Способ уравновешивания температурного изменения электрических параметров индуктивно-вихретокового преобразователя перемещений
Владельцы патента RU 2305824:
Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения "Спектр" (RU)
Изобретение относится к технологии приборостроения и может быть использовано в машиностроении и других областях техники для бесконтактного измерения дисбаланса вала турбодетандера, биения лопаток энергоустановки, а также поверхностей сложной геометрии из электромагнитных материалов и в условиях меняющихся температур. Сущность: компенсационную и измерительную катушки индуктивности выполняют с идентичными геометрическими и намоточными характеристиками. Размещают обе катушки в непосредственной близости друг от друга, исключая электромагнитную связь между ними. Включают их дифференциально. Перед операцией контроля в зону электромагнитного действия компенсационной катушки вводят токопроводящий компенсационный элемент из материала, одинакового по электрофизическим свойствам материалу исследуемого контролируемого объекта и устанавливают между ними постоянный зазор. Технический результат: улучшение температурной компенсации.
Изобретение относится к технологии приборостроения и может быть использовано в машиностроении и других областях техники для бесконтактного измерения дисбаланса вала турбодетандера, биения лопаток энергоустановки, а также поверхностей сложной геометрии из электромагнитных материалов и в условиях меняющихся положительных и отрицательных температур.
Известны способы уравновешивания температурного изменения электрических параметров индуктивно-вихретоковых преобразователей перемещения, заключающиеся в охлаждении элементов преобразователя, например, холодной водой [Агейкин Д.И., Костина Е.Н. и Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. - М.: Изд. Машиностроение, - 1965, с.99-102].
Эти способы инерционны и не обеспечивают необходимую точность измеряемого параметра в условиях меняющейся температуры, громоздки конструктивно, поэтому при измерениях биений валов турбодетандеров и биения лопаток турбин в условиях ограниченных размеров окружающей среды используются редко.
Наиболее близким по технической сущности представляется способ температурной компенсации электрических параметров индуктивно-вихретокового преобразователя, построенного на базе идентичных по геометрии и намоточным характеристикам измерительной и компенсационной катушек индуктивности, расположенных в непосредственной близости друг от друга, но не связанных электромагнитно, в котором уравновешивание температурного изменения электрических параметров катушек осуществляется путем дифференциального их включения [Карпов В.М., Запускалов В.Г., Табаков В.А. Высокотемпературный вихретоковый преобразователь перемещений // Машины. Приборы. Стенды. - Каталог. МВТУ им. Н.Э.Баумана, - 1978, с.29, прототип].
Однако этот способ не обеспечивает необходимую точность измерения перемещений объектов контроля из-за неравного изменения электрических параметров компенсационной и измерительной катушек индуктивности преобразователя от температуры вследствие не одинакового влияния на них факторов, меняющихся от температуры.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе уравновешивания температурного изменения электрических параметров индуктивно-вихретокового преобразователя перемещений, заключающемся в том, что выполняют компенсационную и измерительную катушки индуктивности с идентичными геометрическими и намоточными характеристиками, размещают обе катушки в непосредственной близости друг от друга, но исключающей электромагнитную связь между ними, и включают их дифференциально, причем преобразователь располагают к исследуемому объекту контроля измерительной катушкой, по изменению электрических параметров которой в зависимости от изменения зазора между измерительной катушкой и исследуемым объектом судят о величине перемещения объекта, перед операцией контроля для компенсационной катушки создают эксплуатационные условия, одинаковые эксплуатационным условиям измерительной катушки, для этого в зону электромагнитного действия компенсационной катушки вводят токопроводящий компенсационный элемент из материала одинакового по электрофизическим свойствам материалу исследуемого контролируемого объекта и форме его поверхности контроля, при этом компенсационный элемент располагают перед компенсационной катушкой на расстоянии, равном номинальному значению зазора между измерительной катушкой и исследуемым объектом контроля, и поддерживают величину расстояния при операциях контроля постоянной.
Преимуществом изобретения является то, что техническое решение позволяет достаточно полно обеспечить компенсацию влияния температуры внешней среды на элементы индуктивно-вихретокового преобразователя за счет обеспечения равных условий работы компенсационной и измерительной катушек преобразователя.
