Накладной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано Аля контроля качества плоских электропроводящих изделий.

I Цель изобретения - повышение достоверности контроля, достигается за счет повышения стабильности напряжения разбаланса.

На фиг. 1 показана конструкция накладного вихретокового преобразователя с вра- гцаюшимся полем; на фиг. 2 - то же, вид |сверху; на фиг. 3 - схема включения его Ьбмоток.

i Накладной вихретоковый преобразова- |тель с враплающимся полем состоит из кЬль- цевого каркаса 1 с размеш,енными на нем секциями 2-5 катушек возбуждения, сдвинутых друг относительно друга на 90°, витки каждой из секций 2-5 лежат в плоскостях, Iпроходящих через ось кольцевого каркаса 1. IДиаметрально противолежащие секции 2,3 |и 4,5 включены последовательно-встречно. I Преобразователь содержит также обойму 6, IB пазах которой уложепы секции 7 и 8 пер- I вой измерительной катушки, и обойму 9 с I размещенными в ее пазах секциями 10 и 11 I второй измерительной катушки. Первая и вторая измерительные катушки расположены ; на первом и втором торцах кольцевого ; каркаса 1 соответственно. Секции 7,8 и 11,12 ; измерительных катушек выполнены идентичными и сдвинуты относительно секций ка- тущки возбуждения на угол 45°. При этом противолежащие относительно кольцевого каркаса 1 секции 7, 8 и 10, 11 измерительных катушек соединены последовательно встречно.

Обойма 9, на которой в пазах уложены секции 10 и 11 измерительной катуй ки, установлена симметрично с обоймой 6 относительно катушек возбуждения.

Кроме того, секции 7,10 и 8,11, включенные между собой последовательно-встречно, расположены под углом 13 относительно центров соответствующих пар секций обмотки возбуждения.

Преобразователь работает следующим образом.

Катушка возбуждения, намотанная на кольцевой каркас 1, выполнена из четырех сдвинутых на 90° одна относительно другой секций 2-5, витки которых охватывают кольцевой каркас, при этом противолежащие секции включены между собой попарно встречно, а образованные пары секций запи- тываются напряжениями одинаковой частоты и амплитуды со сдвигом по фазе на 90° от генератора, (не показан), в результате чего в пространстве образуется вращающееся магнитное поле, тангенциальная составляющая вектора магнитной индукции которого имеет одинаковую амплитуду в любой точке зоны действия поля и перпендикулярна плоскости объекта контроля. Скорость вращения магнитного поля равна

5

0

5

0

5

0

5

0

5

частоте питаемого напряжения, а плоскость вращения параллельна плоскости объекта контроля.

Результирующий магнитный поток, полученный в зоне контроля при наличии объекта 12 контроля, может рассматриваться как сумма возбуждающего потока, образованного токами секций катущки возбуждения, и потока вихревых токов, наведенных в изделии возбуждающим потоком. Вихревые токи изделия зависят не только от возбуждающего потока, но также и от электрофизических свойств контролируемого изделия. Изменение магнитного потока преобразователя, вызванное изменением электрофизических свойств изделия при неизменном возбуждающем потоке, равносильно изменению ЭДС секций 7,8 первой измерительной катущки, по изменению величины которой можно судить об изменении параметров объекта контроля.

Поскольку секции 7,10 и 8,11 первой и второй измерительных катущек идентичны по конструкции, расположены на идентичных каркасах и помещены в одно и то же вращающееся однородное магнитное поле, то при изменении величины возбуждающего поля их суммарный сигнал не меняется и остается минимальным (равным нулю), так как секции между собой включены попарно встречно (фиг. 3). Благодаря этому повышается стабильность напряжения разбаланса при нестабильности возбуждающего поля.

Так как секции 7,8 первой измерительной катушки идентичны по конструкции, намотаны на общем каркасе, плотность витков одной из них совпадает с плоскостью витков другой, и выполнены в виде ортогонально расположенных одна относительно другой вытянутых петель (фиг. 1 и 2), то зона на поверхности контролируемого изделия, связанная с каждой секцией, является общей для данных обмоток.

Для обеспечения одинаковой чувствительности каждой секции первой измерительной катущки к параметрам изделия и к его смещениям намотка каждой секции производится поочередно через виток.

ЭДС пар секций 7, 10 и 8,11, помещенных во вращающееся стабильное и однородное магнитное поле, равны, если в зоне контроля находится бездефектный участок объекта 12 контроля, и не равны, ес„1и в зоне контроля находится дефектный участок объекта контроля. Разница между напряжениями, подаваемыми в блок обработки сигнала (не показан), определяемая размерами дефекта, выделяется электронной схемой дефектоскопа.

Для повышения стабильности напряжения разбаланса между попарно встречно включенными секциями 7,10 и 8,11 и сохранения одинаковой чувствительности преобразователя к дефектам любой ориентации при нестабильности выходных напряжений генератора (не показан) эти секции расположены под углом 13 относительно центров соответствующих попарно встречно включенных секций обмотки возбуждения (фиг. 2).

Так как ЭДС в паре секций 7,10 определяется суммарным сектором магнитной индукции, создаваемым двумя взаимно-перпендикулярными парами секций 2,3 и 4,5 (фиг. 1 и 2), ЭДС в паре секций 8,11 также определяется суммарным вектором магнитной индукции, а пары секций 2,3 и 4,5 катушки возбуждения расположены так, что угол между осями симметрии пар секций катушки возбуждения и секций измерительных катушек один и тот же, то при изменении амплитуды любой составляющей вектора магнитной индукции ЭДС в парах катушек секций 7, 10 и 8,11 меняется одинаково, а тем самым напряжение разбаланса остается неизменным и одинаковым к дефектам любой ориентации.

Формула изобретения

1. Накладной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий

0

5

0

систему катущек возбуждения, состоящую из кольцевого каркаса и размещенных на нем четырех идентичных секций, сдвинутых одна относительно другой на 90°, витки каждой из секций лежат в плоскостях, проходящих через ось кольцевого каркаса, и измерительную катушку, состоящую из двух секций в виде вытянутых петель, расположенных ортргонально одна другой в плоскости торца кольцевого каркаса, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен дополнительной измерительной катушкой, идентичной первой и размещенной в плоскости второго торца кольцевого каркаса.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что секции измерительных катушек сдвинуты относительно секций катушки возбуждения на угол 45°.

3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что противолежащие относительно кольцевого каркаса секции измерительной катушки включены попарно последовательно-встречно.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии электропроводящих объектов. Повыщение достоверности контроля достигается за счет увеличения стабильности напряжения разбаланса. Катушки возбуждения, размещенные на кольцевом магнитопроводе 1, создают вращающееся магнитное поле. Реакция возбужденных вихревых токов измеряется первой измерительной катушкой, состоящей из секций 7,8. Полученное напряжение векторно суммируется с напряжением второй измерительной катушки, состоящей из секций 10,11 и размещенной на втором торце кольцевого каркаса. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. с (Л 4 СП Од Од

fpli8.2

К генератору

i.г J

иг.З

К f/jOKy offpa- 1 -5 ботки сигнала

к локу

ofpa omffu.

сигнала