Вихретоковый преобразователь Советский патент 1980 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Известны вихретоковые преобразователи, содержащие два магнитопровода с явно выраженными полюсами, при этом обмотки возбуждения расположены так, что они охватывают все полюса Сложность конструкции такого преобразователя, значительные поля рассеяния катушек не позволяют реализовать его в миниатюрном варианте, пред назначенном для вихретокового контроля в труднодоступных местах и на поверхностях изделий сложной формы. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является преобразователь, содержащий одну или несколько пар последовательно противофазно соединенных индикатор ных катушек, в каждой паре из которых катушки соединены последовательно синфазно и размещены симметрично и диаметрально противоположно оси индикаторной катушки Н. i Известным преобразователем можно осуществлять контроль протяженных дефектов типа поверхностных трещин. Однако, если протяженный дефект оказывается меньше диаметра известного пре образователя, то возможен его пропуск при контроле. Локальные дефекты (например, литейные поверхностные раковины) обнаруживаются еще с меньшей на- дежностью. Это связано с тем, что индикаторные катушки в известном преобразователе не могут быть выполнены так, чтобы они полностью охватывали пространство внутри индикаторной катушки. Следовательно, зона контроля имеет дискретный характер с областями нечувствительности к дефектам. В известном преобразователе имеется четыре таких зоны, расположенных в граничных областях четырех индикаторных катушек. Цель изобретения - повышение надежности обнаружения дефектов и миниатюризация преобразователя, а также подавление влияния формы изделия на результаты контроля. Цель достигается тем, что преобразователь снабжен магнитопроводом полуброневого типа с четным количеством выступов, расположенных равномерно в виде дуг по окружности наружного ци- . линдра, на выступах размещены подковообразные индикаторные катушки, охватывающие по окружности индикаторную катушку, размещенную на центральном стержне магнитопровода.

Для контроля изделий сложной форы выступы наружного цилиндра магниопровода и конец центрального стержня выполнены по форме, соответствуюей форме контролируемой поверхности зделия.

На фиг. 1 изображен вихретоковый реобразователь, имеющий два дугообразных выступа; на фиг. 2 - то же, с несколькими выступами; на фиг. 3 преобразователь, активная часть которого (выступы и центральный стержень, обращенные к изделию) имеют конфигурацию, обеспечивающую плотное прилегание к поверхности изделия.

Вихретоковый преобразователь содержит магнитопровод полубрйневого типа, включающий центральный цилиндрический стержень 1 с индукторной катушкой 2, помещенные внутри наружного цилиндра 3, имеющего дугообразные выступы 4 и 5, на которые намотаны подковообразные индикаторные катушки б и 7, охватывающие по окружности индукторную катушку 2. Центральный стержень 1 и наружный цилиндр 3 опираются на диск 8, выполненный из магнитно-мягкого материала. Пара индикаторных катушек б и 7 соединена последовательЕЮ и противофазно..-К выходным зажимам 9 и 10 этих катушек подключается измерительная схема. К зазкимам 11 и 12 индукторной катушки подключается генератор переменного тока.

В варианте конструкции преобразователя (фиг. 2) с несколькими дугообразными выступами подковообразные индикаторные катушки б и 7 объединены, в несколько пар, состоящих из последовательно противофазно соединенных индикаторных катушек, в каждой паре из которых катушки соединены последовательно синфазно. При этом катушки каждой пары разметены на.дугообразных выступах симметрично и диаметрально противоположно оси индикаторной кату1лки.

В варианте конструкции преобразователя (фиг. 3) выступ 4 выполнен клинообразным, на нем размещена индикаторная катушка 6. Вторая индикаторная катушка 7 размещена на клинообразном выступе 5. Центральный стержень-магнитопровод также имеет вид клина и опирается дугообразной линией 13 на поверхность изделия 14, представленного в виде болта с резьбой (фиг. 3). Клинообразные профили выступов и центрального стержня обеспечивают плотное прилегание преобразователя к контролируемой резьбе болта.

Преобразователь работает следуюЩИ.М образом.

