ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ Российский патент 1995 года по МПК H01L43/04 

Изобретение относится к технике измерения магнитного поля, а точнее к датчикам магнитного поля, например поля рассеяния на дефектах магнитопровода, образованного стенкой трубы, стальным тросом и т.п.

Известно устройство, предназначенное для измерения магнитного поля, в котором в качестве чувствительного элемента используются преобразователи Холла. В этом устройстве сигнал имеет малую амплитуду и значительный порог чувствительности. Для его усиления необходимо применить электронную схему, что усложняет устройство, но не изменяет первичного отношения сигнал/шум, остающегося низким.

Известен также датчик магнитного поля, основанный на планарном эффекте Холла, но ЭДС планарного эффекта намного меньше ЭДС нормального эффекта.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик, имеющий чувствительный элемент Холла, расположенный между двумя плоскими ленточными концентраторами. Однако данная конструкция дает малую степень концентрации магнитного потока и не дает увеличения чувствительности по нормальной компоненте поля.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика за счет определенной формы концентрирующего устройства при сохранении планарности конструкции.

Цель достигается тем, что в датчике магнитного поля, содержащем два концентратора магнитного поля, выполненных в виде пластин трапецеидальной формы, расположенных с зазором, и датчик магнитного поля, скрепленный с одной из пластин на узком ее конце, причем пластины расположены параллельно друг другу и с перекрытием их узких концов, а датчик расположен в зазоре в области перекрытия пластин, согласно изобретению каждая пластина на узком конце содержит дополнительный участок в виде усеченной прямоугольной пирамиды, высота которой равна толщине пластины, зазор образован меньшими прямоугольными основаниями пирамиды, а датчик расположен на меньшем основании пирамиды.

На фиг. 1 представлены объект исследования, например стальная труба 1 (для газа и нефти или для других жидкостей) или стальной канат, возможные дефекты 2 и 3 в трубе, например трещины, непровары в станках, проржавы, проедания агрессивными средами, обрывы прядей канатов, пилот-снаряд 4 с магнитной системой, имеющей полюсные наконечники 5 и 6, создающий входящий 7 в трубу и выходящий 8 из нее магнитные потоки, потоки 9 и 10 рассеивания на имеющихся дефектах, датчик 11 магнитного поля; на фиг.2 представлен заявляемый датчик магнитного поля, в корпусе 12 которого размещены пластины концентраторов 13 и 14, трапецеидальной формы, имеющие дополнительные участки в виде усеченной пирамиды с меньшими основаниями 15, в зазоре между которыми размещен плоский преобразователь 16, выводы которого проводниками 17 соединены с контактами 18, установленными на корпусе 12; на фиг.3 показаны направление силовой линии 9 магнитного поля, рассеянного на дефекте в отсутствии датчика, направление силовой линии 19 магнитного поля в предложенном датчике, которая проходит через магнитомягкий материал концентратора 13, основание 15 пирамиды, перпендикулярно к плоскости пластины через преобразователь, помещенный в зазор, и выходит через основание пирамиды и концентратора 14; на фиг.4 показаны основания 15 пирамиды, между которыми находится преобразователь 16 с чувствительной зоной 20, боковые грани 21 усеченных пирамид, образующие острые углы с основаниями пирамид, магнитные силовые линии 22, сконцентрированные на чувствительную зону 20 преобразователя.

Предложенный датчик позволяет увеличить чувствительность к магнитному полю в 10 раз.

Датчик работает следующим образом.

В исследуемый объект 1, имеющий дефекты 2 и 3, помещают пилот-снаряд 4 с полюсными наконечниками 5 и 6, создающими входящий 7 в объект и выходящий 8 магнитные потоки, образующие на эффектах 2, 3 рассеянные магнитные потоки 9 и 10, которые регистрируются датчиком 11. Силовые линии рассеянного магнитного поля имеют существенно тангенциальное направление.

Прикрепленный к пилоту-снаряду датчик 11 при движении входит в зону рассеянного потока 9 (фиг.3). При этом магнитные силовые линии потока искажаются и концентрируются на чувствительную зону 20 преобразователя 16 (фиг.4). Благодаря конфигурации пластин концентраторов 13 и 14 с основаниями 15 происходит максимальная концентрация магнитного потока по тангенциальной составляющей. При этом также происходит концентрация и по нормальной составляющей поля, но в меньшей мере, что приводит к увеличению чувствительности датчика.

В качестве примера конкретного исполнения можно описать датчик магнитного поля, у которого концентраторы выполнены из магнитомягкого материала толщиной 0,3 мм, чувствительный преобразователь Холла имеет размеры 1х1х0,6 мм, а сторона трапеции 7 мм. Датчик в сборе имеет диаметр 15 мм и толщину 1,5 мм.

Датчик предназначен, в частности, для магнитной дефектоскопии газовых и нефтяных трубопроводов, находящихся в рабочем состоянии под давлением, с помощью автономного пилота или для дефектоскопии стальных канатов по местам обрыва прядей, или для подобных задач.

Реализация предложенного датчика позволит повысить надежность контроля исследуемых объектов, например трубопроводов, стальных канатов, что дает возможность предотвратить утечки нефтегазопродуктов и аварийные ситуации.

Изобретение относится к области измерения напряженности магнитного поля при обнаружении дефектов в трубопроводах, стальных тросах. Сущность изобретения: датчик магнитного поля содержит два концентратора трапецеидальной формы, расположенных с зазором, и датчик магнитного поля, скрепленный с одной из пластин на узком ее конце, причем пластины расположены параллельно друг другу с зазором между ними и с перекрытием узких концов, каждая пластина на узком конце содержит дополнительный участок в виде усеченной прямоугольной пирамиды, высота которой равна толщине пластины, зазор образован меньшими прямоугольными основаниями пирамиды, а датчик расположен на меньшем основании. 4 ил.

ДАТЧИК МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащий два концентратора магнитного поля, выполненных в виде пластин трапецеидальной формы, расположенных с зазором, и датчик магнитного поля, скрепленный с одной из пластин на узком ее конце, причем пластины расположены взаимно параллельно и с перекрытием их узких концов, а датчик в зазоре в области перекрытия пластин, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, каждая пластина на узком конце содержит дополнительный участок в виде усеченной прямоугольной пирамиды, высота которой равна толщине пластины, зазор образован меньшими прямоугольными основаниями пирамиды, а датчик расположен на меньшем основании пирамиды.