Вихретоковое устройство для измерения параметров электропроводящих изделий Советский патент 1980 года по МПК G01B7/06 G01N27/86 

1

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля материалов и изделий, в частности к . устройствам для измерения параметров электропроводящих изделий вихретоковым способом.

Известны вихретоковые устройства для измерения удельной электрической проводимости, содержащие генератор переменного тока, накладной первичный преобразователь, компенсатор, детектор и индикатор 1 и 2.

Эти устройства сложны в эксплуатации, требуют большого числа эталонных образцов и имеют небольшой диапазон отстройки от влияния толщины непроводящих покрытий.

Известно также устройство для измерения параметров электропроводящих изделий, содержащее генератор переменного тока, накладной первичный преобразователь, компенсатор, фазовый детектор и индикатор 3.

Однако оно сложно в изготовлении, настройке и. экстплуатации.

Наиболее близким техническим решением к предпагаемому является вихретоковое устройство для измереНИН параметров электропроводящих изделий, например удельной электропроводности , содержащее генератор переменного тока, накладной первичный преобразователь, состоящий из коаксиально установленных возбуждений и двух измерительных катушек индуктивности, два компенсатора, последовательно соединенные сумма10тор, усилите-Пь-ограничитель , Фазовый детектор, нуль-индикатор, два трансформатора с регулируемыми коэффициентами передачи, вторичные катушки которых присоединены к

15 сумматору, и индикатор перемещений связанный с подвижной катушкой трансформатора 4.

Это устройство обладает низкой точностью, поскольку при измерениях

20 аксиальные смещения катушек трансформаторов порознь регулируются до получения нулевых показаний нульиндикатора, и имеет малый диапазон отстройки от изменения толщины не25проводящих покрытий.

Цель изобретения - повышение точности измерений параметров электропроводящих изделий.

Поставленная цель достигается

30 тем/ что устройство снабжено двумя

силите; ями-ограничителями , каждый з которых включен между соответстующими компенсатором и первичной катушкой трансформатора, а подвижные катушки обоих трансформаторов жестко связаны между собой и.разнесены в направлении перемещения на асстояние, не равное расстоянию ежду неподвижными катушками в том е направлении .

Иа чертеже изображен функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, вихретоковый накладной первичный преобразователь 2, состоящий из коаксиально установленных возбуждающей 3 и измерительных 4 и 5 катушек индуктивности различного диаметра, компенсаторы б и 7, усилители-ограничители 8 и 9, трансформаторы 10 и 11 с изменяемым коэффициентом передачи, состоящие из неподвижных 12 и 13 и подвижных 14 и 15 катушек индуктивности соответственно, сумматор 16 переменных напряжений, усилитель-ограничитель. 17, фазовый детектор 18, фазовращатель 19, нуль-индикатор 20 и индикатор 21 перемещений. Подвижные катушки 14 и 15 жестко связаны между собой кронштейно.м 22 длиной и кинематически связаны с индикатором 21, а неподвижные катушки 12 и 13 разнесены на расстояние L , выбираемое из условия, чтобы при аксиальном смещении катушек трансформаторов на д --/ - /коэффициент .трансформации бил много меньше коэффициента трансформации при нулевом аксиальном смещении катушек трансформаторов . .

Устройство.работает следующим образом.

От генератора 1 переменного тока запитывается возбуждающая катушка 3 первичного преобразователя, который при измерениях устанавливается на контролируемую поверхность, электромагнитное поле катушки 3 возбуждает в контролируемом изделии 23 вихревые токи, электромагнитное поле которых взаимодействует с измерительными катушками 4 и 5 и наводит в них вносимые напряжения. При изменении удельной электрической проводимости изделия изменяются амплитуда и фаза вносимого напряжения, в то же время при изменении (5 между преобразователем и иаделием изменяется практически только фаза вносимого напряжения. Измерительные катушки 4 и 5 имеют различные диаметры, поэтому вносимые напряжения имеют различную фазу. Напряжения с катушек 4 и 5 компенсируется компенсаторами 6 и 7 соответственно, например на воздухе, после чего вносимые напряжения усиливаются усилителями-ограничителя.ми 8 и 9 и поступают на первичные катушки 12 и 13 трансформаторов. Напряжения со вторичных катушек .14 и 15 трансформаторов векторно суммируются в сумматоре 16 и через усили.тель-огранйчитель 17 поступают на фазовый детектор 18, опорное напряжение на который подается с генератора 1 через фазовращатель 19. Напряжение с фазового детектора 18 подается на нуль-индикатор 20.

При измерении параметров издели например удельной электрической прводимости, первичный преобразователь 2 устанавливается на контролируемую поверхность и индикатором 21 перемещений изменяются аксиальные смещения катушек трансформаторов до получения нулевых показаний нуль-индикатора 20, .при этом значение удельной электрической проводимости однозначно, связано с покзаниями индикатора 21. При изменении аксиальных смещений катушек трансформаторов от одного конечного значения до другого фаза напряжения с выхода сумматора 16 изменяется от значения фазы вносимого напряжения катушки 4 до зн.ачения фазы вносимого напряжения катушки 5 . При изменении зазора , сГ мезкду изделием и преобразователем практически изменяется только амплитуда вносимого напряжения, п.оэтому соответствующим выбором уровня ограничения усилителей-ограничителей обеспечивается постоянство амплитуд вносимых, напряжений на их выходах при изменении зазора, -в результате чего фаза напряжения с cytviMaTOpa 16 также остается неизменной .

Предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность измерения параметров электропроводящих изделий- при изменении толщины покрытий в широких пределах.

Формула изобретения

Вихретоковое устройство для измерения параметров электропроводящих изделий, например удельной электропроводности, содержащее генератор переменного тока, накладной первичный преобразователь, состоящий, из коаксиально установленных возбуждающей и двух измерительных катушек индуктивности,два компенсатор.а, последовательно соединенные сумматор, усилитель-ограничитель , фазовый детектор и нульиндикатор, два трансформатора с регулируемыми коэффициентами передачи, вторичные катушки которых присоединены к сумматору, и индикатор перемещений, связанный с подвижной катушкой трансформатора, о т л и чающее с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя усилителями-ограничителями , kaждый из которых включен между соответствующими компенсатором и первичной катушкой трансформатора, а подвижные катушки обоих трансформаторов жестко связаны между собой и разнесены в направлении перемещения на расстояние, не равное расстоянию между неподвижными катушками в том же направлении.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Дорофеев А,Л, Электроиндуктивная дефектоскопия, М,, Машиностроение, 1967, с.113.

2.Дорофеев А.Л. Индукционная структуроскопия, М,, Энергия , 1973, с, 49.

3.Труды МЭИ, выпуск LVU , М,, 1964, с, 135.

0

4.Авторское свидетельство СССР № 265525, кл, q 01 N 27/10,17.01.69 (прототип).