитудным детектором и другим входом сумматора, включенным на его выходе блоком управлени Выход блока управлени св зан с управл ющим входом регулируемого усилител , а кажда пара измерительных обмоток выполнена в виде оппозитно установленных гипотенузами с заданным интервалом пр моугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей пр моугольной рамкиThe goal is also achieved by the fact that a device for measuring displacements, which contains a current generator, is connected to its output by a transformer eddy current transducer with windings distributed in space, one of which is an exciting rectangular frame, and two pairs - measuring ones are included in pairs in series-opposite direction The two signal processing channels associated with the indicated winding pairs with amplitude detectors at the input and an adder at the outputs of both channels are equipped with a large-scale amplifier included in from channels between the amplitude detector um and an adder-controlled input connected to another channel between the amplitude detector and another adder input connected by a control unit at the output of the output of the control unit are connected to the control input of the adjustable amplifier, and each pair of measuring windings is made oppositely established by the hypotenuse with a given interval of right triangle, the legs of which are parallel to the sides of the exciting rectangular frame

На чертеже представлена блок-схема устройства дл контрол осевых перемещений валов.The drawing shows a block diagram of a device for monitoring axial movements of shafts.

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, подключенный к генераторной катушке 2 пр моугольной формы, четыре измерительные катушки 3-6 в виде пр моугольных треугольников, соединенные попарно-встречно, расположенные в параллельных плоскост х, и подключенные к входам двух детекторов 7 и 8 Один из катетовThe device comprises a high-frequency generator 1 connected to a rectangular-shaped generator coil 2, four measuring coils 3-6 in the form of right-angled triangles, connected in pairs-counter, arranged in parallel planes, and connected to the inputs of two detectors 7 and 8 One of legs

катушки 3 совпадает с меньшей стороной генераторной катушки 2. Гипотенузы катушек 3 и 4, а также 5 и 6 совпадают. Катет катушки 6 совпадает с другой меньшей стороной катушки 2. Длина катетов I катушек 3, 4, 5, 6 параллельных большей стороне катушки 1, меньше длины этой стороны.coil 3 coincides with the smaller side of the generator coil 2. Hypotenuse coils 3 and 4, as well as 5 and 6 are the same. The leg of coil 6 coincides with the other lower side of coil 2. The length of the legs of I coils 3, 4, 5, 6 parallel to the larger side of coil 1 is less than the length of this side.

Катушки 5 и 6 смещены относительно катушек 3 и 4 в плоскости генераторнойCoils 5 and 6 are offset relative to coils 3 and 4 in the plane of the generator.

катушки на рассто ние Лdistance coils

Кроме того, устройство содержит регулируемый усилитель, вход которого соединен с выходом одного из детекторов, масштабный усилитель 10, вход которого соединен с выходом другого детектора, сумма- тор 11, входы которого соединены с выходами масштабного усилител и регулируемого усилител , блок 12 управлени , включенный между выходом сумматора иIn addition, the device contains an adjustable amplifier, the input of which is connected to the output of one of the detectors, a large-scale amplifier 10, the input of which is connected to the output of another detector, a summer 11, whose inputs are connected to the outputs of the large-scale amplifier and adjustable amplifier, the control unit 12 that is turned on between the output of the adder and

управл ющим входом усилител с регулируемым коэффициентом усилени . Объект 13 контрол расположен под катушками.variable gain control amplifier input. Object 13 control is located under the coils.

Способ вихретокового контрол осевых перемещений валов реализуетс следующим образом.The eddy current control method for axial shaft movements is implemented as follows.

В зоне контрол возбуждаетс электромагнитное поле с помощью возбуждающей катушки 1 пр моугольной формы. Вторичное поле вихревых токов, наводимых в контролируемом валу 13 возбуждающей катушкой 2, регистрируют четырьм одинаковыми измерительными катушками 3-6. Напр жени измерительных катушек Us, LU, Us, Ue линейно завис т от измер емого осевого перемещени вала , (l+x), (x- Д), (l+ Д)-х, где А и В - коэффициенты функции преобразовани измер емого перемещени в электрический сигнал; I - длина одной изIn the control zone, an electromagnetic field is excited by means of a rectangular excitation coil 1. The secondary field of eddy currents induced in the controlled shaft 13 by the excitation coil 2 is recorded by four identical measuring coils 3-6. The voltages of the measuring coils Us, LU, Us, Ue linearly depend on the measured axial displacement of the shaft, (l + x), (x-D), (l + D) -x, where A and B are the coefficients of the conversion function of the measured movement in an electrical signal; I - the length of one of

сторон катушек, Л- величина смещени катушек 5 и 6 в плоскости катушки 1 относительно катушек 3 и 4. Дл реализации линейной функции преобразовани измер емого осевого перемещени вала в электрический сигнал измерительные катушки выполнены в виде пр моугольных треугольников . Коэффициенты А и В завис т от радиальных смещений вала, его геометрических размеров и электрофизических параметров . Если1 сформировать сигналы Уз4 и Use, пропорциональные разност м напр жений первой пары 3, 4 и второй пары 5, 6 измерительных катушек, U34 U3-U4 B(2x-l); Us6 U5-U6 B(2x-l- Д), то эти сигналы U34, Usecoil sides, L is the amount of displacement of coils 5 and 6 in the plane of coil 1 relative to coils 3 and 4. To implement the linear function of converting the measured axial movement of the shaft into an electrical signal, the measuring coils are made in the form of right triangles. The coefficients A and B depend on the radial displacements of the shaft, its geometrical dimensions and electrophysical parameters. If1 to generate signals Uz4 and Use, proportional to the difference of the voltages of the first pair of 3, 4 and second pair of 5, 6 measuring coils, U34 U3-U4 B (2x-l); Us6 U5-U6 B (2x-l-D), then these signals are U34, Use

не будут зависеть от коэффициента А.will not depend on the coefficient A.