При подключении генератора к индукторной катушке 2 создается замкнутый магнитный поток, проходящий через центральный стержень 1, диск 8, наружный цилиндр 3, выступы 4 и 5 и

воздушный зазор между этими выступами и центральным стержнем (фиг. 1). При размещении преобразователя на контролируемой бездефектной поверхности, в силу его магнитной симметрии и противофазного соединения индикатор- ных катушек б и 7, напряжение на зажимах 9 и 10 близко к нулю.

Наличие дефекта изделия под преобразователем приводит к разным величинам наводи1Иых напряжений в индикаторных катушках 6 и 7, что вызывает появление напряжения на зажимах 9 и 10, сигнализирующего о дефекте. Близость расположения индукторных катушек, разделенных только узкими пропилами

5 внешнего цилиндрического сердечника, дугообразная форма выступов 4 и 5 и подковообразная конфигурация индикаторных катушек обуславливают баланс выходного напряжения при перекосах

0 преобразователя во всех направлениях по отношению к контролируемой поверхности.

Наличие нескольких выступов на цилиндрическом, сердечнике (фиг. 2) позволяет существенно повысить надежность обнаружения дефектов за счет наведения в контролируемом изделии совокупности примыкающих локальных зон вихревых токов. Выполнение выступов и конца центрального стержня по

форме поверхности контролируемого изделия, плотное прилегание активной части преобразователя к изделию(фиг.3) обеспечивают наведение вихревых токов непосредственно в зоне контроля (нап-.

5 ример, в резьбе болта) и, в совокупности с подавлением влияния перекоса, позволяют надежно контролировать объекты сложной конфигурации.

Вихретоковый преобразователь просто реализуется в миниатюрном варианте в силу несложной конструкции и технологии изготовления, надежно обнаружи. вает дефекты на изделиях сложной формы и в труднодоступных местах контролируемых объектов, где средства установки преобразователя по нормали к поверхности неприемлемы.

В качестве магнитного материала Q для наружного цилиндра и центрального Стержня может быть использован магнитомягкий феррит..Введение выступовдуг наружного цилиндрического магнитопровода обеспечивает непрерывность зоны контроля, достигаемую такой; конструкцией, увеличивает чувствительность преобразователя к локальным дефектам, сводит к минимуму влияние ne-f рекоса в любом направлении. Этому способствует и подковообразная форма индикаторных катушек, охватывающих выступы. Локализация электромагнитных полей внутри преобразователя обеспечивает практическое отсутствие внешних полей рассеяния, что позволяет выполнить его в виде миниатюрной конструк. ции, предназначенной для контроля в труднодоступных местах изделий. Возможность широкой вариации геометрической формы активных частей наружного цилиндра и стержня, размещение непосредственно в зоне контроля индикаторных подковообразных катушек позволяет осуществить контроль изделий со сложной формой поверхности при высокой чувствительности к дефек там. Соответствие конфигураций актив ной зоны преобразователя и поверхности изделия . способствует подавлению влияния формы изделия на результаты контроля. Формула изобретения 1. Вихретоковый преобразователь, содержащий одну или несколько пар пос ледовательно противофазно соединенных индикаторных катушек, в каждой паре из которых катушки соединены последовательно синфазно и размещены симметрично и диаметрально противоположно оси индикаторной катушки, о т л и - . чающийся тем, что, с целью повышения надежности обнаружения дефектов и миниатюризации преобразователя, он снабжен магнитопроводом полуброневого типа с четным числом выступов, расположенных равномерно в виде дуг по окружности наружного цилиндра, на выступах размещены подковообразные индикаторные катушки, охватывающие по окружности индукторную катушку, размещенную на центргшьном стержне магнитопровода. 2. Преобразователь по п. 1, о т личающийся тем, что, с целью подавления влияния формы изделия на результаты контроля, выступы наружного цилиндра магнитопровода и конец центрального стержня выполнены по форме, соответствующей форме контролируемой .поверхности изделия. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 368539, кл. G 01 N 27/86, 1967. 2.Авторское свидетельство. СССР 390431, G 01 N 27/86, 1967 (прототип ).

W