Электромагнитный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

10

25

30

Изобретение отно.сится к контроль- .но-измерительной технике и может быть использовано для электромагнитного неразрушающего контроля качества ферромагнитных деталей.

Целью изобретения является повьше- ние чувствительности и достоверности контроля э-а счет компенсации начального напряжения преобразователя и изменения конструкции преобразователя.

На фиг.1 представлена электрическая схема электромагнитного преобра-- зователя; на фиг.2 - расположение ка- 15 тушек преобразователя.

Электромагнитньй преобразователь содержит размещенную на каркасе намагничивающую катушку 1, изйеритель- . ную катушку 2 и компенсатор, включаю- 20 щий компенсационную катушку 3, последовательно соединенные переменные резисторы 4 и 5, переменный конденсатор 6 и переключатель 7. Компенсационная катушка 3 расположена на торцо вой части каркаса намагничивающей катушки 1 соосно с ней и подключена последовательно-встречно к катушке 2, размещенной в центральной части ка-: тушки -1. Конденсатор 6 подключен одним концом к точке соединения резис- -торов, являющейся одним выходом преобразователя, а другим концом - к общему контакту переключателя 7, два других контакта которого подключены к вьшодам катушки 3, вторым выходом преобразователя является свободный конец измерительной катушки 2.

Электромагнитный, преобразователь работает следующим образом.

Компенсация начального сигнала измерительной катушки 2 (без детали) производится при верхнем положении переключателя 7, когда конденсатор 6 подключен параллельно переменному резистору 4, т.е. когда КС-цепь создает опережающий фазовьш сдвиг. Так как ЭДС измерительной и компенсаци- онньк катушек 2 и 3(без испытуемой детали) находятся в противофазе, компенсация выходного напряжения преобразователя до достаточно малых уровней осуществляется регулировкой переменных резисторов 4 и 5 (без конденсатора) , однако полной компенсации достичь невозможно, так как вследствие неидентичности катущек всегда имеется незначительньй фазовый сдвиг. Подключая переменный конденсатор 6

13559212 .

параллельно переменному резистору 4 и регулируя его величину, компенсируют выходное напряжение до нул евого значения.

Условия полной компенсации выходного напряжения преобразователя имеют вид:

40

55

R,

R4 R (

,

1),

L,

CR.

1+Q2C2R2

R

4,5

С Q м, - м„ где L,,R, - индуктивность и сопротивление компенсационной катушки 3;

сопротивления резисторов ,.5}

емкость конденсатора 6; частота напряжения питания преобразователя; взаимная индуктивность намагничивающей 1 и измерительной 2 катушек; взаимная индуктивность намагничивающей 1 и компенсационной 3 катушек. Когда в преобразователь помещается короткая испытуемая деталь (торцы детали не выступают за пределы намагничивающий катушки), компенсация основной гармоники выходного напр|яже- ния осуществляется по прежней схеме соединения элементов компенсатора. При помещении в преобразователь длинной испытуемой детали (деталь выступает за пределы намагничивающей и компенсационной катушек) указанная схема соединения элементов компенсатора не обеспечивает балансировку основной гармоники нькодного сигнала до нулевого уровня. Это объясняется тем, что измерительную и компенсационную катушку пронизьшает общий маг- 45 нитный поток, проходящий по детали, и между ними возникает индуктивная связь. В этом случае первое условие по-прежнему вьтолняется, а второе условие изменяется и имеет вид

36

50

М, CRi МТ T+o C2R2 где М, - взаимная индуктивность измерительной 2 и компенсационной 3 катушек.

Из этого выражения выполнении условия

следует, что при

L,

R,

R4 R (

,

1),

L,

CR.

