Вихретоковый преобразователь

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для измерения поперечных смещений электропроводящаго объекта относительно оси вихретокового преобразователя. Цель изобретения - повышениедостоверности контроля за счет отстройки от влияния ориентации края объекта и за счет повышения чувствительности преобразователя к поперечному смещению края объекта. В вихретоковом преобразователе, содержащем возбуждающую обмотку и две измерительные обмотки, вторая измерительная обмотка выполнена идентично первой и повернута относ^'гтельно нее в плоскости витков на 90°, а возбуждающая обмотка выполнена в виде четырех одинаковых квадратных секций, расположенных е одной плоскости так, что они образуют квадрат с центром на оси преобразователя, м соединенных между собой таким образом, что направления токов в сопряженных участках секций совпадают. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!}5 6 01 И 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬП ИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 476425 3/28 . (22) 28.11,89 (46) 30.01.92. Бюл. M 4 (71) Самарский авиационный институт им, акад. С.П,Королева (72) В,И,Михайков и П.Н.Шкатав (53) 620,179,14 (088.8) (55) Авторское свидетельство СССР

hL 748234, кл. G 0"; и 27/90, 3980. (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть >лспользована для измерения поперечных смещений злектрапроводящего объекта относительно аси вихретокового преобразователя, Цель изобретения — повышение

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использована для измерения угловых и поперечных смещений электропроводящих объектов относительно оси вихретакавага преобразователя.

Известен вихретокаяый преобразователь (ВТП), содержащий возбуждающую и две измерительные обмотки. Возбуждающая обмотка намотана на С-образный магнитопровод с прорезью, первая измерительная обмотка прямоугольной формы расположена в двух пазах, выполненных параллельно и симметрично проре-, зи в магнитоправоде, вторая измерительная обмотка состоит из двух полуобмоток, расположенных в пазах на внешней окружно, сти магнитопровода гак, что их витки проходят через прорезь в отверстие, выполненное в магнитоправоде диаметрально противоположным прорези... Ы „, 17692О5 А1 достоверности кан-.ролл за счет отстройки от влияния ориентации.края объекта и эа счет повышения чувствительности преобразователя к поперечному смещению края объекта. В вихретоковом преобразователе, содержащем возбуждающую обмотку и две измерительные обмотки, вторая измерительная обмотке выполнена идентично первой и повернгта относительно нее в плоскости витков на 90О, а возбуждающая обмотка выполнена в виде четырех одинаковых квадратных секций, расположенных в одной плоскости так, что они образуют квадрат с центрам на оси преобразователя, и соединенных между собой таким образом, что направления токов в сопряженных участках секций совпадают. б ил.

Такой ВТП позволяет определять направление и угол отклонения его оси относительно нормали к поверхности электрапровадящего объекта. Однако вследствие разной конструкции измерительных обмоток затруднена отстройка ат влияния направления углового смещения оси ВТП или ориентации края электропроводящего объекта соответственно при определении углового или поперечного смещения этого края относительно оси ВТП.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является вихретоковый преобразователь, содержащий возбуждающую обмотку в виде круглой катушки и измерительную обмотку в виде двух встречно включенных катушек, образующих восьмерку, расположенных параллельно катушке возбуждающей обмотки симметрично ее оси и диаметрально противоположно друг другу, 1709205

I >Bдостаткам извес ГнаГО ВТП ЯВлйе>:. Я и!13кяя до,TGBBpHG(;Tb контроля угловых и

ПОПЕРВЧНЫХ С(>)8ЩЕ)))>>Й Я IЯКТРОГ)РОВОДЯ>>)!)Х

О )bBKTOB 13-За НBВОЗМОЖНО(ГТИ GTQTpGI>:Т"..",.й

От влияния i,я -Резуль»з> *. ы кан >,!Олй ()p)>! BH тации их краев в рабочей плоскости БТГ, П!)и op)>IBHTaц!-". i к „;= .й ;зл ктро pGBQ ä>вше. О

Об! =:Вкта "-отоl Gналь)!о 05>ЦСЙ сторон".=: в ГУ- :(ао> -. >8;"-:3ГО, к !- 8))о:гагкям.!!3BB(Г;)ОГО

)-> Г! Отнааитсв н>>;>кг - ->1>ллтВ>ггеЛ! >)Оат!. Bl.;)

K па! >еречном1! сме)це. :)ию к;;яя G: адье)<тя, .!

