Индукционный датчик Советский патент 1988 года по МПК G01R33/00 

00

О5 СХ)

оо

00

о

1

Изобретение относится к электроизмерительной и испытательной технике и может быть применено для измерения магнитных потоков при бесконтактных методах обнаружения дефектов в движущихся электропроводных средах.

Целью изобретения является повышение чувствительности за счет увеличения амплитуды формируемого сигнала в индукционном датчике.

На чертеже представлена схема индукционного датчика.

Индукционный датчик включает маг- нитопровод 1, выполненный из магнито мягкого материала в виде ячеистой, например сотовой, структуры с толщиной стенки с . В каждой ячейке установлен постоянный магнит 2, имеющий в сечении форму ячейки с максимальным линейным размером поперечного сечения ячейки D. На внешней поверхности магнитопронода размещена измерительная катушка 3, подключенная к электроизмерительному прибору 4, например осциллографу.

Индукционный датчик работает следующим образом.

При движении контролируемого проводящего изделия 5 со скоростью V в основном магнитном поле 6, создаваемом постоянными магнитами 2, в изделии возникает-вихревой ток 7. Последний дает вторичное магнитное поле 8, изменение потока магнитн ой индукции которого фиксирует измерительная катушка 3.

При изменении величины вихревого тока, вызванном изменением состояния перемещаемого со скоростью V изделия 5 (геометрии, температуры, механической целостности), магнитный поток вторичного поля 8 через катушку 3 меняется. При этом в катушке 3 возникает сигнал электромагнитной индукции, что фиксируется электроизмерительным прибором 4.

Величина индукцированного в катушке 3 электрического сигнала и чувствительность индукционного датчика определяются величиной изменяющегося магнитного потока вторичного магнитного поля в области расположения витков катушки 3.

Величина индукции первичного магнитного поля 6 В., на расстоянии г от постоянного магнита определяется (для одной ячейки) следующим образом

368830

d( dr

(1)

где ... - (I, - 1, -|i-) - скалярный потенциал созданного магнитного поля;

I,,Ij - намагниченность магнита и магнитопровода соответственно;

Sj ,Sj - площадь поперечного сечения магнита и магнитопровода для одной ячейки соответственно А с магнитная постоянная.

Намагниченность I, определяется свойствами магнитотвердого вещества, из которого изготовлен постоянный магнит 2, и является постоянной вели- чиной. Направление намагниченности магнитопровода из магнитомягкого материала, окружающего постоянный магнит, противоположно направлению намагниченности постоянного магнита. Величину 1, можно оценить как

I,. afll,.

(2)

где а - коэффициент, зависящий от геометрии сердечника, величина которого меняется в пределах 0,5-1,0.

Тогда индукция магнитного поля В, создаваемого постоянным магнитом, составляет

В b(s - а -Ь (3) ° S, При V const вихревой ток Ij Вр. В этом случае поток Ф вторич- ного магнитного поля, созданного вихревым током через витки катушки 3, пропорционален величине

ф,

S S

-(S, - а 2)(S, + S,),(4)

где (U - магнитная проницаемость магнитомягкого материала магнитопровода.

Выражение (4) показывает, что вто- ричное магнитное поле в область катушки передается в основном через слой ячеистой структуры магнитопровода. При (U 1 выражение для Ф можно написать в виде

(5)

-й;( .s,.

Величина зависит от соотношения площадей поперечного сечения магнитопровода и магнита. Максимальное значение ф имеет место при выполнеS l НИИ условия -- . Последнее вы ha

ражение для линейных размеров поперечного сечения ячейки можно переписать с учетом разброса коэффициента а как

5 0,15-0,3

(6)

где с/ - толщина стенки ячейки,

D - максимальный линейный размер поперечного сечения ячейки.

Таким образом, ячеистая структура магнитопровода является более эффективной для передачи вторичного магнитного поля к измерительной катушке при тех же размерах индукционно1 о датчика.

0

5

0

Формула изобретения

Индукционньш датчик, содержащий постоянный магнит, маг нитопровод из магнитомягкого материала и измерительную , расположенную на внешней поверхности магнитопровода, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, магнитопровод выполнен в виде ячеистой структуры, постоянный магнит выполнен в виде отдельных стержней с длиной, равной длине магнитопровода, размещенных в каждой ячейке магнитопровода, а отношение толщины стенки ячейки к максимальному линейному размеру поперечного сечения ячейки составляет

0,15-0,30,

где с/ - толщина стенки ячейки;

D - максимальный линейный размер поперечного сечения ячейки.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения магнитных потоков при бесконтактных методах обнаружения дефектов в движущихся .электропроводных средах. Цель изобретения - повьшение чувствительности - достигается за счет увеличения амплитуды формируемого сигнала в индукционном датчике. Для этого индукционный датчик включает в себя магнито- провод 1, выполненный из магнитомяг- кого материала в виде ячеистой структуры. В каждой ячейке установлен постоянный магнит 2. На внешней поверхности магнитопровода размещена измерительная катушка 3, подключенная к осциллографу 4. При движении контролируемого проводящего изделия 5 в основном магнитном поле 6 создается вихревой ток 7, возбуждающий вторичное магнитное поле 8, изменение потока магнитной индукции которого фиксируется измерительной катушкой 3. Ячеистая структура магнитопровода является более эффективной для передачи вторичного магнитного поля к катушке 3 при тех же размерах индукционного датчика. 1 ил. i 1сл