1+Q2C2R2

5

0

5

0

0

R

4,5

С Q м, - м„ где L,,R, - индуктивность и сопротивление компенсационной катушки 3;

сопротивления резисторов ,.5}

емкость конденсатора 6; частота напряжения питания преобразователя; взаимная индуктивность намагничивающей 1 и измерительной 2 катушек; взаимная индуктивность намагничивающей 1 и компенсационной 3 катушек. Когда в преобразователь помещается короткая испытуемая деталь (торцы детали не выступают за пределы намагничивающий катушки), компенсация основной гармоники выходного напр|яже- ния осуществляется по прежней схеме соединения элементов компенсатора. При помещении в преобразователь длинной испытуемой детали (деталь выступает за пределы намагничивающей и компенсационной катушек) указанная схема соединения элементов компенсатора не обеспечивает балансировку основной гармоники нькодного сигнала до нулевого уровня. Это объясняется тем, что измерительную и компенсационную катушку пронизьшает общий маг- 5 нитный поток, проходящий по детали, и между ними возникает индуктивная связь. В этом случае первое условие по-прежнему вьтолняется, а второе условие изменяется и имеет вид

6

М, CRi МТ T+o C2R2 где М, - взаимная индуктивность измерительной 2 и компенсационной 3 катушек.

Из этого выражения выполнении условия

следует, что при

L,

осуществляется компенсация преобразователя и с протяженным изделием, а при нарушении данного условия компенсация преобразователя при установке переключателя 7 в положение а невозможна .

Подключая переключателем 7 переменный конденсатор 6 параллельно переменному резистору 5, получаем цепь с отстающим фазовым сдвигом, которая позволяет осуществить компенсацию основной гармоники выходного напряжения преобразователя до нулевого урой- ня. При этом условия компенсации име- ют вид:

R .TJ RS /HI ч l+03 02кг/М,

MiM CR| ,Ма .4 . М, l zczRi Mr

Таким образом, с помощью рассматриваемой схемы включения элементов компенс.атора осуществляют компенсацию выходного напряжения преобразователя до нулевого уровня, причем при любой схеме включения компенсатора должно соблюдаться условие Mj М,.

Если в электромагнитный преобразователь при установке переключателя 7 в положение 5 поместить короткую деталь, то условия компенсации будут следующими:

R

Мг

- Ь

,L -СМ(1 М) 5 Ц-сйгС кг. М/

Если принять , 1, то выполняется первое из этих условий и не выполняется второе. При Мд/М, -f. 1 выполняется второе условие и не выполняg

0

5

g

ется первое. Следовательно, при установке переключателя 7 в положение S преобразователь не может быть скомпенсирован с короткой деталью.

Преобразователь при существенной простоте и надежности позволяет осуществлять контроль как в области слабых, так средних и сильных магнитных полей без применения эталонных деталей.

Формула изобретения Электромагнитный преобразователь, содержащий размещенную на каркасе намагничивающую и измерительную катушки и компенсатор, включающий компенсационную катущку и RC-цепочку из регулируемых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности контроля, он снабжен переключателем, компенсационная катушка расположена на торцовой части каркаса намагничивающей катушки соосно с ней и подключена последовательно-встречно к измерительной катушке, размещенной в центральной части намагничивакН щей катушки, RC-цепочка выполнена в виде подключенных параллельно компенсационной катушке двух последовательно соединенных переменных резисторов и переменного конденсатора, подключенного одним концом к точке соединения резисторов, являющейся одним выходом преобразователя, а другим концом - к общему контакту переключателя, два других контакта которого подключены к выводам компенсационной катушки, а вторым выходом преобразователя является свободный конец измерительной катушки.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электромагнитного неразрушающего контроля качества ферромагнитных изделий. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля за счет ком- пенсапии начального напряжения.преобразователя. Преобразователь состоит из намагничивающей катушки 1, встречно включенных измерительной и компенсационной катушек 2 и 3, переменных резисторов 4 и 5, переменного конденсатора 6 и переключателя 7 При установке переключателя 7 в положение а осуществляется компенсация начального напряжения преобразователя без изделия или с коротким изделием, а в положении - компенсация начального напряжения преобразователя с протяженным изделием. Компенсация осуществляется регулировкой сопротивлений резисторов 4 и 5 и емкости конденсатора 6. 2 ил. I Lfn со 01 СП ( -ff Фиг./

(Риз. 2

Составитель А.Тычинин Редактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова

Заказ 5788/39 Тираж 776Подписное

.ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. А/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4