Накладной электромагнитный преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может найти применение для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий на линей- нопротяженных электропроводящих изделиях сложного профиля в машиностроительной, металлургической и других отраслях промьшленности и является усовершенствованием преобразователя по авт. св. № 1208470,

Цель изобретения - повьшение точности измерения за счет ориентирования преобразователя параллельно поверхности изделия.

На чертеже представлена схема накладного электромагнитного преобразователя.

Преобразователь для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий на линейнопротяженных электропроводящих изделиях сложного профиля содержит плоскую возбуждающую катушку

Iпрямоугольной формы, первую измерительную катушку 2,вторую измерительную катушку 3, третью измеритель ную катушку 4, четвертую измерительную катушку 5, первую компенсационную катушку 6, вторую компенсационную катушку 7, третью компенсационную катушку 8, четвертую компенсационную катушку 9, неэлектропроводя- щее покрытие 10, толщину Z которого необходимо измерить, электропроводящее линейнопротяженное изделие 11 сложного профиля, зеркальное изображение 12 рабочей стороны возбуждающей катушки 1, расположенное, на расстояние Z от поверхности изделий 11

Кроме того, введены следующие обозначения:

b - высота возбуждающей катушки 1

а - высота первой 2 и второй 3 измерительных катушек}

с - расстояние от рабочей стороны возбуждающей катушки 1 до середины первой измерительной катушки 2;

d - длина первой 2 и второй 3 измерительных катушек;

р - расстояние от рабочей стороны возбуждающей катушки 1 до середины второй измерительной катушки 3.

Возбуждающая катушка 1 расположена нормально к поверхности изделия

IIи вдоль него. Первая 2, вторая 3 измерительные катушки и первая 6, вторая 7 компенсационные катушки - плоские прямоугольной формы и одинаковы по размерам. Третья 4, четвер0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

тая 5 измерительные катушки и третья 8, четвертая 9 компенсационные катушки - плоские, прямоугольной формы и одинаковы по размерам. Измерительные и компенсационные катушки 2-8 установлены в одной плоскости с возбуждающей катушкой 1, внутри нее, Первая, вторая, третья и четвертая измерительные катушки 2-5 соответственно установлены вблизи рабочей стороны возбуждающей катушки 1, причем первая измерительная катушка 2 установлена на расстоянии е, а вторая измерительная катушка 3 - на расстоянии р от рабочей стороны возбуждающей катушки 1 и третья и четвертая измерительные катушки установлены симметрично относительно первой и второй. Первая, вторая, третья и четвертая компенсационные катушки 6- 9 соответственно установлены вблизи стороны, противоположной рабочей стороне возбуждающей катушки 1, а третья и четвертая компенсационные катушки установлены симметрично относительно первой и второй. Первая измерительная катушка 2 включена последовательно и встречно с первой, компенсационной катушкой 6, вторая измерительная катушка 3 включена пос- ледовательно и встречно со второй компенсационной катушкой 7, третья измерительная катушка 4 включена последовательно и встречно с третьей компенсационной катушкой 8, четвертая измерительная катушка 5 включена последовательно и встречно с четвертой компенсационной катушкой 9. Размеры первой 2 и второй 3 измерительных катушек выбраны из условия линейности распределения напряженности магнитного поля в них.. Размеры третьей 4 и четвертой 5 измерительных катушек, расположенных вблизи углов возбуждающей катушки 1 рядом с ее рабочей стороной, в 5-10 раз меньше размеров первой 2 и второй 3 измерительных катушек. Напряжение первой, второй, третьей и четвертой компенсационных катушек 6-9 соответственно устанавливаются равным напряжению, первой, второй, третьей, четвертой измерительных катушек 2-5 соответственно :при отсутствии поли вихревых токов.

Преобразователь работает следующим образом.

