Накладной вихретоковый преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01N27/00 

11

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к одновременному измерению диаметра и толщины изоляционных покрытий цилиндрических проводяш,их из/делий, и может быть использовано в машиностроительной, металлургической и других отраслях промьшшенности.

Цель изобретения - повьшение точности за счет возможности получения объективной информации о положении его рабочей поверхности относительно оси.изделия.

На чертеже представлена схема накладного вихретокового преобразо- вателя.

Накладной вихретоковый преобразователь содержит первую возбуждающую катушку 1 прямоугольной формы, установленную перпендикулярно рабо- чей поверхности преобразователя, одинаковые по размерам первую и вторую, третью и четвертую измерительные катушки 2, 3 и 4j, 5 прямоугольной формы, установленные соответственно взакмно перпендикулярно, из которых первая и третья измерительные катушки 2 и 4 установлены параллельно рабочей поверхности преобразователя, линия пересечения пло костей первой и второй измерительных катушек 2 и 3 совпадает с ближней к рабочей поверхности преобразователя стороной первой возб уждаю- щей катушки 1, а плоскость, образо- ванная последней и линией пересечения плоскостей третьей и четвертой измерительных катушек 4 и 5, параллельна рабочей поверхности преобразвателя одинаковую по размерам с первой возбуждающей катушкой 1 вторую возбуждающую катушку 6, установленную параллельно первой возбуждающей катушке 1, первую и вторую, третью и четвертую компенсационные катушки 7, 8 и 9, 10,, установленные соответственно взаимно перпендикулярно и включенные последовательно встречно соответственно с первой и второй, третьей и четвертой измери- тельными катушками 2, 3 и 4, 5, линия пересечения плоскостей первой и второй компенсационных катушек 6, 7 совпадает с дальней от рабочей поверхности преобразователя сторо- ной первой возбуждающей катушки 1, одинаковые по размерам плоские прямоугольной формы пятую, шестую кз-5

1

5

0 0 5 0 5 0 5

332

мерительные и пятую, шестую компенсационные катушки 11, 12 и 13, 14, причем вторая возбуждающая катушка 6 расположена так, что линия пересечения плоскостей третьей и четвертой измерительных катушек 4, 5 совпадает с ближней к рабочей поверхности преобразователя стороной второй возбуждающей катушки 6, а линия пересечения плоскостей третьей и четвертой компенса1дионных катушек 7, 8 совпадает с дальней от рабочей поверхности преобразователя стороной второй возбуждаюш;ей катушки 6.

Плоскости пятой и шестой измерительных катушек 11, 12 расположены перпендикулярно соответственно плоскостям первой, второй и третьей, четвертой измерительных катушек 2,. 3 и 4, 5 симметрично относительно линий их пересечения, плоскости пятой и шестой компенсационных катушек 13 и 14 расположены перпендикулярно соответственно плоскостям первой, второй и третьей, четвертой компенсационных катушек 7, 8 и 9, 10 симметрично относительно линий их перемещения, а пятая и шестая измерительные катушки 11 и 12 включены последовательно-встречно соответственно с пятой и шестой компенсационными катушка|Чи 13 и 14«

Преобразователь работает следующим образом.

При настройке преобразователя в отсутствии объекта измерения - цилиндрического электропроводящего изделия 15 - суммарное напряжение, снимаемое с любой измерительной и соответствующей ей компенсационной катушки, устанавливается равным нулю. Преобразователь до.пжен быть установлен на изделие 15 так, чтобы его рабочая поверхность была параллельна и симметрична оси изделия 15.

Симметричность рабочей поверхности преобразователя относительно оси изделия 15 осуществляется следующим образом. Первая возбуждающая катушка 1 возбуждает в изделии 15 вихревые токи, которые регистрируются третьей и четвертой измерительными катушками 4 и 5. В другой интервал .времени, когда первая возбуждающая катушка 1 отключена, вторая возбуйс- катушка б возбуждает в изделии 15 вихревые токи, которые регист рируются первой и второй измеритель31

иыми катушками 2 и 3. В том случае, когда отношение напряжений, наводимых в первой и второй измерительных катушках 2 и 3, равно отношению напряжений, наводимых в третьей и чет вертой измерительньк катушках 4 и 5 считаем, что преобразователь установлен симметрично относительно оси изделия 15.

