Дифференциальный вихретоковый преобразователь с температурной компенсацией Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к приборам неразрушающего контроля и может быть использовано в металлургии, машиностроении и других отраслях при электромагнитной дефектоскопии изделий, контроле их электрофизических свойств, линейных и угловых перемещений меняющейся температуры. Известны высокотемпературные вихретоковые преобразователи, содержащие элементы монтажа. В их конструкциях предусматривается принудительное водяное или воздушное охлаждение 1. Однако чувствительность преобразователей неудовлетворительна, так как практически трудно обеспечить постоянно нормальной температуру элементов конструкции преобразователя при изменяющейся внешней температуре. Известны также преобразователи, конструкция которых предусматривает возможность поддержания постоянной температуры контролируемого изделия в зоне контроля 2. Однако на практике не удается обеспечить постоянно нормальной температуру в зоне контроля. Наиболее близким к изобретению является дифференциальный вихретоковый преобразователь с температурной компенсацией, содержащий экранирующий корпус, размещенные в нем на торцах установленных с аксиальными зазорами диэлектрических каркасах соосные полесоздающую, измерительную и компенсационную катушку индуктивности, из которых компенсационная и измерительная расположены симметрично с двух сторон полесоздающей и включены между собой последовательно встречно. Корпус преобразователя и неподвижно укрепленные в нем диэлектрические каркасы выполнены из термостабильных с равными коэффициентами „тинейного расширения материалов, что должно обеспечивать устранение температурных деформаций между корпусом и каркасами 3. Однако в условиях меняющейся температуры за счет изменения зазоров между катушками, вследствие температурного расширения (сужения) материала каркасов, происходит изменение электромагнитной связи полесоздающей катушки с измерительной и компенсационной катушками, что ведет к изменению чувствительности преобразователя, Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что дифференциальный вихретоковый преобразователь с температурной компенсацией, содержащий экранирующий корпус, размещенные в нем на торцах установленных с аксиальными зазорами диэлектрических каркасов соосные полесоздающую, измерительную и компенсационную катущки индуктивности, из которых компенсационная и измерительная расположены сим.метрично с двух сторон полесоздающей и включены между собой последовательно встречно, снабжен кольцевыми поясками для крепления каркасов в корпусе, поясок каркаса измерительной катущки установлен в одной с ней плоскости, а пояски каркасов компенсационной и полесоздающей катущек установлены вокруг свободных торцов каркасов, зазоры между соседними поясками вдвое больше зазоров между торцами соответствующих каркасов с катущками, а коэффициент линейного расщирения материала корпуса вдвое меньше коэффициента линейного расширения материалов каркасов. На чертеже представлена схема дифференциального вихретокового преобразователя. Преобразователь содержит полесоздающую катушку 1 индуктивности и соосно расположенные и равноудаленные от нее измеритапьную 2 и компенсационную 3 катушки индуктивности, включенные между собой последовательно встречно; катушки 1-3 размещены на диэлектрических каркасах 4-6, установленных посредством кольцевых металлических поясков 7-9 в корпусе 10. Поясок 8 каркаса с измерительной катушкой 2 установлен в одной с ней плоскости, а пояски 7 и 9 установлены вокруг свободных торцов каркасов 4 и 6. Зазоры между поясками 9, 7 и 7, 8 вдвое больше зазоров между торцами каркасов 6, 4 и 4, 5, а коэффициент линейного расшчрения материала корпуса 10 («Э1)вдвое меньше коэффициента линейного расширения материала каркасов 4-6 (Ли). Работа преобразователя основана на регистрации измерительной катушкой 2 вторичного электромагнитного поля вихревых токов, наводимых первичным электромагнитным полем полесоздающей катушки 1 в токопроводящем объекте контроля, на чертеже не показанном. Вторичное электромагнитное поле объекта контроля, воздействуя на измерительную катушку 2, наводит в ней ЭДС, изменение которой, по-существу, является мерой контролируемого параметра. Дифференциальный вихретоковый преобразователь работает следующим образом. Изменение, например повышение температуры окружающей среды, вызывает расширение материалов корпуса 10 и каркасов 4-6. Если зазоры между поясками 7-9 (относительно пояска 7 на каркасе 4 полесоздающей катушки 1) увеличиваются, вследствие температурного расширения материала корпуса 10 на величину o(.At, где flt - абсолютное изменение температуры, то зазоры между катушками 1-3 (относительно полесоздающей катушки 1), наоборот, уменьшаются, вследствие температурного расширения материала каркасов 4-6 на величину .-ut. Так как указанные зазоры между катушками 1-3 вдвое меньше, чем зазоры между указанными noHCKaN-n 7-9, а , то анализируемые температурные перемещения материалов корпуса 10 и каркасов 4-6 взаимно компенсируются, в результате чего значения зазоров между катушками 1-3 остаются по величине прежними и, следоватапьно, не зависят от температуры.

Поскольку зазоры между катушками 1 - 3 инвариантны к температуре, т. е. электромагнитная связь измерительной 2 и компенсационной 3 катушек с полесоздаюшей катушкой 1 постоянна, то по степени изменения наведенной объектом контроля ЭДС в измерительной катушке 2 судят об измеряемом параметре.

Изобретение позволяет повысить эффективность и качество контроля в условиях меняюшейся температуры за счет повышения чувствительности преобразователя, что достигается конструктивнотехнологическим путем.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ, содержащий экранирующий корпус, раз.мещенные в нем на торцах установленных с аксиальными зазорами диэлектрических каркасов соосные полесоздающую, измерительную и компенсационные катушки индуктивности, из которых компенсационная и измерительная расположены симметрично с двух сторон полесоздающей и включены между собой последовательно встречно, отличающийся тем, что, с целью повышения чувст8ите.1ьности, он снабжен кольцевыми поясками для крепления каркасов в корпусе, поясок каркаса измерительной катушки установлен в одной с ней плоскости, а пояски каркасов компенсационной и полесоздающей катушек установлены вокруг свободных торцов каркасов, зазоры между соседними поясками вдвое больше зазоров между торцами соотвествующих каркасов с каS тушками, а коэффициент линейного рас(Л ширения материала корпуса вдвое меньше коэффициента линейного расширения материалов каркасов. и 4 О О5