Накладной вихретоковый преобразователь для контроля цилиндрических изделий Советский патент 1986 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к одновременному измерению диаметра и толщины изоляционных покрытий цилиндрических проводящих изделий, и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промышленности Цель изобретения - повыщение точности контроля в более широком диапазоне контролируемых параметров путем устранения погрешностей, связанных с перекосами и несимметричным расположением преобразователя относительно оси цилиндрического изделия

На фиг. 1 представлена схема накладного вихревого преобразователяJ на фиг. 2 - схема, поясняющая установку вихретокового преобразователя.

Преобразователь содержит четыре идентичных индукционных узла 1-4, каждый из которых вьшолнен в виде возбз ждающей катушки 5 прямоугольной формы, установленной перпендикулярно к рабочему торцу преобразователя, соответственно взаимно перпендикулярных одинаковых по размеру первой и второй измерительных катушек 6 и 7 и первой и второй компенсационных катушек 8 и 9, из которых первые измерительная и компенсационная катушки 6 и 8 параллельны рабочему торцу преобразователя, линия пересечения измерительных катушек 6 и 7 и линия пересечения компенсационных катушек 8 и 9 совпадают соответственно с ближней и дальней сторонами возбуждающей катушки 5, первая и втораякомпенсационная катушки 8 и 9 включены последовательно встречно соответственно с первой и второй измерительными катушками 6 и 7, а узлы 1-4 расположены так, что их плоскости образуют боковые грани параллелепипеда.

Преобразователь работает следующим образом.

При настройке преобразователя в отсутствии объекта измерения - цилиндрического изделия 10, суммарное напряжение, снимаемое с любой измерительной и соответствующей ей компенсационной катушек 6, 7 и 8, 9, устанавливается нулю. Преобразователь должен устанавливаться на объект измерения таким образом, чтобы его рабочая поверхность была параллельна и симметрична оси цилиндрического изделия 10.

Симметричность рабочей поверхности преобразователя относительно оси цилиндрического изделия 10 осуществляется следующим образом. Для этого первая возбуждающая катушка 5 узла

1возбуждает в цилиндрическом изделии 10 вихревые токи, которые регистрируют измерительньши катушками 6 и 7. В другой момент времени, когда возбуждающая катушка 5 узла 1 не работает, возбуждающая катушка 5 узла

2возбуждает в цилиндрическом изде5 ЛИИ 10 вихревые токи, которые регистрируются измерительными катушками 6 и 7 этого узла 2. В этом случае, когда отношение напряжений, наводимых в первой и второй измерительных катуш0 ках 6 и 7 узла 1, равно отношению напряжений, наводимых в измерительных катушках 6 и 7 узла 2, считают, что преобразователь установлен симметрично относительно оси цилиндрического

5 изделия 10.

