Вихретоковый преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01R33/00 

1

Изобретение относится к области измерений электромагнитных свойств сложных сред и может быть использовано для контроля электропроводности различных анизотропных сред со сложным рельефом поверхности.

Известен индуктивный датчик, магнитопровод которого выполнен в виде ферритовой шайбы, перпендикулярно плоскости которой по окружности, на равных расстояниях друг от друга, неподвижно закреплены три ферритовых стержня с измерительными обмотками, а четвертый с обмоткой возбуждения закреплен соосно с шайбой с возможностью возвратно-поступательного движения. Если к торцам датчика приложить контролируемую среду, в зависимости от рельефа ее поверхности центральный стержень переместится, однако все четыре торца стержней датчика будут контактировать с поверхностью среды и зазор будет отсутствовать Llj

Недостатками этого датчика являются сравнительно малый диапазон отстройки от изменений зазора, связанный с ограничением хода центрального стержня, в пределах которого осуществляется компенсация изменений начальной индуктивности, а также значительное увеличение погрешностей измерений.при возрастании электропроводности контролируемой среды и повышение частоты

10 питающего тока. Последнее связано с тем, что магнитные моменты контуров вихревых токов, наводимых в среде под каждым стержнем, направлены противоположно собственным магнитным моментам датчика и ослабляют их. С увеличением электропроводности среды и частоты питающего тока этот эффект усиливается.

20

Цель изобретения - повышение точности измерений.

