Индукционный датчик

 

ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности и пространственной избирательности, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси, обмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зад G 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3338190/18-21 (22) 18.09.81 (46) 23.03.83. Бюл. № 11

С1

1Р

CO

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Р. В. Новичихин, С. Н. Постников и Л. А. Рябинин (53) 621.317.44 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 70539?, кл. G 01 R 33/16, G 01 V 3/10.

1977.

2. Авторское свидетельство СССР № 661448, кл. G 01 К ЗЗ/02, 1975.

„„SU„„1007052 A (54) (57) ИНДУКЦИОННЫ и ДАТЧИК, содержащий измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и пространственной избирательности, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси, обмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.

1007052

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для анализа магнитных свойств объектов и для неразрушающего контроля.

Известен датчик, содержащий включенные встречно две секции приемной катушки, расположенные внутри возбуждающей катушки соосно и симметрично ей. Это устройство выполнено также в виде воздушного трансформатора, но отличается параллельным расположением возбуждающей и приемных катушек, при этом первичный поток возбуждения пронизывает приемные катушки в одном направлении, создавая в них при измерении одинаково направленные изменения ЭДС, разность которых и является выходным сигналом (1) .

Величина первичного токосцепления с приемными катушками остается в процессе измерения практически неизменной и не зависит от измеряемой величины. Все это наряду с отсутствием компенсации начального сигнала обуславливает низкую чувствительность и точность этого устройства.

Известен также датчик, содержащий магнитопровод в виде коаксиальной трубки и стержня с радиальными перемычками в средней части, на которых размещены намагничивающие обмотки. Измерительная и компенсационная обмотки (приемные) расположены на стержне по обе стороны от перемычек симметрично (2) .

Изменение измеряемой величины в этом датчике приводит к противоположным изменениям ЭДС на приемных обмотках, что повышает чувствительность. Однако чувствительность и этого датчика не высока, так как весь магнитный поток, создаваемый намагничивающей обмоткой, проходит через магнитопровод с приемными обмотками и внесение. в поле датчика объекта измерения практически не изменяет суммарного первичного потока, пронизывающего приемные обмотки, а перераспределяют этот поток между ними. Недостатком также является и то, что из-за неидентичности приемных обмоток и их магнитопроводов начальный сигнал оказывается не полностью скомпенсированным, что отрицательно сказывается на точности и разрешающей способности измерения. Кроме того, известный датчик имеет значительный размер чувствительной зоны, что затрудняет его использование для измерения в локальных зонах, на неровных поверхностях, а также мелких объектов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и пространственной избирательнг сти., Поставленная цель достигается тем, что в индукционном датчике, содержащем измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси, 5

1О

as

55 ббмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.

На фиг. 1 изображена электрическая схема датчика; на фиг. 2 — конструкция датчика; на фиг. 3 и 4 — две проекции устройства с условно показанным распределением магнитных силовых линий при отсутствии объекта измерения;, на фиг. 5 и. 6 — то же, вблизи объекта.

На корпусе 1 (фиг. 2), выполненном из немагнитного диэлектрического материала, расположены возбуждающие обмотки 2, соединенные между собой встречно (фиг. 1).

Перпендикулярно оси возбуждающих обмоток 2 размещены каркасы 3 и 4 из аналогичного материала с измерительной 5 и компенсационной 6 обмотками, соединенными между собой последовательно и согласно (фиг. 1), механизм 7 перемещеня каркаса 4 вдоль оси выполнен, например, в виде резьбовой пары.

Датчик работает следующим образом.

Возбуждающие обмотки 2 подключены к источнику переменного тока. При отсутствии объекта измерения (фиг. 3 и 4) возбуждающая обмотка 2 датчика создает в пространстве переменный магнитный поток, расходящийся симметрично во все стороны от ее оси и замыкающийся на другом конце обмотки. Этот поток индуцирует в одинаковых измерительной 5 и компенсационной 6 обмотках одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе

ЭДС, которые компенсируют друг друга и начальный разностный . сигнал датчика равен нулю. Полной компенсации добиваются перемещением компенсационной обмотки 6 вдоль своей оси. При внесении в возбуждающее (первичное) поле датчика 8 магнит ного объекта (фиг. 5 и 6), в последнем возникает вторичное магнитное поле, поток которого увеличивает первичный поток через измерительную обмотку 5 и компенсирует часть первичного потока через обмотку 6. Кроме того, нарушается и симметрия самого первичного потока вследствие смещения и сгущения в сторону объекта с магнитной проницаемостью большей, чем у воздуха. При этом магнитный поток через компенсационную обмотку 6 уменьшается, а через измерительную обмотку 5 увеличивается, еще более усиливая зависимость разностного сигнала приемных обмоток от измеряемой величины — магнитной проницаемости объекта или расстояния до него.

Тот же результат достигается, если вместо двух приемных обмоток использовать одну с возможностью ее перемещения вдоль своей оси и расположенную так, чтобы ось намагничивающих обмоток пересекала ее в средней части. При этом перемещение, l007052 необходимое для компенсации начального сигнала, оказывается в два раза меньше.

Для локализации и повышения однородности поля в зоне измерения использованы две возбуждающие обмотки. При большем количестве этих обмоток происходит сильное пространственное ограничение первичного поля и чувствительность падает. Наружный диаметр приемных обмоток принимается в зависимости от желаемого размера чувствительной зоны.

Использование каркаса из немагнитного и непроводящего материала с предложенной схемой установки катушек позволяет использовать в измерении пространственное изменение возбуждающего поля в присутствии объекта, которое наряду с регистрацией результата взаимодействия .возбуждающего (первичного) поля с наведенным в объекте (вторичным) полем, служит дополнительным источником информации, позволяющим повысить чувствительность датчика. Сформированное распределение возбуждающего поля в пространстве дает возможность перемещением компенсацион10 ной обмотки изменять в ней ЭДС и полностью скомпенсировать начальный сигнал, повысив тем самым точность измерения.

Зона чувствительности задается диаметром измерительной катушки, расположением и формой возбуждающих катушек.

1007052

Составитель Г. Змиевская

Редактор Г. Волкова Техред И. Верес Корректор А. Гриценко

Заказ 2132/69 Тираж 708 Подлисное «

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4