Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (5D 4 G 01 А(27 90

? ®

j i3,, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 1027592 (21) 4193671/25-28 (22) 11,02.87 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического института им. С. М. Кирова (72) П. А. Овсянников (53) 620.179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1027592, кл. G 01 iV 27/90, 1983. (54) ПРОХОДНОЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЪ С ВРАЩАЮЩИМСЯ ПОЛЕМ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов изделий. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Для достижения цели преобразователь содержит кольцевой каркас 1. размещенные на нем обмотку возбуждения, выполненную из четырех повернутых на 90 одна относительно другой секций 2, 3 и 4, 5 обмоток возбуждения, измерительную обмотку помещенную на обойме 6, и состоящую из секций 7 — 10, выполненных в виде вытянутых прямоугольных петель, размещенных коаксиально каркасу, и две измерительные обмотки I I, 12 проходного типа, четыре секции 14, 15 и 16, 17 компенсирующей обмотки, по конструкции аналогичные секциям 7 — IO измерительной обмотки, размещенные симметрично относительно соответствующих секций измерительной обмотки. Пары секций 14, 15 и

16, 17 компенсирующей обмотки включены между собой согласно, а противолежащие секции 7, 8 и 9, 10 измерительной и компенсирующей обмоток включены между собой последовательно-встречно. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1420514 диаметр кольцевого

%0 (1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к проходным вихретоковых преобразователям для обнаружения дефектов в протяженных изделиях.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем повышения стабильности напряжения разбаланса и уменьшения влияния радиальных смещений изделий.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема п роходного вкхретокового преобразователя с врагцающимся полем (отдельные элементы разнесены вдоль оси преобразователя для наглядности); на фиг. 2— схема соединения обмоток преобразователя.

Проходной вихретоковый преобразователь содержит кольцевой ферром агнитный каркас 1, размещенные на нем пары секций

2, 3 и 4, 5 обмоток возбуждения, сдвинутых одна относительно другой на 90 и включенных между собой последовательно-встречно, обойму 6, на которой в пазах уложены секции 7 — 10 первой измерительной обмотки в виде вытянутых прямоугольных петель, пары которой включены -огласно между собой, а каждая пара — последовательно встречно другой, две измерительные обмотки 1! и 12, проходного типа, включенные между собой последовательно-встречно, сменную обойму 13, которую охватывает каркас

1, а обойма 13, в свою очерсдь, охватывает обойму 6, четыре согласно включенные секции 14, !5 и 16, 17 компенсирующей обмотки в виде вытянутых прямоугольных петель, длинные стороны которых коаксиальны системе возбуждения, а все секции компенсирующей обмотки размещены симметрично относительно соответствующих секций 7 и 10 первой измерительной обмотки и имеют наружный диаметр, равный внутреннему диаметру секций 2, 3 и 4, 5 обмоток 9 возбуждения.

Противолежащие пары секций 7, 8 и 9, 10 первой измерительной и секций 14, 15 и

l6, 17 компенсирующей обмоток включены между собой последовательно-встречно, длина каждой секции 14 — 17 компенсирующей обмотки выбрана из соотношения (p !

2 где » размер длинной стороны секции компенсирующей обмотки; диаметр компенсирующей обмотки, а длина намотки каждой секции обмотки возбуждения выбрана из соотношения где 3, — длина намотки n- "<дой секции оомотки возбужден, н;

25 0

Р— внутренний каркаса.

По оси преобразователя проходит контролируемое изделие 18.

Преобразователь работает следующим образом.

Пары секций 2, 3 и 4, 5 обмотки возбуждения, сдвинутые на 90 одна относительно другой (фиг. 1) запитываются напряжением одинаковой частоты и амплитуды со сдвигом по фазе на 90 от генератора (не показан), в результате чего в пространстве, ограниченном каркасом 1, образуется вращающееся магнитное поле с вектором магнитной индукции, перпендикулярным оси преобразователя. Результирующий магнитный поток, получаемый в зоне контроля при наличии изделия 18 может рассматриваться как сумма возбуждающего потока, образованного токами секций обмотки воздуждения, и потока вихревых токов, наведенных в изделии возбуждающим потоком. Вихревые токи в изделии изменяются не только от возбуждающего потока, но также и от электрофизических свойств контролируемого изделия.

Изменение магнитного потока преобразователя, вызванное изменением электрофизических свойств изделия, при неизменном возбуждающем потоке равносильно изменению ЭДС секций измерительных обмоток, по величине которок определя1от параметры контролируемого изделия.