<353) Ясна;. 7(Я т-ем:.>и О Общ!!,; Тараны шек измерительной Об 407K I, йбразуюц! .",8

>35ЛВСТЬ Наиг-.(ЛЛЬ, ° >8)Л» Ч>)д, ГВИ "Bëü!.,:-гати,;,)

МВНенийг1 НЯП>3й)КЕ.!HG,.: И ЯГ>ВКТ)30МЯ> Н> Г!НС > О ПОЛЯ i РУСЛ Я .- ЗИХРев. .! ->ь Т а Ка В, ВО:.0 .>>>.D>BI) -. :>)Х В 3,:КТ 3;:> )а "36 3)3" >3)8>

),::. Оазнесены В Г)ласкос-> и .::: pa)!. Стая;".Не

Поевь! )3)Я!О(Ц88 ДИЯМЕТР <ЯТ":; - ЕК ИЗМВР)л-! ельнай обматк)-i.

)48ЛЬ)О Иза : " Е 8НИЯ Я()>лй"..ÒGß ПОВЫШЕние Достовер!-IQ!òû KGH! PGлй 38 счет 07Ст )ОЙКИ GT B»!!ЯНИЯ а)а!1ЕНТЯ>!И: (Da)3

Объекта и за счет Г>авь)и!Сния чувс> Вит=-ль))ОС И Пк-,>=..) »РЯ"; >г>ат>;:>) 3 K )-:лq)>GBЧI »)М»; >)да>р ° . >л Кр >qö g5»:>.>i1G, -.ЯГ>;:Г.;. „,q (!F)ib i GF Ty)-аеТСЧ ->В)>!

В )():".;pBTGKGBGÍ Г- .Реабо-а.-зова . Ял8 Длй 18>зг-":.3)(>()))3;(3)це!.G KGH Гп;-,г)Я G nBG)KagBy, -азбуx(Д)ЯЮ)ЦУ)о О>ОМО>->4 >! и РЯ> !iG, >О)ке>)H!>!,, а

Ст<)г)ОНЫ Г)П))ОГО ИЗ 88 То>)ЦОВ (Ве (>!зМЗ::,1ТВЛЬ!!ЫС (35)МОТК)г), ОДНЯ "3 KGi7Opbi (В IГ)а>".)18

НЯ ВОСBМВР><СО>>Г)азнай ._#_ Ви) l(И ВСЕХ

Оаматок ра.;па>!и!Хе)>ы В парал. ельнь:. :, пло" Я - Вт-,)а R ИЗМ(>а = .> ЕЛ!. )> В>-.,, > л))(Я 2-..-

ПОЛНЕ!!F ИДЕНтИЧН)3 3!„-PBG:4 1- Г)GBBPHyт

О" НО ИТЕг)ЬНО >-)8 > 1 ПЛОСКОСТИ В>ИТКОВ НЯ,)(3 лаз )»3)> Р )л !);:>д Ол.,>->7;Я B>>)qG>l.>ni> B Ви>)с. четырех Одина ((в. -!. - Кв:=:>,:;,""ных ек)>)1й, Рас>)ОЛО3-: BHH!>!X B Саней r;:,()(, :(Q!.Tt.. BK >>П-О о)(и образ,>)ат ;i>алр-..>т ".;.ен->:. Ом HЯ !Ои

:)р",--.бразоват..; >!>: > и соединен.)ы:: межд > сабо-„()Q> ЛBpQB. ) ел! Н Г-i. >.1 Q i" GI)BB>GH!1B

