Индукционный датчик Советский патент 1983 года по МПК G01R33/12 

i

-0

(Л

ИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК, содержащий измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности и пространственной избирательности, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси, обмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.

г.

1л.л

сд to

-0 2

fplAZ.

Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для анализа магнитных свойств объектов и для неразрушающего контроля.

Известен датчик, содержащий включенные встречно две секции приемной катущки, расположенные внутри возбуждающей катуЩки соосно и симметрично ей. Это устройство выполнено также в виде воздушного трансформатора, но отличается параллельным расположением возбуждающей и приемных катушек, при этом первичный поток возбуждения пронизывает приемные катущки в одном направлении, создавая в них при измерении одинаково направленные изменения ЭДС, разность которых и является выходным сигналом 1.

Величина первичного токосцепления с приемными катушками остается в процессе измерения практически неизменной и не зависит от измеряемой величины. Все это наряду с отсутствием компенсации начального сигнала обуславливает низкую чувствительность и точность этого устройства.

Известен также датчик, содержащий магнитопровод в виде коаксиальной трубки и стержня с радиальными перемычками в средней части, на которых размещены намагничивающие обмотки. Измерительная и компенсационная обмотки (приемные) расположены на стержне по обе стороны от перемычек симметрично 2.

Изменение измеряемой величины в этом датчике приводит к , противоположным изменениям ЭДС на приемных обмотках, что повышает чувствительность. Однако чувствительность и этого датчика не высока, так как весь магнитный поток, создаваемый намагничивающей обмоткой, проходит через магнитопровод с приемными обмотками и внесение в поле датчика объекта измерения практически не изменяет суммарного первичного потока, пронизывающего приемные обмотки, а перераспределяют этот поток между ними. Недостатком также является и то, что из-за неидентичности приемных обмоток и их магнитопроводов начальный сигнал оказывается не полностью скомпенсированным, что отрицательно сказьшается на точности и разрешающей способности измерения. Кроме того, известньш датчик имеет значительный размер чувствительной зоны, что затрудняет его использование для измерения в локальных зонах, на неровных поверхностях, а также мелких объектов.

Цель изобретения - повышение чувствительности и пространственной избирательности.

Поставленная цель достигается тем, что в индукционном датчике, содержащем измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси.

обмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток. На фиг. I изображена электрическая схема датчика; на фиг. 2 - конструкция датчика; на фиг. 3 и 4 - две проекции устройства с условно показанным распределением магнитных силовых линий при

отсутствии объекта измерения; . на фиг. 5 и 6 - то же, вблизи объекта.

На корпусе 1 (фиг. 2), выполненном из немагнитного диэлектрического материала, расположены возбуждающие обмотки 2, соединенные между собой встречно (фиг. 1). Перпендикулярно оси возбуждающих обмоток 2 размещены каркасы 3 и 4 из аналогичного материала с измерительной 5 и компенсационной 6 обмотками. Соединенными между собой последовательно и согласно (фиг. 1), механизм 7 пе-ремещеня каркаса 4 вдоль оси выполнен, например, в виде резьбовой пары.

Датчик работает следующим образом.

Возбуждающие обмотки 2 подключены

к источнику переменного тока. При отсутствии объекта измерения (фиг. 3 и 4) возбуждающая обмотка 2 датчика создает в пространстве переменный магнитный поток, расходящийся симметрично во все стороны от ее оси и замыкающийся на другом конце обмотки. Этот поток инду цирует в одинаковых измерительной 5 и компенсационной б обмотках одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе ЭДС, которые компенсируют друг друга и начальный разностный сигнал датчика равен нулю. Полной компенсации добиваются перемещением компенсационной обмотки 6 вдоль своей оси. При внесении в возбуждающее (первичное) поле датчика 8 магнитного объекта (фиг. 5 и 6), в последнем возникает вторичное магнитное поле, поток

0 которого увеличивает первичный поток через измерительную обмотку 5 и компенсирует часть первичного потока через обмотку 6. Кроме того, нарушается и симметрия самого первичного потока вследствие смещения и сгущения в сторону объекта

5 с магнитной проницаемостью большей, чем у воздуха. При этом магнитный поток через компенсационную обмотку 6 уменьшается, а через измерительную обмотку 5 увеличивается, еще более усиливая зависимость разностного сигнала приемных обмоток от измеряемой величины - магнитной проницаемости объекта или расстояния до него.

Тот же результат достигается, если вместо двух приемных обмоток использовать

, одну с возможностью ее перемещения вдоль своей оси и расположенную так, чтобы ось намагничивающих обмоток пересекала ее в средней части. При. этом перемещение.

необходимое для компенсации начального сигнала, оказывается в два раза меньше. Для локализации и повышения однородности поля в зоне измерения использованы две возбуждающие обмотки. При большем количестве этих обмоток происходит сильное пространственное ограничение первичного поля и чувствительность падает. Наружный диаметр приемных обмоток принимается в зависимости от желаемого размера чувствительной зоны.

Использование каркаса из немагнитного и непроводяшего материала с предложенной схемой установки катушек позволяет использовать в измерении пространственное изменение возбуждающего поля в присутствии объекта, которое наряду с регистрацией результата взаимодействия возбуждающего (первичного) поля с наведенным в объекте (вторичным)полем, служит дополнительным источником информации, позволяющим повысить чувствительность датчика. Сформированное распределение возбуждающего поля в пространстве дает возможность перемещением компенсационной обмотки изменять в ней ЭДС и полностью с-компенсировать начальный сигнал, повысив тем самым точность измерения. Зона чувствительности задается диаметром измерительной катушки, расположением и формой возбуждающих катушек.

Фиг. 2 V/// / /

Фиг. 5

5

Фиг,Л

Фиг. 6 x/////x//// // 7/ //////// f ////