Токовихревой способ измерения параметров объекта

 

ОП ИСАНИЕ

И ЗОБеоЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТЕДЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и) 551553 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено09.03.73 (21) 1891587/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано25.03.77 Бюллетень № 11 (45) Дата опубликования описания30.04.77 (51) М. Кл, 601 М 27/86

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений н открытий (53) УДК 620.179.14:.620.191/192 (088.8) (72) Автор изобретения

B. М. Карпов

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище имени Н. Э. Баумана (71) Заявитель (54) ТОКОВИХРЕВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ

ПАРАМЕТРОВ ОБЪЕКТА

Изобретение. относится к области измерительной техники, в частностик области неразрушающих испытаний и измерений, и может найти применение при токовихревой дефектоскопии изделий, измерении их электропроводности и магнитной проницаемости, измерении линейных и угловых смещений объектов и т.д.

Известен способ измерения, например, перемещения объекта путем воздействия щ этого объекта на обмотку индуктивного пре образователя, .что вызывает изменение ее индуктивности под воздействием измеряемой величины. Индуктивность преобразователя можно изменять, воздействуя на число его у витков, активное магнитное сопротивление сердечника, величину воздушного зазора магнитопровода и реактивное магнитное со.противление магнитной цепи и т.д. t 1).

Но известный способ, обладая высокой 20 чувствительностью, подвержен воздействию помех от внешних электромагнитных полей.

Известен другой способ измерения па -раметров объекта с помощью экранированного токовихревого преобразователя, содер- 25 жащего генераторные катушки. запитанные переменным током, и измерительные кат/.яки, по сигналам которых судят о параметрах контролируемого объекта (2) .

Питание токовихревого преобразователя осуществляют от генератора. При этом на преобразователь воздействуют такие мешающие факторы, как изменения температуры, изменение свойств экрана и т. д.

Экран позволяет обеспечить локальность измерений, конструктивную прочность преобразователя и защищает преобразователь от воздействия внешних переменных электромагнитных полей, в то же время ".ь оказывает вредное влияние на параметры преобразователя.

Электромагнитное поле генераторных катушек, взаимодействуя с экраном, значительно снижает их добротность, а при воздействии мешающих факторов, например температуры, снижает также и стабильность параметров, Температурное и электромагнитное воздействие на экран изменяет его характеристик:",, что не позволяет повысить чувствительность

551553 и точность измерений. Кроме того, при экранировании преобразователя с дифференциальной измерительной обмоткой влияние экрана сильно сказывается на изменении уровня выходного сигнала на измерительной обмотке, например, при начальной настройке на нуль выходной сигнал после экранирования, а также в процессе изменения характеристик экрана под воздействием мешающих факторов, значительно отличается i0 от нуля, что приводит к уменьшению глубины модуляции и к снижению чувствительности и стабильности работы преобразователя.

Таким образом, известный способ изме- 15 рения экранированным токовихревым преобразователем имеет низкую чувствительность, особенно при воздействии мешающих факторов, например, в условиях значительных температурных воздействий. 20

1(елью изобретения является повышение чувс тви тельн ости.

Это достигается тем, что ЭДС наводимые генераторными катушками в экране преобразователя, уравновешивают, после чего производят взаимное перемещение преобразователя и объекта, при этом уравновешивание осуществляется путем изменения величины встречно направленных токов (амт

З0 пер-витков) в секциях генераторнои катушки, Или уравновешивание осуществляют путем геометрического смещения генераторных катушек параллельно плоскости их торца. Кроме того, измерительные катушки

З5 перемещают относительно генераторных до установления заданного уровня сигнала.

На фиг. 1 приведен пример выполнения токовихревого экранированного преобразователя, реализующего настоящий способ; на 40 фиг. 2 показан вид преобразователя с ЭДС, наведенными в экране токами катушки.

Токовихревой преобразователь (см.фиг.

1) содержит генераторную катушку 1, имеющую как минимум две секции, измерительную катушку 2 (любого вида и включения) и металлический экран 3.

