Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к средствам электромагнитного контроля изделий и может быть использовано для вихретокового контроля перемещения валов. Цель изобретения - повышение точности за счет формирования дополнительного сигнала из сигналов многообмоточного вихретокового преобразователя для корректировки суммирования этих сигналов. Обмотки указанного преобразователя выполнены в виде прямоугольника и индуктивно связанных с ним прямоугольных треугольников, Генератор переменного тока связан с прямоугольной обмоткой, а остальные обмотки попарно подключены к сумматорам. На один из них сигнал подается через управляемый дополнительным сигналом усилитель. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s1)s G 01 В 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ОСЕВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ ВАЛОВ И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к средствам

Изобретение относится к измеритель- Известное устройство для измерения ной технике и может быть использовано для перемещений содержит генератор переконтроляосевыхперемещений,относитель- менного тока, связанный с его выходом ных и абсолютных расширений, сдвигов,ва-: трансформаторный вихретоковый преобра. лов роторов. цилиндров турбин, компрес- зователь с распределенными в пространстсоров и насосов, имеющих помимо осевых ве обмотки, одна иэ которых возбуждающая перемещений значительные мешающие ра- . прямоугольная рамка, а две пары — измеридиальные смещения. тельные включены попарно последовательно — встречно, связанные с указанными

Известен способ контроля осевых пере- парами обмоток два канала обработки сигмещений, при котором на контролируемый налов с амплитудными детекторами на вховал воздействуют переменнйм магнитным де и сумматором на выходах обоих каналов, полем прямоугольной катушкой, выделяют Недостаток известного способа и устсигналы взаимодействия этого поля с ука- ройства заключается в том, что они уменьзанным валом пространственно-разнесен- шают только аддитивную составляющую ными двумя парами в виде прямоугольных-" погрешности измеренйя от воздействия треугольников измерительных катушек, внешних помех. Однако при радиальных суммируют эти сигналы и по результатам — смещениях объектов контроля возникает суммирования определяют осевое переме- также и мультипликативная составляющая щение вала, погрешности, зависящая от изменения (21) 4851161/28 (22) 18.07.90 (46) 07.08.92. Бюл. М 29 (71) Самарский авиационный институт им. акад, С. П. Королева (72) Ю. И. Стеблев, А. В. Полулех. А, К. Легкобыт и А. К. Шипов (56) Авторское свидетельство СССР

hL 898258, кл. G 01 В 7/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 1483245, кл, G 01 В 7/00, 1987. электромагнитного контроля изделий и может быть использовано для вихретокового контроля перемещения валов. Цель изобретения — повышение точности за счет формирования дополнительного сигнала из сигналов многообмоточного вихретокового . преобразователя для корректировки суммирования этих сигналов. Обмотки указанного преобразователя выполнены в виде прямоугольника и индуктивно связанных с ним прямоугольных треугольников, Генератор переменного тока связан с прямоугольной обмоткой, а остальные обмотки попарно подключены к сумматорам, На один из них сигнал подается через управляемый дополнительным сигналом усилитель. 1 э. и. ф-лы, 1 ил, 1753251 электрофизических па раметров объекта контроля и его размеров, например, вследствие изменения температуры.

Цель изобретения — повышение точности контроля осевых перемещений валов эа счет отстройки от аддитивной и мультипликативной составляющих внешних помех, Поставленная цель достигается тем, что в способе вихретокового контроля осевых перемещений валов, включающем воздей-. 10 ствие на контролируемый вал переменным полем прямоугольной катушки, выделение сигналов взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек, суммирование этих сигналов, формируют дополнительный сигнал; пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых с двух пар измерительных катушек и используют этот сигнал для коррекции указанного суммирования, Поставленная цель достигается также тем, что устройство для измерения перемещений, содержащее генератор тока, связанный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна из которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары — измерительные включены попарно последовательно-встречно, связанные 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 детектором и входом сумматора, регулируемым усилителем, включенным в другой канал между амплитудным детектором и другим входом сумматора, включенным на его выходе блоком управления, Выход блока управления связан с управляющим входом регулируемого усилителя, а каждая пара измерительных обмоток выполнена в виде оппозитно установленных гипотенузами с заданным интервалом прямоугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей прямоугольной рамки, На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля осевых перемеще-. ний валов..

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, подключенный к генераторной катушке 2 прямоугольной формы, четыре измерительные катушки 3-6 в виде прямоугольных треугольников, соединенные попарно-встречно, расположенные в параллельных плоскостях, и подключенные к входам двух детекторов 7 и 8. Один из катетов

55 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! катушек 3, 4, 5, 6 параллельных большей стороне катушки 1, меньше длины этой стороны.