Предлагаемый способ эффективнее всего реализуется на конструкции параметрического индуктивно-вихретокового преобразователя, в котором выполнены идентичными по геометрическим и намоточным характеристикам, а также по форме компенсационную и измерительную катушки индуктивности, и включают их дифференциально. Эти катушки располагают в непосредственной близости друг от друга, но исключающее их электромагнитное взаимодействие и, таким образом, чтобы к их торцевым (достаточно с одной стороны) чувствительным зонам был обеспечен «подход» для размещения исследуемого объекта - измерительная катушка и для компенсационного элемента - компенсационная катушка.
Принципиальным преимуществом технического решения является то, что компенсация температурного влияния осуществляется полная вследствие обеспечения одинаковых условий для измерительной и компенсационной катушек, что достигается операцией равноценной компенсации температурного влияния. Это достигается созданием равных условий работы компенсационной и измерительной катушек в среде с меняющейся температурой путем введения токопроводящего компенсационного элемента из материала одинакового по электрофизическим свойствам материалу исследуемого контролируемого объекта и форме его поверхности контроля, при этом компенсационный элемент располагают перед компенсационной катушкой на расстоянии, равном номинальному значению зазора между измерительной катушкой и исследуемым объектом контроля, и поддерживают величину расстояния при операциях контроля постоянной.
Под номинальным расстоянием между компенсационными катушкой и элементом следует понимать расстояние, равное по величине начальному зазору (он же номинальный зазор), устанавливаемому между измерительной катушкой преобразователя и поверхностью исследуемого объекта контроля перед операцией контроля.
Работа способа основана на взаимодействии электрических параметров измерительной катушки преобразователя и перемещения исследуемого объекта из токопроводящего материала относительно измерительной катушки.
При расположении измерительной катушки преобразователя над поверхностью контролируемого объекта на величину номинального зазора при наличии температурного фактора электрические параметры измерительной катушки фиксируются. При изменении начального зазора в сторону его уменьшения электрические параметры измерительной катушки изменяются, степень изменения которых зависит одновременно от физической величины зазора между преобразователем и измеряемым объектом, а также от изменения геометрических характеристик самой катушки и электрофизических свойств контролируемого объекта, меняющихся от температуры.
В свою очередь, электрические параметры компенсационной катушки будут также изменяться от изменения ее геометрических характеристик и электрофизических свойств компенсационного элемента, меняющихся от температуры. Таким образом, вычитая значения изменений электрических параметров катушек за счет дифференциального их включения, отстраиваются от влияния температуры на результат измерения величины перемещения преобразователем. По полученной разности судят о истинной величине перемещения объекта, не зависящей от температуры.
Преимуществом изобретения является то, что техническое решение позволяет достаточно полно обеспечить компенсацию влияния температуры внешней среды на элементы индуктивно-вихретокового преобразователя, вызывающей изменение электрических параметров преобразователя.
Способ уравновешивания температурного изменения электрических параметров индуктивно-вихретокового преобразователя перемещений, заключающийся в том, что выполняют компенсационную и измерительную катушки индуктивности с идентичными геометрическими и намоточными характеристиками, размещают обе катушки в непосредственной близости друг от друга, но исключающей электромагнитную связь между ними, и включают их дифференциально, а преобразователь располагают к исследуемому объекту контроля измерительной катушкой, по изменению электрических параметров которой в зависимости от изменения зазора между измерительной катушкой и исследуемым объектом судят о величине перемещения объекта, отличающийся тем, что для компенсационной катушки создают эксплуатационные условия, одинаковые эксплуатационным условиям измерительной катушки, для этого перед операцией контроля в зону электромагнитного действия компенсационной катушки вводят токопроводящий компенсационный элемент из материала, одинакового по электрофизическим свойствам материалу исследуемого контролируемого объекта и форме его поверхности контроля, при этом компенсационный элемент располагают перед компенсационной катушкой на расстоянии, равном номинальному значению зазора между измерительной катушкой и исследуемым объектом контроля, и поддерживают величину расстояния при операциях контроля постоянной.