Токи 1, и .с2 (см. фиг. 2), проходящие по виткам W и 9/2секций генераторнои катушки, вызывают в экране 3 появле50 ние вторичной ЗДС 4 (изображена пунктиром) . Величина этой ЭДС 4 зависит от величины токов С и 42, от величины зазора между каждой секцией и экраном 3, от количества витков W и 9 в секциях катушки 1 и т. д.

Уравновешивание встречных ЭДС достигается тем, что секции генераторной катушки 1 смешают относительно экрана 3 (например, за счет изменения зазоров), а

60 также тем, что изменяют ампер-витки в обмоткахЮ H%i) Например, в паре секций токи -с и 4, в контуре каждой секции направляют в противоположном направлении (в одной секции по часовой стрелке, а в другой — против) и/или генераторную катушку 1 перемешают в плоскости ее торца (на чертеже не показано) до максимального уравновешивания ЭДС. В этом случае вихревые токи в экране 3 становятся минимальными и влияние экрана 3 даже при изменении его электрофизических свойств становится пренебрежимо малым, а добротность катушки 1-высокой и стабильной при воздействии мешающих факторов, обусловленных изменением магнитной проницаемости, электропроводности и др. параметров экрана. Уравновешивание наведенных в экране ЭДС 4 может достигаться также путем изменения величины токов 4. и4. (ампер витков — 4,9 и, 9/2) в отдельных

1 4 ) секциях, токи которых направлены встречно.

Измерительные катушки 2 после уравновешивания наводимых в экране 3 ЭДС перемещают относительно генераторных катушек 1 до установления заданного уровня сигнала, например, нулевого. Объект контроля может воздействовать на преобразователь симметрично (изменение зазора, электропроводности, толщины, температуры и т,д.), тогда изменяется сигнал на генераторных катушках, а сигнал на измерительных не изменяется и будет равен нулю. Если объект контроля воздействует на преобразователь несимметрично (измерение неоднородности электрофизических свойств объекта, наличие дефекта в зоне контроля, изменение угла наклона поверхности объекта и т.д.), то изменяется сигнал как на генераторных катушках, так и на измерительных, но в измерительной катушке глубина модуляции может быть в десятки раз большей, чем на генераторной. Перемещая взаимно прео разователь и объект, осуществляют конт» роль по всей поверхности объекта.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить влияние экрана, что позволяет в

2-3 раза уменьшить его диаметр, т.е. практически вплотную приблизить экран к катушке, а это значит - позволяет повысить чувствительность, стабильность и точность измерений при работе малогабаритного пре-, образователя в условиях максимально соответствующих требованиям эксплуатации.

Формула изобретения

1.Токовихревой способ измерения параметров объекта с помощью экранированного токо551553

5 вихревого преобразователя, содержащего секционированнуюгенераторнуюкатушку,запитан» ную переменным током, и измерительные катушки, по сигналам которых судят о параметрах контролируемого объекта, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности, ЭДС, наводимые генераторными катушками в экране преобразователя, уравновешивают, после чего производят взаимное перемещение преобразова- 10 теля и объекта.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что уравновешивание осуществляют путем изменения величины встречно направленных токов (ампер-витков) в сек- 15 циях генераторных катушек.

3. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что уравновешивание осуществляют путем геометрического смещения генераторных катушек параллельно плоскости их торца, а измерительные катушки перемещают относительно генераторных катушек до установления заданного уровня сигнала.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе:

1. Агейкин Д.И., Костина Е.Н. Кузнецова Н. Н. Датчики систем автоматического контроля и. регулирования М., "М ашгиз", 1959, с 27.

2. Дорофеев А. Л. Электроиндуктивная дефектоскопия М, "Машиностроение, 1967, с. 29-34 (прототип).

551553 иг.

Составитель А, Матвеев

Редактор Т. Шагова Техред М. Ликович Корректор A. Алатырев

Заказ 116/22 Тираж 1052 Подписное

UHHHIIH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4