Накладной вихретоковый преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 

1lf

ОС

ос 1ч:

ос 4 а

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к измерению толщины неэлектропроводящих покрытий на плоских проводящих объектах. Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя за счет повышения его помехозащищенности. Накладной вихретоковый преобразователь, содержащий плоскую прямоугольную возбуждающую катушку 1, расположенную перпендикулярно рабочей поверхности 7 преобразователя, две пары взаимно перпендикулярных измерительных катушек 2, 3, 4, 5, 6,из которых катущки 5 и 2 параллельны возбуждающей, а 6 и 3 перпендикулярны ее плоскости, и третью измерительную катушку 4, перпендикулярную катушкам 2 и 3, снабжен электростатическим экраном 14, охватьшающим поверхность преобразователя, противо- ложную рабочей и охватывающей дальнюю от рабочей поверхности преобразователя сторону возбуждающей катущки I ферритовой трубкой 8, на которой размещены компенсационные катущки 9-13. 2 ил. S S (/ С

Фиг.}

10

15

20

11392346

I Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к измерению толщины неэлектропроводящих покрытий на плоских проводящих объек- т4х в том случае, когда толщина по- скрывает расположение поверхности проводящего объекта, располо- ж нного рядом с другими электропроводящими изделиями, и может быть ис- |эльзовано в машиностроении.

I Цель изобретения - повышение про- и водительности преобразователя за С|Чет повышения его помехозащищеннос- TIH.

I На фиг. 1. изображены схема накладного вихретокового преобразователя; на фиг. 2 - картина магнитных 1|иний рабочей и дальней от рабочей 1 оверхности преобразователя сторон возбуждающей катушки при помещении Дальней от рабочей поверхности преобразователя стороны возбуждающей Катущки в ферритовую трубку. Накладной вихретоковый преобразо- атель для измерения толщины неэлек- тропроводящих покрытий на плоских роводящих объектах содержит плоскую прямоугольную возбуждающую катушку 1 с расстоянием А между противоположными сторо «ами, плоские прямоугольные первую 2, вторую 3, третью 4, четвертую 5-и пятую 6 измерительные катушки. Первая 2, вторая 3, четвертая 5 и пятая 6 измерительные катушки одинаковы по размерам. Площадь сечения измерительных катушек выбрана из условий линейности распределения напряженности поля в измерительной катушке. Дальняя от рабочей поверхности 7 преобразователя сторона возбуждающей катушки 1 проходит через ферритовую трубку 8, радиус R которой может быть равен 2-3 мм. Фер- ритовая трубка 8 может быть склеена g из ферритовых колец. На ферритовую трубку 8 намотаны первая 9, вторая ВО третья 11, четвертая 12-и пятая 13 компенсационные катушки. Нерабочая поверхность преобразователя защищена электростатическим экраном 14, выполненным из материала с высокой электропроводностью. Позицией 15 обозначено неэлектропроводящее покрытие проводящего объекта 16.

Возбуждающая катушка 1 расположена перпендикулярно рабочей поверхности 7 преобразователя, что позволяет получить относительно простую

30

ка ля сто ляе 16

ные ляр раз туш пер кат тел раб ки это туш чен ных сов рит лел обр 25 вой 6 и сим щей вой туш ка ве ту ную ва се те ту тр 10 13 ны ны во то ту

с ка но ко на эл бу тр вк но ко ра

35

40

50

55

5

0

g

0

картину поля вихревых токов, определяемую толщиной покрытия 15; Рабочей стороной возбуждающей катушки 1 является ближняя к проводящему объекту 16 сторона возбуждающей катушки 1.

Первая 2 и четвертая 5 измерительные катушки расположены перпендикулярно к рабочей поверхности 7 преобразователя. Третья измерительная катушка 4 расположена перпендикулярно первой 2 и второй 3 измерительным катушкам, а плоскость третьей измерительной катушки 4 перпендикулярна рабочей стороне возбуждающей катушки 1 и пересекает ее в середине, при этом центр третьей измерительной катушки 4 совпадает с лининей пересечения первой 2 и второй 3 измерительных катушек, а их центры симметрии совпадают. Вторая 3 и пятая 6 измерительные катушки расположены параллельно к рабочей поверхности 7 преобразователя. Линии пересечения пер- 5 вой 2, второй 3, четвертой 5 и пятой 6 измерительных катушек расположены симметрично относительно возбуждающей катушки 1. Линия пересечения первой 2 и второй 3 измерительных катушек, рабочая сторона возбуждающей катушки I и линия пересечения четвертой 5 и пятой 6 измерительных ка- тушек образуют плоскость, параллельную рабочей поверхности 7 преобразователя. Расстояние между линией пересечения первой 2 и второй 3 измерительных катушек и возбуждающей катушкой 1 соизмеримо с диапазоном контролируемых толщин. Первая 9, вторая 10, третья И, четвертая 12 и пятая 13 компенсационные катушки, намотанные на ферритовую трубку 8, включе- ные последовательно и встречно с первой 2, второй 3, третьей 4, четвертой 5 и пятой 6 измерительными катушками .