Ока(> i> >- СГ)>1>:,>" (!!)нg)-, >»1a(;„>(Ях 8);;»)и СОВ)>ЯД )Ю), ь Ы Г)НВНИ )ТОО>зй ИЗМВ ИТ(- ЬНОИ (>i)

}-." Отки И„ „ 8НТИ -)Н:> Первай, НО ПОВЕР!":. (1 О! >:7

НОСИТСЛЫ)(> Н88 B Г1ЛОСКОСТ!! B >1 "КОВ Н (> позволйет i!814".>ить Hi> Bыхаде ):)ТГ! Сиг:-: )В-., НB -»>>ЯСТВ))ТЕЛ)ЬНЫИ )(GPI!, Нт>Я>)! 1И К)38! Gab

8)(Га, чтО повыся-.. даст>)верн<)гт) ::3))траi!> P Q& B ТОГО, В Ы Г! О: i H 8! )> >1 >3 G 3 >3 „ )K Ä a !Q I i>8 Ë с-";; .QT! .и в виде чстырех одинаковых квяд

3;=- )!ых секций, !3яспа/>ажен --:ых в одной г>г)оскаст! 7Я>.- .„чта а! ":. > Об))ЯЗУ>ат КВЯДрат цен->Ром на Оси преобра;-". :=,ятей.> и ÑGB))èненнь!х межДУ собои послеДОвательна 1ак.

"ТО Напр" г леН"Я TOK 3L B < G)l!3)!)XBHHh)X 1>!>»> „

» стках секций совпадают. пазволйет сблиЗить Р >С>>Я ВИХРBВЫХ ТОКОВ, НЯВОДИМЫХ В проводя)дем обье:<те, и наиболее чувствиТ8ЛЬНЫB K И - 1BHBH!4)Q ВВЛИЧИН ВИХРВВЫХ TOаГшие та 3ань! B()ñbb(BQкообразных кят .Век, чта liQBb!шает чувствитеf!bHGGTb к попеоечноь)У сме))(ени)о к>3ЯЯ Обьекта, т,B, пав -ILBBB» достаяерност:- ),"антролй.

1-;Я +!(Г.1, Яображе, ВТП G Условно раз>:с. с)-.ниым!:, >!::) G "!I > i П О ь)0 ками, намо>Я!-!H)))>!И г)л ->КЯЗЯНН>")М С! РЕЛ>(ЯК)и ня>п>ряз>:ен 1я)и; ня 4)иг.2 — вариан )- схемь> !

3>ОЛКЛ)->ЧЕНИЯ Е ), Ha (!))!Г 3 — РЯСПРЕДЕЛЕн!.:е зкви! >О ген!.,иа>)ьных линии вазбУх(дЯю

)4ей ()бматки В ))); на ФИГ,4 и 5 -- Взаимное и- г>-,=:Ла>)(".--НИЕ 3;)BKtpG;GQBQ>>B>))ЕГQ (35b ->К—,- > >,. а "» ОГ д ГГ1 НЯ ьиг >- — — I (>Я>фик 3apßС>м:,.-с г)1 из!.1;..нени;-. Ог)>)ба!Ощей Вь)хадного с::! )Зла,"1змеритa)! bHb!x Обмо: ок (> П GT по2п перечн(;>ГО и Углового сГ>)е)цениY> Р Гп атно..;)>!Т>> Г)ЬНО ООЬЕКТЯ, Ди>)»летокав> >й;.)реабсазаватель содер .- .;ит >Я>ИГ.1) вазбух Даю!ЦУК) Обмотку 1 и рас

;-ОЛOP>(>Н Н: >8 > G >. "G)QHb! ОДНОГГ> ИЗ 88 ТОРЦОВ

2".>:)ьа измеритель)!b!B обмо>ки " и 3, Выпол..": ыа восьмеркообразными.: итки всех а""-!G; ОК Г)ЯСПОЛ.. :. .:ЯН*.! B ПЯРЯЛ;>ЕЛЬНЫХ ПЛОс>(астйх, >)ОЯI))x .Äa!Ñц:Я"- Обмотка 1 состоит .»:Т>-!и;-"., Спиi)Я)< >ВЫХ КВ -3Д Я Нь>Х СВКЦ !й