Диаметрально противоположные секции

7, 8 и 9, 10 первой измерительной и секций

14, 15 к 16, 17 компенсирующей обмоток, помещенных во вращающееся магнитное поле, включаются попарно-согласно между собой, а противолежащие пары секций 7, 8, 14, 15 и 9, 10, 16, 17 измерительной и компенсационной обмоток включаются попарновстречно (фиг. 2), при этом наводимая в парах обмоток секций 7, 8 и 14, 15 ЭДС определяется проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную ось (ось Х), а в парах 9, 10 и 16, 17 — на вертикальную ось (ocb Y). 33C четырех пар секций 7, 8, 9, 10, 14, 15 и 16, 17 первой измерительной к компенсационной обмоток и ЭДС двух кзмерктельных обмоток 11 к 12 проходного типа, включенных между собой последовательно-встречно, равны при отсутствии в зоне преобразователя дефекта изделия 18.

Значения этих ЭДС не равны, если в преобразователе находится дефектнык участок изделия. Разница между напряжениями этих измерительных обмоток, подаваемая в блок обработки сигнала (не показан) и определяемая размерами дефекта, выделяется электронной схемой. При появлении в зоне контроля дефектного участка, протяженность которого больше малой стороны вытя1420514

3 нутых прямоугольных петель секций 7 — 10 и 14 — 17 первой измерительной и компенсируюшей обмоток, максимальное изменение

ЭДС наблюдается у первой измерительной обмотки, секции 7 — 10 которой включены попарно-согласно. Г1ри этом изменение ЭДС у компенсирующей обмотки минимально вследствие того, что ее секции 14 — 15 удалены от изделия на большее расстояние, чем первая измерительная обмотка. Разница между напряжениями измерительной и компенсируюшей обмоток максимальна, так как они включены между собой встречно, и пропорциональна размерам дефекта. При этом разница между напряжениями второй и третьей измерительных обмоток 11, 12 проходного типа минимальна, так как дефектный участок значительной величины находится одновременно под обеими обмотками, включенными между собой встречно. В данном случае имеет место сравнение двух одинаковых участков изделия.

При появлении в преобразователе короткого дефекта, протяженность которого меньше длины малой стороны вытянутых прямоугольных петель первой измерительной и компенсирующей обмоток, максимальное изменение ЭДС наблюдается у измерительных обмоток 11 и 12, так при движении контролируемого об.ьекта дефектный участок сначала окажется под одной измерительной обмоткой !2, а затем под другой измерительной обмоткой 11, а разница между напряжениями пар секций первой измерительной и компенсирующей обмоток тем меньше, чем меньше протяженность дефекта в направлениии оси преобразователя.

Стабильность выходного напряжени я каждой пары секций 7 — 10 первой измерительной обмотки, несущего информацию только об объекте контроля, достигается за счет того, что попарно-согласно включенные секции 7 — 10 первой измерительной обмотки включены встречно с соответствующими попарно-согласно включенными секциями 14—

17 компенсирующей обмотки, удаленной от объекта контроля на большее расстояние.

Начальные ЭДС этих обмоток равны и определяются одним и тем же возбуждающим потоком, и при изменении вектора магнитной индукции возбуждающего поля напряжение

4 разбаланса остается неизменным. В данном случае компенсация напряжения холостого хода происходит включением этих обмоток.

Это повышает стабильность напряжения разбаланса в процессе контроля и уменьшает влияние радиальных смешений изделия на результаты контроля.

Формула изобретения

1. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем по авт. св.

Ло 1027592, orëè÷àþùèèñÿ тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет повышения стабильности напряжения раз-!

5 баланса и уменьшения влияния радиальных смешений изделия, он снабжен четырьмя согласно включенными секциями компенсируюшей обмотки в виде вытянутых прямоугольных петель, длинные стороны которых

20 коаксиальны обмотке возбуждения, все секции компенсирующей обмотки размещены симметрично относительно соответствуюших секций первой измерительной обмотки и имеют наружный диаметр, равный внутреннему диаметру обмотки возбуждения, а длина на25 мотки каждой секции обмотки возбуждения выбрана из соотношения (з ) где Р,— длина намотки каждой секции обмотки возбуждения;

11 — внутренний диаметр кольцевого кар1 каса.

2. Преобразователь IIQ п. 1, отличающийся тем, что противолежашHp пары секций

35 первой измерит льной и ком пенсиру юшей обмоток включены между собой последовательно-встречно.

3. Преобразователь по пп. и 2, отличающийся тем, что длина каждой секции ком40 пенсируюшей обмотки выбрана из соотношения

9(P

1 х д

45 где Q- размер длинной стороны секции компенспруюшей обмотки;

3, диаметр компенсируюшей обмотки.

1420514

Роли ыгнала

Составитель Л. Бодров

Редактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 4325/50 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Госуд; рственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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