Цель достигается тем, что вихретоковый преобразователь, содержащий диэлектрическую шайбу, перпендикуляр но плоскости которой по окружности на равных расстояниях друг от друга расположены три неподвижных диэлектрических стержня, имеющие на концах идентичные измерительные обмотки, центральный диэлектрический стержень закрепленный соосно с шайбой с воз можностью возвратно-поступетельного движения с расположенной на нем обмоткой возбуждения, снабжен круглой эластичной мембраной, резиновой подвеской, тремя компенсирующими обмотками, тремя корректирующими обмотками и двумя латунными кольцами, распо ложенными в пазах центрального стерж ня, при этом обмотка возбуждения раз мещена на мембране, которая по периметру присоединена при помощи резиновой подвески к диэлектрической шайбе, а центр мембраны жестко закреплен на центральном стержне, компенсирующие обмотки идентичны с изме рительными и расположены на концах н подвижных стержней симметрично измерительным обмоткам относительно обмотки возбуждения, одна из корректирующих обмоток расположена на диэлектрической шайбе со стороны компенсирующих обмоток, а две другие корректирующие обмотки расположены на латунных кольцах, разменных симметрично относительно первой коррект рующей обмотки, при этом все обмотки датчика соединены между собой последовательно и согласно. На фиг. 1 приведен вихретоковый преобразователь, разрез; на фиг. 2 то же, вид со стороны измерительных обмоток. Индуктивный датчик содержит диэлектрическую шайбу 1 , три неподвижных диэлектрических стержня 2, измерительные обмотки 3, центральный диэлектрический стержень 4, обмотку возбуждения на эластичной мембране 5 резиновую подвеску 6, три компенсирующих обмотки 7, корректирующую обмотку, 8, два латунных кольца 9 две маловитковые корректирующие обмотки 10 и пружину 11. На диэлekтpичecкoй шайбе Т, перпендикулярно ее плоскости, по окружности на равном расстоянии друг от друга расположены три неподвижных диэлектрических стержня 2. Со стороны за1Сругленных торцов на этих стерж нях укреплены измерительные обмотки 3. Центральный диэлектрический 21+ стерх ень 4 закреплен с возможностью возвратно-поступательного движения с помощью пружины 11. Элас-тичная мембрана 5 с размещенной на ней обмоткой возбуждения в центральной части жестко соединена с центральным диэлектрическим стержнем, а по периметру с помощью резиновой подвески 6 закреплена на шайбе. На нерабочих концах стержней 2 симметрично измерительным обмоткам относительно мембраны 5 расположены компенсирующие обмотки 7, идентичные с измерительными. Со стороны компенсирующих обMOJOK, коаксиально относительно центрального стержня, закреплена корректирующая обмотка 8, а на центральном стержне симметрично относительно этой обмотки в пазах укреплены два латунных кольца 9 и две корректирующих обмотки 10, причем все обмотки устройства соединены между собой последовательно и согласно. Устройство работает следующим образом.. . Если к рабочим торцам датчика приложить среду с ровной поверхностью, центральный стержень переместится в такое положение, чтр торцы всех, четырех стержней будут находиться на одном уровне. При этом мембрана примет плоскую форму, а коэффициенты взаимной индуктивности соответственно между обмоткой, размещенной на мембране 5, и.обмотками 3 и 7 станут равны между собой (так как компенсирукнцие обмотки 7 идентичны измерительным обмоткам 3 и расположены симметрично друг Другу относительно мембраны 5)- В таком состоянии датчика контур тока, наводимый в среде от обмотки возбуждения, имеет максимальный диаметр. Латунные кольца 9 с корректирующими обмотками 10 расположены симметрично относительно корректирующей обмотки 8, поэтому их влияние на обмотку 8, « будет минимальным. Если к торцам датчика приложить среду со сложным рельефом поверхности, центральный стержень переместится в ту либо другую сторону, соответствующим, об разом деформируя мембрану так, что величина зазора между обмоткой возбуждения и контролируемой поверхностью останется приблизительно постоянной. Так, в случае впадины ФИГ. 1 J. мембрана с обмоткой возбуждения прогибается в сторону рабочих торцов, при этом возрастают коэффициенты взаимной индуктивности между обмоткой возбуждения и измерительными обмотками 3. Однако это не вносит погрешности в измерения, так как на такую величину уменьшится взаимная индукция между обмоткой возбуждения и компенсирующими обмотками 7. Аналогичный эффект компенсации изменения коэффициентов взаимной индукции наблюдается в случае выпуклости рельефа, когда мембрана прогибается в сторону нерабочих торцов стержней. Обмотка возбуждения выполнена на тонкой мембране, например стеклотекстолитовой, поэтому при деформациях растягивается резиновая подвеска, а межвитковые расстояния остаются практически неизменными. С увеличением деформации мембраны резиновая подвеска растягивается сильнее и соответственно уменьшаются размеры контура наводимых в среде вихревых токов. Так как контролируемые образцы например руды цветных металлов, представляют собой слабопроводящие среды (область малых значений обобщенного параметра на годографе полного сопротивления, это приводит к снижению величины вносимого в катушку большого диаметра активного сопротивления. Коррекция этой погрешности осуществляется следующим образом. В слу чае прогиба мембраны в сторону рабочих торцов в обмотку 8 входит част первого латунного кольца (фиг. 1, причем тем большая, чем меньше диаметр наводимого в среде контура вихревых токов. Это вызывает увеличение ВНОСИМОГО в датчик активного сопротивления и компенсирует погрешность, связ знную с деформацией мембраны и соответствующим уменьшением контуров вихревых токов. Однако при введе нии в обмотку 8 латунного кольца изменяется не только активное сопротив ление датчика, но и уменьшается егоиндуктивное сопротивление (область больших значений обобщенного парамет ра), что является нежелательным. Поэтому в обмотку .8 вместе с латунным кольцом 9 вводится маловитковая корректирующая обмотка 10, что приводит к увеличению взаимоиндукции обмоток 8 и 10, корректируя влияние латунного кольца на реактивное сопротивление датчика. Аналогичным образо с помощью, вторых латунного кольца и 26 аловитковой корректирующей обмоткой осуществляется коррекция, погрешостей при прогибе мембраны в сторону нерабочих торцов стержней. Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является уменьшение погрешностей измерений при контроле содержания полезного компонента в электропроводящих средах, например рудах цветных металлов, что снижает потери руды при добыче и технологической переработке сырья. Формула изобретения Вихретоковый преобразователь, содержащий диэлектрическую шайбу, перпендикулярно плоскости которой по окружности, на равных расстояниях друг от друга, расположены три неподвижных диэлектрических стержня, имеющие на концах идентичные измерительные обмотки, центральный диэлектрический стержень, закрепленный соосно с шайбой с возможностью возвратно-поступательного движения с расположенной на нем обмоткой возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он снабжен круглой эластичной мембраной, резиновой подвеской, тремя компенсирующими обмотками, тремя корректирующими обмотками и двумя латунными кольцами , расположенными в пазах центрального стержня, при этом обмотка возбуждения размещена на мембране, которая по периметру присоединена при помощи резиновой подвески к диэлектрической шайбе, а центр мембраны жестко закреплен на центральном стержне, компенсирующие обмотки идентичны с измерительными и расположены на концах неподвижных стержней симметрично измерительным обмоткам относительно обмотки возбуждения, одна из корректирующих обмоток расположена на диэлектрической шайбе со стороны компенсирующих обмоток, а две другие корректирующие обмотки расположены на латунных кольцах, размещенных симметрично относительно первой корректирующей обмотки, при этом все обмотки датчика соединены между собой последовательно и согласно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2706325, кл. G 01 R 33/00, 02.01.79.