> Я, 1 5, В, . )аал —;ОЛожв)->! -)ЫХ 9 Одн>,>и П )Q

«СГ,1 - ак ч)а (-Iq(>, Q5paa»ioò квадрат! G цен;.)ОМ НЯ ОС:: ПреабааалВЯ - ГЯ ."., Bдиненных >18;".:!)(> ",G!)Ql Г)ОСЛЕЦОВЯТВЛЬНО тяк. чга ) !вправления то (Ов В сопряженных у )асткях се:<ц:. й;ав :.ã; яют.. !ервяя ()эмери- =.-.:ь; —:)ЯЯ об:"!>)т ка 2 сОстОит из дв rx ВстречВ (.!)о !(.Ых катушек 2я и 25. !

)ЗСПОЛЫ<8!)!)ЫХ СИ - :„ 1<ГРИЧНО ОТНОСИТЕЛЬНО аси 00 .>ТП так, чта периметр каждой из них савпядя87 .; пе)р)>>мет,3ОМ одной из пар со

:"евних ме кд: со "ай сек Гий возбуждаю.цей . бматки 1 Вкл;оченнi=!x Встречно, T е. пари Я СОВ П;; 3, - 87 С; 8П>ИМ»таа!"!

> > > > y;:;>, -, >: г> >Г)>,!»g гр Кяту)>)КИ

i:. -1-"- =- та»3"- >1апь! секц)г" 4 15 "-B. Втооай

" "-. :1 е р и : " - л ь н Я Я = > 5 >l Q 7 к Я 1 и Ц 8 н; -1 ч и а Г) 8 р в О и из ">BPMTB!>bi!ОЙ абмогке 2, Но ГIОВВРнута Относите.ihHñ, нее в плоскости В)(тка 3 на 90, т .--, Втарай изме" ительнаЯ Обмотка 3 састр а>! ит и ..!ВУ> - КЯтуц)ек 1Я и 35, расположенных

—::я;::,:-;то -,ерик-,тр катушки а совладает с

" -- ",м<;тр i, >I ",Я> )ы сск ий 1Г "В а ПBриметр катушки 35 с пе)гимеTpом пары GBK

ЦИ*.;. i Я вЂ” i 5 1ОЗGУЖДЯЮ Цей ООЬ".GТКИ з:.) Втушки )я и г>(> !- .>())þ÷B! Ib) BGTpBчна. Один из Вари="-H.оь схемы подKG)G«BH >B БТП содеа)ки.г генератор 4 высокочастотного тока, i< KQTGpo >))) подклк)чена возбуждаю)дай 05;.—.G-кя !. Г)ерва „!1-:>ûBpêTûüíà ; обмотка 2 нарез ямпли Гу>днь)Й детектор G Вторая иэ 709205 мерительная обмотка 3 через амплитудный детектор 6 подключены соответственна к первому и второму входам сумматора 7.

Выход сумматора 7 соединен с входом индикатора 8, в качестве котсрогс может быть использован, например. стрелочный вольтметр. При измерениях ВТП расположен вблизи плоского электропроводящега объекта 9 с краем 9а.

ВТП работает следующим образо."ь

П всзбужда1ащей обмотке 1 протекает высокочастотный ток, псстуг ающий с генератора 4 высокочастотного тока. ЭДС, навоt димые электромагнитным полем возбуждающей обл1атки ; в катущках измерительных 06MQTQK 2 и 3, вэаи .;QKGMfl c руются, В случае, когда в качестве объекта

9 используется электрапровадящее голупространства и ось GO ВТП распола::ена ортоганально павеахности объекта 9, наводимые в кагушках измерительных обмоток

2 и 3 ЭДС также взаимокомпенсируктся, поскольку поле вихревых токов симметрично относи гельно оси QG EiTÏ.

