Вихретоковый преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(54) ВИХРЕТСЖОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть исполь-зовано для дефектоскопии . электропроводящих изделий, измерения зазора между изделием и преоб -фазователем, измерения степени и стороны углового смещения поверхности изделия относительно преобразователя.

Известен бесконтактный вихретоковый преобразователь, содержащий диэлектрический сердечник, токовую обмотку, выполненную в виде двух встречно-включенных полуобмоток, измерителыгуто обмотку, расположенную симметрично относительно токовой обмотки l .

Такой преобразователь дает возможность измерить степень угловых перемещений изделия и зазор между преобразователем и изделием, но не позволяет определить направление ут лового перемещения и наличие локальных дефектов. Кроме того, значительные поля рассеяния ухудшают помехдзащищенность преобразователя.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является вихретоковый. преобразователь, содержащий -замкнутый магнитопровод со щелью и пазами, выполненными на внешней боковой поверхности магнитопровода на одинаковом расстоянии с двух сторон щели, параллельно ей, уложеннзтю в пазы измерительную обмотку и .симметрично относительно щели токовую обмотку 2 .

Преобразователь дает возможность контролировать малоразмерные дефекты и измерять степень и направление, углового перемещения в плоскости замкнутого магнитопровода, но к уг- лоаым перемещениям в плоскости перпендикулярной плоскости замкнутого магнитопровода, он не чувствителен.

Це.ггь изобретения - повьшение надежности и расширение диапазона контролируемых изделий. Указанная цель достигается тем, что преобразователь снабжен дополнительной измерительной обмоткой, состоящей из двух встречно включенны полуобмоток, магнитопровод вьтолнен С-образным, на внешней его поверхности симметрично от краев и перпендикулярно щели выполнен дополнительный паз, в котором напротив щели имеется сквозное отверстие, а дополнительная измерительная обмотка уложена в дополнительном пазу и проходит через щель и сквозное отверстие. На фиг. 1 представлена конструкци преобразователя; на фиг. 2 - то же в разрезе; на фиг. 3 - расположение из мерительных обмоток относительно кон тролируемого Электропроводящего изделия; на фиг. 4 - блок-схема включе ния преобразователя Преобразователь содержит С-образный магнитопровод 1, со щелью 2, пазы 3 и 4, дополнительный паз 5, отверстие 6, токовую обмотку 7, первую измерительную обмотку 8, вторую измерительную обмотку 9, состоящую из двух встречно-включенных полуобмоток 10 и П . Преобразователь в процессе контроля располагается вблизи поверхности контролируемого изделия 12. Пр образователь включен в схему, котора содержит высокочастотный генератор 13, усилители 14 и 15, имеющие основной и корректируемые входы, осцил лограф 16, диод 17, ограничитель 18, пропускающий только напряжение, превышающее заданный уровень, усилители 19 и 20, дифференциальные усили тели 21 и 22, стрелочный индикатор 23, индегратор 24 с малой постоянной времени для выделения огибающей выпрямленного высокочастотного напряже ния, индикатор 25 с большой постоянной времени для .вьщеления среднего уровня огибающей, индикатор 26, инди катор 27 перекос+дефект. Токовая обмотка возбуждает,в маг нитопроводе 1 магнитный поток Ф, (изображенный пунктиром), который в результате перепада магнитного сопро тивления в области щели 2 вьтучивает ся в сторону контролируемого изделия 12. При отсутствии изделия, а также при установке его поверхности перпендикулярно оси симметрии преобразо вателя, магнитньгй поток Ф выпучивается симметрично относительно щели 2. 4 и пересекая первую измерительную обмотку 8 в двух противоположных направлениях, наводит в ней ЭДС разных знаков, одинаковых амплитуд, которые взаимно компенсируются. При угловом перемещении изделия 12 симметричность выпученного магнитного потока разрушается,и в измерительной обмотке 8 наводятся ЭДС разных знаков и разных амплитуд. Суммарное напряжение на выходе первой измерительной обмотки 8 равно %NvrV ° ° максимальное напряжение расгдесогласования на первой измерительной обмотке 8; k - коэффициент пропорциональности;р1 - угол между осью симметрии X преобразователя и нормалью к поверхности изделия I2 в точке контроля. о1 - угол между осью Z и проекцией на плоскость Z нормали к поверхности изделия 12 в точке -контроля; W - частота питания токовой обмотКи 7.. Магнитный поток Ф, возбуждаемый в магнитопроводе 1 токовой обмоткой 7, не пересекает вторую измерительную обмотку 9, и ЭДС в ней не наводится. При установке поверхности изделия 12 перпендикулярно оси симметрии X преобразователя вследствие симметричности русел вихревых токов, наводимых в изделии относительно этой оси, тангенциальные составляющие магнитного поля вихревых токов не пересекают вторую измерительную обмотку 9 и не наводят в ней ЭДС. При угловом перемещении изделия 12, симметричность русел вихревых токов относительно X нарушается, тангенциальные составляющие магнитного поля вихревых токов пересекают полуобмотки второй измерительной обмотки 9, и наводят в них ЭДС. За счет встречного включения полуобмоток ЮиП, ЭДС, наведенные в них, складываются с одинаковой полярностью. Суммарное напряжение на выходе второй измерительной обмотки 9 равно; где Ц„2 максимальное напряжение рассогласования на второй измерительной обмотке 9.