Контроль осевого перемещени вала ведут не непосредственно по значени м U34 или Use. а формируют дополнительный третий сигнал Узе, пропорциональный разности сигналов 1Ы и Use Control of the axial movement of the shaft is not carried out directly according to the values of U34 or Use. and form an additional third signal Uze, proportional to the difference of signals 1Ы and Use

U36 U34-Us6 2B AU36 U34-Us6 2B A

Сигнал Узе несет информацию о коэффициенте В, определ ющем мультипликативную составл ющую погрешности измерени и в сильной степени завис щем от мешающих факторов (радиальных сме- щений, изменений параметров контролируемого вала). Следовательно, сигнал Озе можно использовать дл коррекции сигналов Уз4 или Use, несущих информацию о контролируемом перемещении, и практиче- ски полностью исключить мультипликативную составл ющую погрешности от указанных мешающих факторов в разностных напр жени х U34, Use The signal Uze carries information about the coefficient B, which determines the multiplicative component of the measurement error and is strongly dependent on interfering factors (radial displacements, changes in the parameters of the monitored shaft). Therefore, the Oze signal can be used to correct the signals of U4 or Use, which carry information about the controlled movement, and to practically completely eliminate the multiplicative component of the error from the indicated interfering factors in difference voltages U34, Use

(2x-l), (2x-l-2A)(2x-l), (2x-l-2A)

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

С генератора 1 переменное напр жение подаетс на генераторную катушку 2 вихретокового преобразовател Генераторна катушка имеет пр моугольную форму . Напр жени U34. Use с измерительных катушек 3 и 4, 5 т 6, включенных последовательно-встречно поступают на вход детекторов 7 и 8. Продетектированное напр жение Use, пропорциональное разност м напр жений катушек 5 и 6, поступает на вход регулируемого усилител 9 Напр жение U34 с выхода детектора 8, пропорциональное разности напр жений измерительных катушек 3 и 4, поступает на вход масштабного усилител 10 Напр жение с выхода усилител 10 подаетс на один из входов сумматора 11, на другой вход которого подаетс сигнал с выхода усилител 9 с регулируемым коэффициентом усилени . В сумматоре 11 формируетс напр жение Use, пропорциональное разности напр жений U34 и Use: .From generator 1, the alternating voltage is applied to the generator coil 2 of the eddy current transducer. The generator coil is rectangular. U34 voltages. Use from measuring coils 3 and 4, 5 t 6, connected in series and opposite, arrive at the input of detectors 7 and 8. Detected voltage Use proportional to the difference of voltages of coils 5 and 6, goes to the input of adjustable amplifier 9 Voltage U34 from output detector 8, proportional to the voltage difference between measuring coils 3 and 4, is fed to the input of the scale amplifier 10; the voltage from the output of amplifier 10 is fed to one of the inputs of the adder 11, to the other input of which is fed a signal from the output of amplifier 9 with an adjustable coefficient the gain. In the adder 11, a voltage of Use is formed, proportional to the difference of the voltages U34 and Use:.

Это напр жение подаетс через устройство 12 управлени на управл ющий вход регулируемого усилител 9 Выходной сиг- This voltage is supplied through control device 12 to the control input of adjustable amplifier 9 Output signal

нал устройства снимаетс с выхода усилител 9the device rolls off the amplifier 9 output

Claims

1. The eddy current control method of axial movements of the shafts, which means that the monitored shaft is acted upon by an alternating field of a rectangular coil, signals of the interaction of this field with the specified shaft are separated by spatially separated two pairs in the form of right triangles of the measuring coils, sum these signals and the result of the summation is determined by the axial displacement of the shaft, characterized in that, in order to increase the accuracy, an additional signal is generated proportional to the difference between the two signals, Niemann with two peer measuring coils and this signal is used for correction of said summing.

2. A device for eddy current control of axial shaft movements, containing an alternator, associated with its output a transformer eddy current transducer with windings distributed in space, one of which is an exciting rectangular frame, and two pairs - measuring - are included in pairs successively oppositely, connected Two signal processing channels with the specified winding pairs and amplitude detectors at the input and an adder at the outputs of both channels, characterized in that, in order to improve the accuracy, It is equipped with a large-scale amplifier connected to one of the channels between the amplitude detector and an adder's input, connected to another channel by an adjustable amplifier between the amplitude detector and another adder's input, connected at its output by a control unit whose output is connected to the control input of the adjustable amplifier, and each pair of measuring windings is made in the form of opposed hypotenuse with a given interval of right-angled triangles, the legs of which are parallel to the sides of the exciting right angle Noah frame.

..