Индуктивный датчик Советский патент 1982 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к устройст-, вам для измерения электромагнитных свойств материалов бесконтактным методом, а точнее, к индуктивным датчикам для измерения содержания ферромагнитного компонента в движущемся потоке материала, и может быть применено в измерительной технике для решения задач технологического контроля

Наиболее близким к предложенному является индуктивный датчик для бесконтактного измерения электромагнитных свойств материалов, в котором, с Целью локализации электромагнитного поля, использована катушка индуктивности, навитая на ферритовый сердечник, выполненный в виде цилиндра, завершающегося конусом. При этом конусная часть сердечника служит фокусирующей линзой, а цилиндрическая часть -Коллиматором. Датчик располагается в непосредственной близости от контролируемого материала и за счет сильной локализации поля обеспечивает высокую разрешающую способность при малой зависимости от зазора 1.

Однако применение такого датчика для контроля электромагнитных характеристик движущегося материала приводит к существенным динамическим ошибкам измерений, связанным с влиянием на показания колебаний расхода и скорости движения материала. Последние являются неизбежным следствием аэродинамических пульсаций потока, изменения режима работы основных агрегатов, вспоногательных дозирующих устройств, питателей линий пневмотранспорта и достигают 10-15% от номинала даже в относительно стабильных технологических потоках.

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Поставленная цель достигается теп/, что в индуктивном датчике, содержащем катушку индуктивности, навитую на немагнитном участке трубопровода.

внутри катушки коаксиально, с зазором относительно стенок трубопровода, установлена полая вставка из ферромагнитного материала, выступающая за пределы навитой части катушки, с верхг ней и нижней насадками, сужающимися навстречу потоку и вьтолненными из материала с низким коэффициентом трения.

Вставка выступает по обе стороны от краев навитой части катушки на расстояние;составляющее не менее 1,2 от диаметра обмотки.

При дозвуковых скоростях потока насадки имеют форму усеченного конуса а при сверхзвуковых - аэродинамически обтекаемую форму, например, тела вращения с параболической образующей.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый индуктивный датчик; на фиг. 2 - графики распределения индукции магнитного поля.

Индуктивный датчик содержит обмотку 1, внутреннюю полую вставку 2 из ферромагнитного материала с верхней 3 и нижней 4 насадками.

. Конструкция верхней и нижней нас&док 3 и 4 позволяет обеспечить постоянное заполнение кольцевого зазора контролируемым материалом в условиях возможных колебаний расхода, поскольку эти насадки фактически реализуют своеобразную кольцевую воронку, с некоторым самоуплотнением (за счет нижней насадки материала в коль цевом зазоре.

Для предотвращения залипания контpc.ri3ip7eMoro материала насадки 3 и 4 вьшолнены из материала с малым коэффи ,

циентом трения,, например тефлона.

Канболее простым в конструктивном и технологическом отношении является выпояигиие насадок 3 и 4 в виде усеченных конусов, что целесообразно при откосительио небольших скоростях потока, а частности для дозвуковых течений., описываемых уравнениями гидроаэродкнгмики эллиптического типа,

Д„1Я сверхзвуковых течений, описываамых уравнениями гиперболического типа, оптимальный профиль насадок может быть рассчитан в зависимости от конкретных физико-химических-характеристик потока методами аэродинамики оптимальных форм.

При этом определенные прегимущества в рассматриваемом варианте Датчика имеют насадки с затупленным профиле.

выполненные, например, в виде тела вращения с параболической образующей.

Параболическое затупление профиля по отношению к исходной конической поверхности позволяет несколько снизить аэродинамическое сопротивление. Однако главный эффект проявляется в этом случае в существенном уменьщении теплопередачи, что является средством тепловой защиты ферромагнитной вставки и основной измерительной части датчика.

Соотношение диаметров насадок подбирают в зависимости от расхода материала и нестабильности потока таким образом, чтобы при минимальной производительности было обеспечено заполнение кольцевого зазора, а при ее повышении избыток материала продвигался бы по оси датчика в полой ферромагнитной вставке. При этом поток разделяется на две части: со стабильной производительностью (в кольцевом зазоре) и с пульсациями (по оси датчика) , вызванными нестабильностью основного потока.

Коаксиальное расположение вставки из ферромагнитного материала внутри трубопровода, охваченного обмоткой, приводит к такой фокусировке магнитного поля в системе, при которой магнитное поле внутри трубопровода ослабевает за счет ее экранирующего действия, а поле в кольцевом зазоре между трубой и внутренней стенкой усиливается.

На фиг. 2 представлены результаты измерений распределения индукции магнитного поля вдоль оси (YQ) и I вдоль трубопровода (Y) датчика, полученные до и после введения в него .вставки 2 на основе карбонильного железа марки Р-20.

Как видно из фиг. 2, введение ферромагнитной вставки уменьшает индукцию магнитного поля по оси трубопровода в среднем на 50% (а, в) и настолько же повьшает ее вблизи стенок трубопровода (б, г).

Таким образом, чувствительность датчика к электромагнитным свойствам материала, расположенного внутри вставки, ослабевает.

Материал, находящийся в кольцевом зазоре, является фактически измерительным объемом датчика.

Пульсации потока, проявляющиеся в колебаниях массы материала, движущ