Кроме того, напряжение на выходе измерительных обмоток 8 и 9 появляются при наличие в зоне контроля дефекта, так как дефект нарушает симметрию русел вихревых токов относительно оси симметрии X преобразователя. Вносимое в токовую обмотку 7 полное сопротивление функционально определяется зазором I1 между преобразователем и изделием 12, а так же изменяется при возникновении дефекта в .зоне контроля. Изменение вносимого полного сопротивления приво- дит к модуляции амплитуды высокочастотного напряжения, подводимого к токовой обмотке 7 с генератора 13. При угловых перемещениях изделия 12 относительно преобразователя на зкране осциллографа 16 виден луч в виде линии. Дпина определяется углом р , а угол ее наклона - углом дС . На вход Z осциллографа 16 подают положительные полупериоды высокочастотного напряжения, снимаемого с токовой обмоткой 7, они модулируют половину линии на яркость. ОдновремеЪно их амплитуда изменяется в функции от зазора между.преобразователем и изделием 12, следовательно, и яркость меняется в функции от за&ора. Кроме того модуляция по яркости половины линии позволяет разрешить неоднозначность в определении стороны углового перемещения изделия 12 (угол оС). Для удобства измерения длины и угла поворота линии, на экране .осциллографа нанесена градиуро- ванная сетка. На корректирующие входы усилителей I4 и 15 подается напряжение, амплитуда которого изменяется в функции между преобразователем и изделием 12. Это позволяет значительно уменьшить погрешность измерения углового перемещения изделия 12 при вариации зазора, который контролируется по стрелочному индикатору 23. С помощью дифференциального усилителя выделяются скачки оги бающей, возникающие при появлении

471826

в зоне контроля дефекта. Сигнализация о наличии дефекта осуществляется индикаторами 26 и 27.

Преобразователь позволяет одновреJ менно измерить зазор между преобразователем и изделием, измерить степень и направление углового перемещения изделия, выявить дефекты, появляющиеся в зоне контроля в резуль 0 тате сканирования преобразователем. Кроме того, появление дефектав зоне контроля вызьюает. скачок напряжения как на токовой, так и на измерительных обмотках, что понижает вероятt5 йость пропуска дефекта.

Формула изобретения

Вихретоковый преобразователь, содержащий замкнутый магнитопровод со щелью и пазами, выполненными на внешней боковой поверхности магнитопровода на одинаковом расстоянии с двух

сторон щели, параллельно ей, уложенную в пазы, измерительную обмотку и симметричную относительно щели токовую обмотку, отличающийс я тем, что, с целью повьшения на -

дежности и расширения диапазона контролируемых изделий, он снабжен дополнительной измерительной обмоткой, состоящей из двух встречно включенных полуобмотрк, магнитопровод вьшол-

нен С-образным, на внешней его поверхности симметрично от краев и перпендикулярно щели имеется сквозное отверстие, а дополнительная измерительная обмотка уложена в дополнительном пазу и проходит ч.ерез щель и сквозное отверстие.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 577449, кл. G 01 N 27/86, 1978 (прототип).