Установка рабочей поверхности преобразователя параллельно оси изделия 15 осуществляется следующим образом. В интервал времени работы первой.возбуждающей катушки 1 в цилиндрическом изделии 15 возбуждают- ся вихревые токи, которые, в случае непараллельности рабочей поверхности преобразователя оси изделия 15, регистрируются пятой измерительной катушкой 11. В случае параллельное- ти рабочей поверхности преобразова- теля оси изделия 15 в пятой измерительной катушке 11, включенной последовательно и встречно с пятой компенсационной катушкой 13, сигнал не наводится. В интервал времени работы второй возбуждающей катушки 6 определение параллельности осуществляется с помомщью шестой измерительной катушки 12, включенной по- следовательно встречно с шестой компенсационной катушкой 14. Далее первая возбуждающая катушка 1 возбуждает в цилиндрическом изделии 15 вихревые токи. Можно считать, что вихре вые токи в изделии 15 возбуждаются ближней к рабочей поверхности преобразователя стороной первой возбуждающей катушки 1. Отношение напряжений снимаемых с первой и второй измери- тельных катушек 23, пропорционально тангенсу угла q, , где ц), - направление вектора напряженности поля вихревых токов в точке А. Отношение напряжений, снимаемых с третьей и чет- вертой измерительных катушек 4 и 5, пропорционально тангенсу угла (-f , где направление вектора напряженности в точке Б. Определив значение углов q , 5 зная расстояние d (половина расстояния между контрольными точками А и В) и учитывая уравнение граничных условий R аЬ, определяют диаметр D 2R и толщину изоляционного покрытия Z цилиндричес к о го изделия 15 по формулам

R d I ll± sl ;Htgq ,;tgi%). tgcp.+tgtfj

33

Z d (tgc.-J -li S- - liHiP-tgM J .Е-. У tpCP. +tp (.p.

tgCf, -btglfj

tgcf, --- n,

H

tz

5

2

Преобразователь работает следующим образом.

Первая и вторая возбуждающие катушки 1 и 6 поочередно с частотой порядка 1 кГц подключаются к генератору сигналов (не показан), рабочая частота которого порядка 1 мГц. Сигналы С измерительных катушек запоминаются и проходят на вход блока измерения диаметра и толщины покрытия лишь в том случае, когда рабочая поверхность преобразователя расположена параллельно и симметрично оси изделия 15. Это условие осуществляется в том случае, когда отношение напряжений первой и второй измерительных катушек 2 и 3 равно отношению напряжений третьей и четвертой измерительных катушек 4 и 5, а напряжения, наводимые в пятой и шестой измерительных катушках 11 и 12, равны нулю.

Формула изобретения

I

Накладной вихретоковый преобразователь, содержащш; первую возбуждающую катушку прямоугольной формы, установленную Перпендикулярно рабочей поверхности преобразователя, одинаковые по размерам первую и вторую, третью и четверт то измерительные катушки прямоугольной формы, установленные соответственно взаимно перпендикулярно, из которых первая и треть измерительные катушки установлены параллельно рабочей поверхности преобразователя, линия пересечения плоскостей первой и второй измерительньк катушек совпадает с бочижней к рабочей поверхности преобразователя стороной первой возбуждающей катушки, а плоскость, образованная последней линией пересечения плоскостей третье и четвертой измерительных катушек, параллельна рабочей поверхности преобразователя, одинаковую по размерам с первой возбуждающей катушкой вторую возбуждающую катушку, установленную параллельно первой возб ждаюшей

5 . 13221336

катушке, первую и вторую, третью иразователя стороной второй возбуждаю- четвертую компенсационные катушки, катушки,а линия пересечения плос- установленные соответственно взаим-кости третьей и четвертой компенсационно перпендикулярно и включенные по-ных катушек совпадает с удаленной от следовательно-встречно соответствен-5 Рабочей поверхности преобразователя но с первой и второй, третьей и чет- стороной второй возбутвдающей катуш- вертой измерительными катушками, ли-ки, плоскости пятой -и шестой изме- ния пересечения плоскостей первойрительных катушек расположены пер- и второй компенсационных катушек сов-пендикулярно соответственно плоскос- падает с дальней от рабочей поверх-tO тям первой, второй и третьей, четности преобразователя стороной первойвертой измерительньпс катушек симмет- возбуждающей катушки, отличаю-рично относительно линий их пересе- щ и и с- я т ем, что, с целью-повьш1ениячения, плоскости пятой и шестой ком- точности, он снабжен одинаковыми попенсационных катушек расположены размерам плоскими прямоугольной фор- пенпендикулярно соответственно плос- мы пятой и шестой измерительнымикостям первой, второй и третьей, чет- и пятой и шестой компенсационными ка-вертой компенсационных катушек сим- тушками, размещенными в одной плос-метрично относительно линий их перекости, вторая возбуждающая катушка,сечения, а пятая и шестая измеритель- расположена так, что линия пересече-20 ные катушки включены последователь- ния плоскостей третьей и четвертойно-встречно соответственно с пятой измерительных катушек совпадает с шестой компенсационными ка- ближней к рабочей поверхности преоб-тушками.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может использоваться для одновременного измерения толщины стенки и диаметра цилиндрических проводящих изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет обеспечения параллельности рабочей, поверхности преобразователя относительно оси цилиндрического изделия. Для этого используют дополнительные пятая и шестая измерительные 11, 12 и пятая и шестая компенсационные 13, 14 катушки, при этом указанные измерительные катушки включены последовательно-встречно с компенсационными. Сигналы с измерительных катушек 11, 12 несут информацию о положении преобразователя относительно оси контролируемого изделия 15. 1 ил. Ф .fff « 00 1чЭ 1 СО со