Индукционный датчик

 

Изобретение может быть использовано для измерения магнитных потоков при бесконтактных методах обнаружения дефектов в движущихся электропроводных изделиях. Индукционный датчик (ид) содержит намагниченный сердечник 1, например, в виде цилиндра , магнитопровод в виде втулки 2 и 3 магнитомягкого материала толщиной Л при Д/L 0,15-0,30, где L - характерный поперечный размер намагниченного сердечника, измерительную катушку 3 индуктивности, электроизмерительный прибор 4, контролируемое проводящее изделие 5. Изобретение повышает чувствительность ИД. 1 ил. с (Л С СА:) ю ю 05 Т

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ А1

С Н 4 G 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 13

К А STOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Б 5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3930022/24-21 (22) 17.07.85 (46) 07.02.88. Бюл. У 5 (72) А.П.Жежеря, С.И.Коршаковский, М.А.Красненков, И.М.Матусевич и В.А.Соловьев (53) 531.717.11 (088.8) (56) Барсуков Ф.И., Русанов Ю.Б.

Элементы и устройства радиотелеметрических систем. М.: Энергия, 1973, с.57-60.

Авторское свидетельство СССР .

У 563557, кл. G 01 В,71/10, 27.10 °

1975. (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК (57) Изобретение может быть использовано для измерения магнитных потоков при бесконтактных методах обнаружения дефектов в движущихся электропроводных изделиях. Индукционный датчик (ИД) содержит намагниченный сердечник 1, например, в виде цилиндра, магнитопровод в виде втулки 2 и

3 магнитомягкого материала толщиной при а/Ь = 0,15-0,30, где L — характерный поперечный размер намагниченного сердечника, измерительную катушку 3 индуктивности, электроизмерительный прибор 4, контролируемое проводящее изделие 5. Изобретение повышает чувствительность ИД. 1 ил.

1372260

Изобретение относится к измерительной и испытательной технике и может быть применено для измерения магнитных потоков при бесконтактных методах обнаружения дефектов в движущихся электропроводных изделиях.

Цель изобретения — повьппение чувствительности индукционного датчика °

На чертеже представлена схема ин- 10 дукционного датчика.

Индукционный датчик включает в себя намагниченный сердечник 1, выполненный, например, в виде цилиндРа радиусом R. На сердечнике жестко 15 установлена втулка 2 из магнитомягкого материала толщиной, на поверхности которой размещена измерительная катушка 3 индуктивности, подключенная к электроизмерительному прибо- 20 ру 4, например к осциллографу.

Индукционный датчик работает следующим образом.

При движении контролируемого проводящего изделия 5 со скоростью V в основном магнитном поле 6, создаваемом сердечником 1, в изделии возникает вихревой ток 7. Этот вихревой ток создает вторичное магнитное поле 8, изменение потока магнитной индукции З0 ,которого фиксирует катушка 3. При изменении величины вихревого тока, вызванном изменением состояния перемещаемого иэделия (геометрии, температуры, механической целостности), магнитный поток вторичного поля 8 через катушку 3 меняется. При этом в катушке 3 возникает сигнал электромагнитной индукции, что фиксируется прибором 4. 40

Чувствительность индукционного датчика определяется величиной изменяющегося потока через катушку 3, saвисящей от двух факторов — во-первых, от величины вихревого тока, которая 45 при постоянной скорости изделия V определяется магнитной индукцией поля сердечника; во-вторых, от величины индукции вторичного магнитного поля в области расположения витков 50 катушки 3 °

Величина индукции магнитного поля

В,, создаваемого намагниченным сердечником 1, на расстоянии r. от него 55 определяется как

cl Q

 =ril, — ——

0 "dr роТ

В = — — — (411Г2

S -а — -)

1 1

1 где r — расстояние от сердечника до контролируемого изделия.

При V = const вихревой ток I-В..

Тогда поток 9 вторичного магнитного поля, созданного вихревым током через витки катушки, пропорционален величине

1 А по Ii Sz P - — — — — (s -а — ) (s +1„s )

41 гг S Г ф

11 р

1 где 1П вЂ” магнитная проницаемость магl нитомягкого материала втулки.

Это выражение показывает, что вторичное магнитное поле в область катушки передается в основном через слой магнитомягкого материала втулки и по воздуху, так как эффективная магнитная проницаемость сердечника 1 много меньше магнитной проницаемости втулки 2.

При р 1 выражение для P можно переписать в виде

SI

2 где 4)-- (I, „— Т, ) 4" r 41г — скалярный потенциал создаваемого магнитного поля;

I Т2- намагниченности сердечника и втулки соответственно;

S,, S — площади поперечных сечений сердечника и втулки соответственно; р, — магнитная постоянная.

Намагниченность I, определяется свойствами магнитотвердого вещества, из которого изготовлен сердечник, и является постоянной величиной.

Направление намагниченности втулки из магнитомягкого материала, установленной и сердечнике, противоположно намагниченности сердечника (чер теж) °

Величину намагниченности Х можно оценить как

= а — — 1

2 8

1 где а - коэффициент, зависящий от геометрии сердечника. Величина а может изменяться от 0,5 до 1.

Тогда индукция магнитного поля В, создаваемого сердечником, составляет

1372260

27 .Кд 1 или с учетом разбро%â К За са а — 0 15 — 0 30

L

Э У 1

Составитель А.Синченко

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор П.Гереши

Заказ 478/28

Тираж 772 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4

Видно, что величина (зависит от соотношения площадей поперечных сечений сердечника и втулки.

Значение Ф максимально при выполнении условия

S, a

В случае цилиндрической геометрии где L — характерный поперечный размер сердечника (в данном случае диаметр Ь 2R) .

Таким образом, втулка с указанными геометрическими размерами играет роль эффективного магнитопровода для передачи вторичного магнитного поля вихревьм токов к катушке при одно- 25 временном уменьшении магнитного поI тока рассеяния вторичного поля (В ).

Использование магнитомягкого материала для втулки с большой магнитной проницаемостью (по сравнению с магнитной проницаемостью сердечника) приводит к увеличению эффективности использования вторичного магнитног<> поля и уменьшению потока рассеяния, что особенно важно для увеличения чувствительности и надежности устройства (величина электродвижущей силы индукции прямо пропорциональная изменению ЬВ ) .

Формула изобретения

Индукционный датчик, содержащий измерительную катушку индуктивности, намагниченный сердечник и магнитопровод, отличающийся тем, что,с цельюповышения чувствительности датчика, магнитопровод выполнен в виде втулки иэ магнитомягкого материала с отношением толщины втулки к характерному поперечному размеру намагниченного сердечника круглого или квадратного сечения, равным Ь /Ь О, 15— 0,30, где Д вЂ” толщина втулки, qL— характерный поперечный размер намагниченного сердечника, причем втулка жестко закреплена на намагниченном сердечнике, а измерительная катушка индуктивности размещена на втулке.