Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01B7/00 

СО

с

Изобретение относится к средствам электромагнитного контроля изделий и может быть использовано для вихретокового контроля перемещения валов. Цель изобретения - повышение точности за счет форми- рования дополнительного сигнала из сигналов многообмоточного вихретокового преобразователя для корректировки суммирования этих сигналов. Обмотки указанного преобразователя выполнены в виде прямоугольника и индуктивно связанных с ним прямоугольных треугольников, Генератор переменного тока связан с прямоугольной обмоткой, а остальные обмотки попарно подключены к сумматорам. На один из них сигнал подается через управляемый дополнительным сигналом усилитель. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля осевых перемещений, относительных и абсолютных расширений, сдвигов ва- лов роторов, цилиндров турбин, компрессоров и насосов, имеющих помимо осевых перемещений значительные мешающие радиальные смещения.

Известен способ контроля осевых перемещений, при котором на контролируемый вал воздействуют переменным магнитным полем прямоугольной катушкой, выделяют сигналы взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно-разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек, суммируют эти сигналы и по результатам суммирования определяют осевое перемещение вала.

Известное устройство для измерения перемещений содержит генератор переменного тока, связанный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотки, одна из которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары - измерительные включены попарно последовательно - встречно, связанные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов с амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов.

Недостаток известного способа и устройства заключается в том, что они уменьшают только аддитивную составляющую погрешности измерения от воздействия внешних помех. Однако при радиальных смещениях объектов контроля возникает также и мультипликативная составляющая погрешности, зависящая от изменения

1 ел со

Ю

ел

электрофизических параметров объекта контроля и его размеров, например, вследствие изменения температуры

Цель изобретения - повышение точности контроля осевых перемещений валов за счет отстройки от аддитивной и мультипликативной составляющих внешних помех.

Поставленная цель достигается тем, что в способе вихретокового контроля осевых перемещений валов, включающем воздействие на контролируемый вал переменным полем прямоугольной катушки, выделение сигналов взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек, суммирование этих сигналов, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых с двух пар измерительных катушек и используют этот сигнал для коррекции указанного суммирования.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для измерения перемещений, содержащее генератор тока, связан- ный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна из которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары - измерительные включены попарно последовательно-встречно, связанные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов с амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов, снабжено масштабным усилителем, включенным в один из каналов между амплитудным детекторбм и входом сумматора, регулируемым усилителем, включенным в другой канал между амплитудным детектором и другим входом сумматора, включенным на его выходе блоком управления Выход блока управления связан с управляющим входом регулируемого усилителя, а каждая пара измерительных обмоток выполнена в виде оппозитно установленных гипотенузами с заданным интервалом прямоугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей прямоугольной рамки

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля осевых перемещений валов.

Устройство содержит генератор 1 высокой частоты, подключенный к генераторной катушке 2 прямоугольной формы, четыре измерительные катушки 3-6 в виде прямоугольных треугольников, соединенные попарно-встречно, расположенные в параллельных плоскостях, и подключенные к входам двух детекторов 7 и 8 Один из катетов

катушки 3 совпадает с меньшей стороной генераторной катушки 2. Гипотенузы катушек 3 и 4, а также 5 и 6 совпадают. Катет катушки 6 совпадает с другой меньшей стороной катушки 2. Длина катетов I катушек 3, 4, 5, 6 параллельных большей стороне катушки 1, меньше длины этой стороны.

Катушки 5 и 6 смещены относительно катушек 3 и 4 в плоскости генераторной

катушки на расстояние Л

Кроме того, устройство содержит регулируемый усилитель, вход которого соединен с выходом одного из детекторов, масштабный усилитель 10, вход которого соединен с выходом другого детектора, сумма- тор 11, входы которого соединены с выходами масштабного усилителя и регулируемого усилителя, блок 12 управления, включенный между выходом сумматора и

управляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Объект 13 контроля расположен под катушками.

Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов реализуется следующим образом.

В зоне контроля возбуждается электромагнитное поле с помощью возбуждающей катушки 1 прямоугольной формы. Вторичное поле вихревых токов, наводимых в контролируемом валу 13 возбуждающей катушкой 2, регистрируют четырьмя одинаковыми измерительными катушками 3-6. Напряжения измерительных катушек Us, LU, Us, Ue линейно зависят от измеряемого осевого перемещения вала , (l+x), (x- Д), (l+ Д)-х, где А и В - коэффициенты функции преобразования измеряемого перемещения в электрический сигнал; I - длина одной из

сторон катушек, Л- величина смещения катушек 5 и 6 в плоскости катушки 1 относительно катушек 3 и 4. Для реализации линейной функции преобразования измеряемого осевого перемещения вала в электрический сигнал измерительные катушки выполнены в виде прямоугольных треугольников. Коэффициенты А и В зависят от радиальных смещений вала, его геометрических размеров и электрофизических параметров. Если1 сформировать сигналы Уз4 и Use, пропорциональные разностям напряжений первой пары 3, 4 и второй пары 5, 6 измерительных катушек, U34 U3-U4 B(2x-l); Us6 U5-U6 B(2x-l- Д), то эти сигналы U34, Use

не будут зависеть от коэффициента А.

Контроль осевого перемещения вала ведут не непосредственно по значениям U34 или Use. а формируют дополнительный третий сигнал Узе, пропорциональный разности сигналов 1Ы и Use

U36 U34-Us6 2B A

Сигнал Узе несет информацию о коэффициенте В, определяющем мультипликативную составляющую погрешности измерения и в сильной степени зависящем от мешающих факторов (радиальных сме- щений, изменений параметров контролируемого вала). Следовательно, сигнал Озе можно использовать для коррекции сигналов Уз4 или Use, несущих информацию о контролируемом перемещении, и практиче- ски полностью исключить мультипликативную составляющую погрешности от указанных мешающих факторов в разностных напряжениях U34, Use

(2x-l), (2x-l-2A)

Устройство работает следующим образом.

С генератора 1 переменное напряжение подается на генераторную катушку 2 вихретокового преобразователя Генераторная катушка имеет прямоугольную форму. Напряжения U34. Use с измерительных катушек 3 и 4, 5 т 6, включенных последовательно-встречно поступают на вход детекторов 7 и 8. Продетектированное напряжение Use, пропорциональное разностям напряжений катушек 5 и 6, поступает на вход регулируемого усилителя 9 Напряжение U34 с выхода детектора 8, пропорциональное разности напряжений измерительных катушек 3 и 4, поступает на вход масштабного усилителя 10 Напряжение с выхода усилителя 10 подается на один из входов сумматора 11, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления. В сумматоре 11 формируется напряжение Use, пропорциональное разности напряжений U34 и Use: .

Это напряжение подается через устройство 12 управления на управляющий вход регулируемого усилителя 9 Выходной сиг-

нал устройства снимается с выхода усилителя 9

Формула изобретения

..