Возбуждающая катушка 1 совместно с первой 2 и второй 3 измерительными катушками,включенными последовательно и встречно с первой 9 и второй 10 компенсационными катушками предназначены для измерения толщины h неэлектропроводящего покрытия 15. Возбуждающая катушка 1 совместно с третьей измерительной катушкой 4, включенной последовательно и встречно с третьей компенсационной катушкой 11, предназначена для установки рабочей стороны возбуждающей катуш5

0

0

5

ки 1 параллельно поверхности проводящего объекта 16, Установка плоскости, образованной линией пересечения первой 2 и второй 3 измерительных катушек, рабочей стороной возбуждающей катушки 1 и линией пересечения четвертой 5 и пятой 6 измерительных катушек, параллельной поверхности проводящего объекта 16, осуществляется возбуждающей катушкой 1, первой 2 и второй 3, четвертой 5 и пятой 6 измерительными катушками, включенными последовательно и встречно с первой 9, второй 10, четвертой 12 и пятой 13 компенсационными катушками.

Накладной вихретоковый преобразователь работает следующим образом.

При настройке преобразователя при отсутствии объекта 16 измерения суммарное напряжение, снимаемое с любой измерительной катушки, включенной последовательно и встречно с соответствующей компенсационной катушкой устанавливают равным нулю. Затем преобразователь устанавливают так, чтобы его рабочая поверхность 7 была параллельна поверхности проводящего объекта 16, Для этого необходимо, чтобы напряжение, наводимое вихревыми токами в третью измерительную катушку 4, включенную последовательно .и встречно с третьей компенсационной катушкой 11, было равно нулю, а отношение напряжений, наводимых вихревыми токами в первую 2 и вторую 3 измерительные катушки, было равно отношению напряжений, наводимых вихревыми токами в четвертую 5 и пятую 6 измерительные катушки. При выполнении этих условий отношение напряжений, наводимых вихревыми токами в первую 2 и вторую 3 измерительные катушки, также как и в четвертую 5 и пятую 6 измерительные катушки, однозначно связано с толщиной неэлектропроводящего покрытия 15,

Ток, протекающий по стороне возбуждающий катущки 1, прютивоположной рабочей поверхности 7 преобразователя, имеет обратное направление току рабочей стороны и, следовательно, уменьшает напряженность магнитного поля вне преобразователя. Величина полезного сигнала на выходе преобразователя в основном определяется значением напряженности поля на поверхности проводящего объекта 16, а

0

5

0

5

30

35

40

45

0

5

точность преобразователя зависит еще от помех и наводок, возникающих в . цепях преобразователя. Экспериментально установлено, что толщина h измеряемого неэлектропроводящего покрытия должна быть меньше половины расстояния а/2., между противоположными сторонами возбуждающей катушки, В противном случае полезный сигнал становится соизмеримым с помехами. Использование ферритовой трубки малого диаметра позволяет контролировать толщинуh fа -R покрытия. Так как на практике значение высоты а преобразователя на порядок больше значения радиуса ферритовой трубки 8, то пред- лагаемьй накладной вихретоковый преобразователь (в отличие от известных) при сохранении тех же габаритов более производителен, а при изменении габаритов сохраняется чувствительность преобразователя. Электростатический экран, который соединен в одной точке с землей прибора, использующего преобразователь, позволяет (как известно) уменьшить влияние расположенных рядом с ВТП электропроводящих изделий, влияние оператора и различные электростатические помехи.

Формула изобретения

Накладной вихретоковый преобразователь для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий на плоских проводящих объектах, содержащий плоскую прямоугольную возбуждающую катушку, расположенную перпендикулярно рабочей поверхности преобразователя, плоские прямоугольной формы с первой по пятую измерительные катушки, из которых первая, вторая и третья, а также четвертая и пятая катушки установлены взаимно перпендикулярно, первая и четвертая измерительные катущки установлены перпендикулярно рабочей поверхности преобразователя, вторая и пятая катушки - параллельно ей, плоскость третьей катушки перпендикулярна рабочей стороне возбуждающей катушки и пересекает ее в середине, а центры симметрии первой, второй и третьей измерительных катушек совпадают, первая по пятую компенсационные катушки включены последовательно-встречно соответственно с первой.по пятую измерительными катушками, линия пересечения первой, второй измерительных катушек.

рабочая сторона возбуждающей катушки и линия пересечения четвертой и пятой измерительных катушек лежат в одной плоскости, параллельной рабочей поверхности преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности, он снабжен электростатическим экраном

й

13923466

и ферритовой трубкой, охватывающей дальнюю от рабочей поверхности преобразователя сторону возбуждающей катушки, с первой по пятую компенсационные катушки размещены на ферритовой трубке, а экран охватывает поверхность преобразователя, противоположную рабочей.

иг.2