Рассмотрим случай определения величины поперечного смещения края 9а плоского электропровадящего объек — à 9 относительно аси ОО ВТП, ориентированной ортаганально повер;.ности этого объекта 9, Каай За плоского электропроводящега объекта 9 находитс.:-. та;да вблизи центра 0 рабочей плоскости XY ВТП. Симметрия электромагнитного поля в этом случае нарушается и на выходе измерительных. обмоток 2 и 3 появляются напряжения. .приближенно аппроксимируемые выражениями

Ыг = Кг cos В!cos P I cas ал;

Оз = Кз sing I sin РI cos mt, где — время; м — угловая частота пита,эщего тока; P — угол между осью Y 8 рабочей плоскости YY вихаетоковаго преобразователя, и проекцией края 9а эл.-ктропрсводящега объекта 9 на з- у плоскость; Кг, Кз — коэффициенты, функционально связанные с поперечным смещением с края 9э объекта 9 стнссительно оси OO ВТП. При идентичности измерительных обмоток 2 и 3 коэффициенты Кг и Кз равны между собой (Кг = Кз =

=К). Тогда на выходе сумматора 7 присутствует напряжение U = K(sin2P+ cos Pj = К, которое не зависит от угла Р ориентации края 9а объекта 9 в рабочей плоскости XY

ВТП. Напряжение на выходе сумматора 7 индицируется индикатором 8 и по нему судят о поперечном смещении края 9а объекта

9 относительно оси 00 ВТП. Таким образам, в предлагаемом ВТП выходной сигнал пропорционален поперечному смещению края

5 объекта 9з и не зависит ст угла /3ориентации этого края в рабочей плоскости XY ВТП, что повышает достоверность контроля этого смещения.

Зависи .ость :.эменения коэффициента

10 К от смещения Л края 9а объекта 9 имеет

> максимум при пересечении края 9а осью OO П. "- квипотенциальные линии электрол;агнитного поля возбуждающей обмотки 1 (фиг.3) и как следствие паля вихревых токов

15 расположены с максимальнои плотностью так>:e вблизи аси 00 ВТП v epaab общих сторон катушек 2а,.26 и За, 36 измерительных обмоток 2 и 3. По этой причине при максимальном напряжении О, на выходе

20 сумматора 7 расстояние между сторонами катушек измерительных обмоток 2 и 3 и руслами возбуждаемых в объекте 9 вихревых токов наибольшей величины получается наикратчайшим, что повышает уровень

25 ЭДС, наводимых электромагнитным полем вихревых токов в этих катушках и, следовательно, повышает чувствительность ВТП к поперечным смещениям края 9а объекта 9, т,е. повышает достоверность контроля сме30 щений объекта 9.

Формула изобретения

Бихретоксвый преобразователь для неразрушаюшего контроля, содержащий возбуждающую обмотку и расположенные сс стороны одного из ее торцов две измерительные обмотки, одна из которых выполне-на восьмеркоабразнай, а витки всех обмоток расположены в параллельных плоскостях, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет отстройки от влияния ориентации края объекта и за счет повышения чувствительности преобразователя к поперечному смещению края объекта, вторая измерительная обмотка выполнена идентично первой и повернута относительно нее в плоскости витков на 90О, а возбуждающая обмотка выполнена в виде четырех одинаковых квадратных секций, расположенных в, одной плоскости так, что ани образуют квадрат с центром на оси преобразователя, и соединен н ых между собой посл еда вател ьно так, чта направления токов в сопряженных участках секций совпадают..

30, p

Р / ,ZC Р,-: T =.

° МОЯ ф .М ЛЯ МЮИВ4

/ 1,/ Ф у

Г . г л

1Й ф.

1

Т ) " 3

",„,Ф

h (,,г, " 709205

Составитель Е. Михайков

Редактор Ю, Середа Техред М.Маргентал Корректор Т. Палий

Заказ 2 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно=издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101