При настройке преобразователя в отсутствии объекта измерения - изделия 11, суммарное напряжение, снимаемое с любой измерительной и соответствующей ей компенсационной ка- тушек устанавливается разным нулю. Преобразователь должен быть установлен на объект измерения таким образом, чтобы его рабочая поверхность бьша параллельна поверхности изделия 11. Установка рабочей поверхности преобразователя параллельно поверхности изделия 11 осуществляется следующим образом. Возбуждающая катушка 1 возбуждает в изделии 11 вихревые токи, которые регистрируются третьей 4 и четвертой 5 измерительными катушками, В том случае, когда напряжения наводимые вихревыми токами в третью 4 и четвертую 5 измерительные катуш- ки равны между собой, считается что преобразователь установлен параллельно поверхности изделия 11. Установка преобразователя по нормали к поверхности изделия 11 осуществляется по наибольшему напряжению, наводимому вихревыми токами в первой 2 и второй 3 измерительных катушках. Можно считать, что вихревые токи наводятся в изделии 11 рабочей (ближней к из- делию 11) стороной возбуждающей катушки 1 .

Для определения напряжений, наводимых вихревыми токами в первую 2 и вторую 3 измерительные катушки, мож- но воспользоваться методом зеркальны изображений и заменить магнитное поле вихревых токов возбуждающей катушки 1 эквивалентнь м полем- ее зеркального изображения 12 в проводящей по- верхности изделия 11. Зеркальное изображение 12 параллельно поверхности изделия 11 и расположено на

R расстоянии Z R - , где R

R + Z

радиус кривизны поверхности линейно- протяженного изделия сложной 11. Если Z 0,031R, то Z, Z с погрешностью меньшей 0,1%. Для таких толщин покрытия поверхность изделия 11 с погрешностью меньшей 0,1% можно считать плоской, т.е. считать отраженное поле как от выпуклых, так и от вогнутых проводящих поверхностей одинаковым. Если высота измерительно

1

+ Z + Z

11

то можно

катушки а -считать, что напряженность магнитного

5 О 5 0

7698 4

поля выхревых токов з пределах размера изменяется не по гиперболическому закону, а по линейному. Тогда напряжение первой 2, второй 3 из.меритель- ных катушек пропордионально напряженности магнитного поля в дентре из мерительных катушек.

Введем обозначение К

п - число витков измерительной катушки;

магнитная проницаемость материала изделия Пз ток зеркального мзображения возбуждающей катушки 1 ; круговая частота измерительной катушки.

Напряжение, наводимое вихревыми ами в первую измерительную катушК

Z

,(i I, U)

2, равно V,

+ Z + с

Напря

жение, наводимое вихревыми токами во вторую измерительную катушку 3, равно

т 2

pV 2 К

Z + cVi

+

Откуда Z

7

-

При Z :Г 0.031 R, Z, Z

покрытия pVg - СУ,

10 определяется

2(V.

- V,)

Эта формула для определения толщины неэлектропроводящего покрытия на электропроводящих линейнопротяжен- ных изделиях сложного профиля тем точнее, чем лучше выполняются неравенства b 7 а; Z 0,,031R. Алгоритм прибора, работающего с преобразова- - телем, может быть следующим. Сигна- ., лы с первой 2 и третьей 3 измерительных катуитек проходят на вход блока измерения толщины в случаеj если рабочая поверхность преобразователя расположена параллельно поверхности изделия, т.е. сигналы с третьей и четвертой измерительных равны между собой.

Формула изобретения

Накладной электромагнитный преобразователь по авт. св. № 1208470, отличающийся тем,-что, с целью повышения точности измерения за счет ориентирования преобразователя параллельно поверхности изделия, он снабжен третьей и четвертой измерительньми и третьей и четвертой компенсационными катушка51357698 .в.

ми, расположенными в одной плоское- ционных катушек соответственно, а ти с остальными катушками внутри третья и четвертая измерительные ка- возбуждающей катушки симметрично с тушки включены последовательно двух сторон первой и второй измери- встречно соответственно третьей и тельных и первой и второй компенса- четвертой компенсационным катушкам.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может найти применение для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий на линейнопро- тяженных электропроводящих изделиях сложного профиля. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет ориентирования преобразователя парал лельно поверхности изделия. Для этого в преобразователь, содержащий возбуждающую катушку 1, первую, вторую измерительные катушки 2, 3 и первую, вторую компенсационные катушки 6, 7, дополнительно введены третья четвертая измерительные катушки 4, 5 и третья, четвертая компенсационные катушки 8, 9, позволяющие уста--- новить преобразователь параллельно поверхности цилиндрического изделия 11. 1 ил. i (Л с 00 ел 05 СО 00 N)