Вихретоковый преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

2. Преобразователь по п. 1, от личающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен терморезистором,. размещенным на отрезке коаксиальной линии, и включенным в цепь управления отрицательным активным сопротивлением.

1. ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии с катушкой воз15 буждения, расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивления, выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором Обратной связи, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной связи выполнен в видедополнительного отрезка коак.сиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальных ли- g НИИ совмещены. (Л

ИзоеЗретение относится к средствам неразрушающего контроля и может быть использовано для определения качества поверхности материалов и изделий с помощью вихревых токов повышен ной и сверхвысокой частоты. Известен вихретоковый преобразователь , содержащий полый цилиндрический корпус, расположенные в нем каркас с обмоткой и конденсатор, образующие параллельный колебательный контур, и вкладыш, предназначенный для монтажа схемы преобразования сиг налов датчика в выходной помехоустой чивый сигнал, выполненной в виде узкополосного усилителя сигналов 1. Однако точность контроля качества поверхности материалов и изделий известным датчиком недостаточна, так как дальнейший рост частоты тока возбуждения датчика ограничен относительно большим значением распределенных параметров монтажа его элементов, в т.ч о и схемы преобразования. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является вихретоковый преобразователь, содержащий отрезок коаксиальной линии, колебательный контур с навесным конденсатором и катушкой возбуждения, расположенной у открытого конца отрезка коаксиальной линии, и цепь отрицательного активного сопротивления, выполненную в виде усилительного каскада с положительной обратной связью. Элементом обратной связи является конденсатор, подключенный к закрытому концу отрез ка коаксиальной линии 2 , Однако чувствительность известного преобразователя в диапазоне повышенных и сверхвысоких частот (боглее 100 МГц) недостаточна из-за боль шого значения паразитной индуктивности соединительных выводов конденсатора обратной связи, навесного конденсатора колебательного контура, распределенной индуктивности отрезка коаксиальной линии по сравнению с полезной сосредоточенной индуктивностью катушки возбуждения, имеющей в диапазоне сверхвысоких частот 1-2 витка провода. Кроме.того, известный преобразователь обладает темпе ратурной нестабильностью, так как его колебательный контур выполнен в виде цельного металлического узла, на геометрические размеры которого Влияют колебания температуры окружающей среды, что приводит к изменению выходного сигнала и снижает точность контроля, . Целью изобретения является повышение чувствительности и точности контроля. Цель достигается тем, что в вихретоковом преобразователе, содержащем колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной Линии с катушкой возбуждения, расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивления, выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором обратной связи, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной связи выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальной линии совмещены. Кроме того, вихретоковый преобразователь снабжен термореЗИстором, размещенным на отрезке коаксиальной линии и включенным в цепь управления отрицательным активным сопротивлением. Известно, что распределенная емкость С(5 и индуктивность L|j; отрезка коаксиальной линии определяются из соотношений Jueose aio(u Do I - о Ри-- 2fr D, отношение диаметров внешнего и внутреннего проводников;CojfUo диэлектрическая и магнитная проницаемости вакуума; - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемости изолирующего 1 - длина отрезка. Диаметры внутреннего и внешнего проводников выполнены весьма близкими, отличающимися на 2-5%. В этом случае En Sn (1,02-1, 05)9 т.е. , и отрезок коаксиальной линии фактически является сосредоточенной емкостью параллельного колеба- тельного контура, величина которой определяется из соотношения (1). Индуктивностью колебательного контура является катушка возбуждения преобразователя. Это позволяет свести до lинимyмa паразитную распределенную индуктивность отрезка коаксиальной линии, обеспечивает сосредоточение емкости колебательного контура, необходимой для получения требуемой резонансной частоты, непосредственно в отрезке коаксиальной , что исключает применение навесного конденсатора в цепи колебательного контура. Выполнение конденсатора обратной связи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии с общим внутренним проводником снижает паразитные параметры монтажа положительной обратной связи. Создание емкости колебательного контура и емкости конденсатора положительной обратной связи усилительного каскада на осно ве конструктивных элементов отрезка коаксиальной линии с практически одинаковым температурным коэффициен том обеспечивает возможность термокомпенсации схемы. Введение терморе зистора в цепь управления отрицательного активного сопротивления позволяет компенсировать температурный дейф выходного сигнала преоб разователя. На фиг. 1 приведена монтажная схема основных элементов вихретокового преобразователя; на фиг. 2 принципиальная электрическая схема преобразователя. Вихретоковый преобразователь содержит отрезок 1 коаксиальной линии состоящий из внутреннего проводника 2, внешнего проводника 3 и изолирующего слоя 4 между ними. Диаметр внутреннего проводника 2 равен D 2 мм, а диаметр внешнего проводника 3 равен ,08 мм. Таким образом, соотношение диаметров внешнего и внутреннего проводников равно 1,04 мм/мм. У открытого конца отрезка коаксиальной линии на диэлек рическом стержне 5 располагается катушка 6 возбуждения, один вывод которой соединен с внутренним проводником 2, другой - с внешним проводником 3. Таким образом, катушка 6 возбуждения и отрезок 1 коакси.альной линии образуют измерительный колебательный контур. С другого конца-отрезка коаксиальной линии внутренний проводник охватывает медное кольцо 7, образующее вместе с частью внутреннего проводника 2 и изолирующим слоем 4 конденсатор 8 обратной связи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии. Коллекторный вывод СВЧ транзистора 9 соединен с проводником 2. Другой (опорный) колебательный контур с перестраиваемой резонансной частотой образован индуктивностью 10 и последовательно соединенными электрической емкостью . 11 и варикапом 1.2. Питание постоянным напряжением варикапа 12 осуществляется через резистор 13. Опорный колебательный контур соединен .с эмиттерным выводом транзистора 9. Одна обкладка конде 1сатора 8 обратной связи соединена с эмиттером, а другая - с коллектором транзистора 9. Режим работы транзистора 9 по постоянному току устанавливается резистором 14, терморезистором 15, размещенным в полости выточки внешнего проводника 3, и конденсатором 16. Все элементы в своей совокупности образуют двухконтурный измерительный автогенератор сверхвысокой частоты, выходной сигнал которого с детектора 17, а также питание автогенератора осуществляется через блок 18 проходных конденсаторов . f Устройство работает следующим образом. Автогенератор вырабатывает электромагнитные колебания частотой 0,1-1,5 кГц. Частота колебаний определяется индуктивностью катушки 6 возбуждения и длиной отрезка 1 коаксиальной линии. Величина сигнала на выходе детектора 17 зависит от добротности измерительного контура, степени .расстройки резонансных контуров, величины постоянной составляющей тока транзистора 9. При установке торца отрезка 1 коаксиальной линии на поверхность контролируемого объекта (не-показан) в последнем возникают вихревые токи, влияющие на параметры измерительного контура. В зависимости от качества пбверхности характер изменения параметров измерительного контура оказывается различным и изменяется амплитуда выходного сигнала автогенератора. Если температура преобразователя до измерения отличалась от температуры контролируемого объекта, то температура преобразователя стремится к температуре контролируемого объекта, изменяя при этом добротность и расстройку резонансных контуров, величину постоянной составляющей тока транзистора 9. Изменение сопротивления терморезистора 15 компенсирует это мешающее паразитное влияние температуры.

С помощью предлагаемого вихретокового преобразователя можно надежно.

выявлять микротрещины, оценивать пористость жаростойких покрытий, что недоступно для обыкновенных (работающих на более низкой частоте) вихретоковых преобразователей..