Установка рабочей поверхности преобразователя параллельно оси цилиндрического изделия 10 осуществляется следующим образом. Возбуждающая катушка 5 узла 3 в интервал времени, когда остальные возбуждающие катушки 5 не работают, возбулщаюФ в цилиндрическом изделии 10 вихревые токи, которые регистрируются измерительными катушками 6 и 7 узла 3, возбуждающая катушка 5 узла 4 в интервал времени, когда остальные возбуждающие катушки не работают, возбуждает в цилиндрическом изделии 10 вихревые токи, которые регистрируются измерительными катушками 16 и 7 узла 4. В случае, когда отношение напряжений, наводимых в измерительных катушках 6 и 7 указанных узлов, равныJсчитают, что преобразователь установлен параллельно оси цилиндрического изделия 10 и угол А(фиг, 2) равен нулю. Далее возбуждающая катушка 5 узла 1 возбуждает в цилиндрическом изделии 10 вихревые токи. Считают, что вихревые токи возбуждаются в контролируемом, электропроводящем цилиндрическом изделии 10 ближней к рабочей поверх ности преобразователя стороной возбуждающей катушки 5, представляющей Особой линейный проводник. Влиянием JTpex других сторон (линейных проводНИКОЕ) возбуждающей катушки 5 на по ле вихревых токов в плоскости, перп ндикулярной линейному проводнику (рабочей стороне возбуждающей катуш ки 5), можно пренебречь. Картина маг нитного поля линейного проводника с током в плоскости, перпендикулярной проводнику, представляет собой концентрические окружности с центром в точке пересечения плоскости с проводником. Значения нормальных Н, , Н и тангенциальных Щ , Н составляющих векторов Н, Н магнитной составляющей поля вихревых токов оп ределяются в точках А и В с помощь измерительных катушек 6 и 7 узла 1 и узла 2 соответственно. Отношения напряжений, снимаемых с первой и второй измерительных катушек 6 и 7 узла 2, пропорциональны тангенсу уг ла . . Отношения напряжений, снима емых с измерительных катушек 6 и 7 узла 2, пропорциональны тангенсу уг ла 2 Определив, значения углов If , И зная расстояние d, равное п ловине расстояния между возбуждающи ми катушками 5 узлов 1 и 2, определяют диаметр и толщину изоляционного покрытия Z цилиндрического изделия 10 по формулам (,)(tgvtg R tab d tgM- +tgif -Z -d(tgVf-A|H fi)(t:8%-tsir Z , + tgif2 где К - радиус изделия 1U; а - расстояние от точки 0 оси цилиндрического изделия 10 до точки А на линии пересечения первой и второй измерительных катушек 6 и 7 узла 1; b - расстояние от точки О оси цилиндрического изделия 10 до точки С на линии зеркаль ного изображения возбуждающей катушки 5 узла 1, d - половина расстояния между возбуждающими катушками 5 узлов 1 и 2j характеризуют направления векторов Н,, , Hg магнитной составляющей поля вихревых токов в точках А и В соответственно. Прибор с преобразователем (фиг.1 .работает следующим образом. Возбуждающая катушка 5 всех узлов 1 - 4 поочередно с частотой порядка 1 кГц подключаются к генератору сигналов (не показан), рабочая частота которого порядка 1 мГц. Сигналы с измерительных катушек 6 и 7 запоминаются и проходят на вход блока измерения диаметра и толщины лишь в случае, если рабочая поверхность преобразователя расположена параллельно (при этом угол ei равен нулю) и симметрично от цилиндрического изделия 10. Блокировка сигналов осуществляется автоматически, когда отношения напряжений с соответствующих измерительных катушек не равны между собой. В реальных случаях значения угла сО достигают 15-20 и существенно влияют на точность измерения диаметра и толщины диэлектрического покрытия. Реальные размеры d, R, Z выбираются таким образом, чтобы углы Ч, и изменялись от 30 до 60 . Расстояние d соизмеримо с R+Z. Формула изобретения Накладной вихретоковый преобразо ватель для контроля цилиндрических изделий, содержащий индукционный узел ij выполненный в виде возбуждающей катушки прямоугольной формы, установленной перпендикулярно к рабочему торцу преобразователя, соответственно взаимно перпендикулярных одинаковых по размерам первой и второй измерительных катушек и первой и второй компенсационнЕ11х катушек, из которых первые измерительная и компенсационная катушки параллельны рабочему торцу преобразователя, линия пересечения измерительных катушек и линия пересечения компенсационных катушек совпадают соответственно с ближней и дальней сторонами возбуждающей катушки, а первая и вторая компенсационные катушки включены последовательно встречно соответственно с первой и второй измерительными катушками, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения точности контроля в более широком диапазоне контролируемых параметров, он снабжен тремя идентичными первому, индукционными узлами, а все узлы расположены так, что их плоскости образуют боковые грани параллелепипеда.

8

X

8 9

8Ш

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может найти применение при измерении толщины изоляционных покрытий и диаметра цилиндрических проводящих изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля в более широком диапазоне конУ J тролируемых параметров за счет устранения погрешностей, связанных с перекосами преобразователя Для этого преобразователь выполнен в виде четырех идентичных индукционных узлов 1-4, каждый из KOTopbtx содержит возбуждающую катушку 5 и соответственно взаимно перпендикулярные измерительные катушки 6 и 7 и компенсационные катушки 8 и 9, причем все узлы 1 4 расположены так, что их плоскости образуют боковые грани п араллелепи-I педа. Такая конструкция позволяет обеспечить такое положение преобразователя, при котором плоскость его i рабочего торца будет симметрична и параллельна оси цилиндрического изсл делия, что обеспечивает более точное измерение диаметра и толщины покрытия последнего. 2 ил.