Катушки 5 и 6 смещены относительно катушек 3 и 4 в плоскости генераторной катушки на расстояние А

Кроме того, устройство содержит регулируемый усилитель, вход которого соединен с выходом одного из детекторов, масштабный усилитель 10, вход которого соединен с выходом другого детектора, сумматор 11, входы которого соединены с выходами масштабного усилителя и регулируемого усилителя, блок 12 управления, включенный между выходом сумматора и управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Объект 13 контроля расположен под катушками, Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов реализуется следующим образом, В зоне контроля возбуждается электромагнитное поле с помощью возбуждающей. катушки 1 прямоугольной формы, Вторичное поле вихревых токов, наводимых в контролируемом валу 13 возбуждающей катушкой 2, регистрируют четырьмя одинаковыми измерительными катушками 3 — 6, Напряжения измерительных катушек Оз, U4, Ug, Ов линейно зависят от измеряемого осевого перемещения вала Оз=А+Вх, U4=A+B(t+x), Ug=A+B(x- ф Об=А+В((1+ Л) — х), где А и  — коэффициенты функции преобразования измеряемого перемещения в электрический сигнал; — длина одной из сторон катушек; Л вЂ” величина смещения катушек 5 и 6 в плоскости катушки 1 относительно катушек 3 и 4. Для реализации линейной функции преобразования измеря- . емого осевого перемещения вала в электрический сигнал измерительные катушки выполнены в виде прямоугольных треугольников. Коэффициенты А и В зависят от радиальных смещений вала, его геометрических размеров и электрофизических параметров, Если сформировать сигналы Оз4 и

О56, пропорциональные разностям напряжений первой пары 3, 4 и второй пары 5, 6 измерительных катушек, Оз4=Оз — U4=B(2x-I);

Ugg=UG-U6=B(2x-1- ф то эти сигналы Оз4, Оы не будут зависеть от коэффициента А.

Контроль осевого перемещения вала ведут не непосредственно по значениям Оз4 или Оы. а формируют дополнительный тре1753251

036=034 056=2В А тий сигнал U36, пропорциональный разности сигналов 034 и U56:

Сигнал U36 несет информацию о коэффициенте В, определяющем мультипликативную составляющую погрешности измерения и в сильной степени зависящем от мешающих факторов (радиальных сме- 10 щений, изменений параметров контролируемого вала). Следовательно, сигнал 036 можно использовать для коррекции.сигналов 034 или 056, несущих информацию о контролируемом перемещении, и практиче- 15 ски полностью исключить мультипликативную составляющую погрешности от указанных мешающих факторов s разностных напряжениях 034, U56:

U34 = 22 „-(2 х — I ): 056 = 2 —,--(2 x t — 2 Л)

036, 036

Устройство работает следующим образом, 25

С генератора 1 переменное напряжение подается на генераторную катушку 2 вихретокового преобразователя. Генераторнэя катушка имеет прямоугольную форму. Напряжения 034. 056 с измерительных 30 катушек 3 и 4, 5 т 6, включенных последовательно-встречно, поступают на вход детекторов 7 и 8., Продетектированное напряжение 056, пропорциональное разностям напряжений катушек 5 и 6, поступает 35 на вход регулируемого усилителя 9. Напряжение 034 с выхода детектора 8., пропорциональное разности напряжений измерительных катушек 3 и 4, поступает на вход масштабного усилителя 10. Н а и ря жен ие с 40 выхода усилителя 10 подается на один из входов сумматора 11, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления.

В сумматоре 11 формируется напряжение 45

U36, пропорциональное разности напряжений ОЗ4 и 056: 036=034 056.

Это напряжение подается через устройство 12 управления на управляющий вход регулируемого усилителя 9. Выходной сиг- 50 нал устройства снимается с выхода усилителя 9.

Формула изобретения

1, Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов, заключающийся в том, что нэ контролируемый вал воздействуют переменным полем прямоугольной катушки, выделяют сигналй взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек, суммируют эти сигналы и по результату суммирования определяют осевое перемещение вала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых с двух пар измерительных катушек, и используют этот сигнал для коррекции указанного суммирования.

2. Устройство для вихретокового контроля осевых, перемещений валов, содержащее генератор переменного тока, связанный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна иэ которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары — измеритель ные — включены попарно последовательно встречно, связанные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов а амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено масштабным усилителем, включенным в один из каналов между амплитудным детектором и входом сумматора, включенным в другой канал регулируемым усилителем между амплитудным детектором и другим входом сумматора. включенным на его выходе блоком управления, выход которого связан с управляющим входом. регулируемого усилителя, а каждая пара измерительных обмоток выполнена в виде оппоэитно установленных гипотенузами с заданным интервалом прямоугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей прямоугольной рамки.

1753251

Составитель А,Полулех

Техред M. Мор гентал Корректор Е,Папп

Редактор О.Головач

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

Заказ 2758 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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