Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем (его варианты)

Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем (его варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждения, выполненную из четырех повернутых на 90 Одна относительно другой секций,, У витки каясдой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель размещенных коак .сиально каркасу н симметрично относительно соответствующи;с секций о(й«ютки возбуждения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с цблью повышения достоверности контроля, он снабжен двумя дополнительными измерительными обкютками проходного типа , включенньми между собой последовательно встречно, разнесенными по оси преобразователя на расстояние, равное малой стороне вытянутых прямоугольных петель секций основной измерительной о(отки, и размещенН1МИ симметрично относительно каркаса и сооснЬ с ним, а внутренний диаметр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки. . ГО 1 сд со ISD 4ЙИЕ/

СОЮЗ ССОЕТСНИХ

NV

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автоисном сеидатеъствм

ГОС)ЩАРСТОЕННЬ Й КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ (21) 3411124/25-28 (22) 24.03 ° 82 (46) 07.07.83. Вюл. 9 25 (72) В.К.Жуков и П.A.Îâñÿííèêîâ (71) Научно-исследовательский институт электронной интроскопин при

Томском ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного.Энамени. политехническом институте им.С.М.Кирова ., (53) 179.141(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 580496, кл. G 01 0 27/20, 1976. (54) ПРОХОДНОЙ ВИХРЕТОКОВЫЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С ВРАЩИОЩИМСЯ ПОЛЕМ (EFO

ВАРИАНТЫ) ° (57) 3. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на.нем обмотку возбуждения, выполненную из четырех повернутых на

90 ддна относительно другой секций, Я0„„1027592 А

3(59 G 01 Б 27 90; G 01 0 7 06 витки каждой из которых охватывают каркас и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в ниде вытянутых прямоугольных петель размещенных коаксиально каркасу и симметрично относительно соответствующих секций обмотки возбуждения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыпения достоверности контроля, он снабжен двумя дополнительньмй изме» рительными обмотками проходного типа, включеннъми между собОй последовательно встречно., разнесенными по оси преобразователя на расстояние, равное малой-стороне вытянутых пря- моугольных петель секций основной Q измерительной обмотки, и размещенными сивеаетрично относительно каркаса и соосно с ним, а внутренний диаметр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки.

1027592

2. Проходной вихретоковый преобразователь с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку воэбуждениь, выполненную из четырех повернутых на 90 одна относительно другой о секций, витки каждой из которых охватывают каркас, и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрично относительно соответствующих секций обмотки возбуждения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, кольцевой каркас выполнен иэ изоляционного немагнитного материала, а преобразователь снабжен двумя, симметрично расположенными относительно кольцевого кар" каса и соосно с ним, ферромагнитными кольцами, внутренний диаметр

Изобретение относится к неразрушающему контролю, в частности к проходным вихретоковым преобразователям, используемым для обнаружения дефектов в протяженных иэделиях, таких как проволока, прутки, трубы и т.п.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является проходной вихретоковый преобразователь с вращающим- о ся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждения, выполненную иэ четырех повернутйх на 90о одна относительно другой секций, витки каждой из которых охватывают каркас и измерительную обмотку, выполненную иэ четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симмет- . рично относительно соответствующих 20 секций обмотки возбуждения 1.1 .

Недостатком преобразователя является низкая чувствительность его к коротким дефектам, т.е. к дефектам, протяженность которых меньше малой 25 стороны вытянутой прямоугольной петли измерительной обмотки.

Цель изобретения — повышение достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, 3g что проходной вихретоковый преобразователь,с вращающимся полем, содержащий кольцевой каркас и размещенные на нем обмотку возбуждения, выполненную иэ четырех повернутых 35 на 90 одна относительно другой сек1 которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждения, и двумя цилиндрическими электропроводящими немагнитными концентраторами электромагнитного поля, расположенными симметрично относительно кольцевого каркаса и соосно с ним с наружной стороны ферромагнитных колец и имеющими проходные отверстия, диаметр которых равен наружному диаметру измерительной обмотки.

3. Преобразователь по п.2, о т л и ч а ю шийся тем, что длина намотки каждой секции обмотки возбуждения выбрана из соотношения р 3 Ä

3 где — длина намотки каждой секции обмотки возбуждения;

D — внутренний диаметр кольцевого каркаса. ций, витки каждой иэ которых охватывают каркас и измерительную обмотку, выполненную из четырех согласно включенных секций в виде вытянутых прямоугольных петель, размещенных коаксиально каркасу и симметрич- . но относительно соответствующих секций обмотки возбуждения, по первому варианту снабжен двумя дополнительными измерительными обмотками проходного типа, включенными между собой последовательно встречно, разнесенными по оси преобразователя на расстояние, равное малой стороне вытянутых прямоугольных петель секций основной измерительной обмотки, и размещенными симметрично относительно каркаса и соосно с ним, а внутренний диаметр дополнительных обмоток равен наружному диаметру основной измерительной обмотки.

По второму варианту кольцевой каркас выполнен из изоляционного немагнитного материала, а преобразователь снабжен двумя симметрично расположенными относительно кольцевого каркаса и соосно с ним ферромагнитными кольцами, внутренний диаметр которых равен внутреннему диаметру обмотки возбуждения, и двумя цйлиндрическими электропроводящими немагнитными концентраторами электромагнитного поля, расположенными симметрично относительно кольцевого каркаса и соосно с ним с наружной стороны ферромагнитных колец, и имеющими проходные отверстия, диаметр которых

1027592 равен наружному диаметру измерительной обмотки.

При этом длина намотки каждой секции обмотки .возбуждения выбрана иэ соотношения

JiD 5 е=—

3 где P — длина намотки каждой секции обмотки возбуждения;

D - -внутренний диаметр кольцевого каркаса. 10

На фиг.1 представлена конструктивная схема преобразователя (отдельные элементы разнесены вдоль оси для большей наглядности), первый вариант) на фиг.2 — схема соединения 15 обмоток преобразователя; на фиг.3конструктивная схема преобразователя (отдельные элементы разнесены вдоль оси для большей наглядности), второй вариант. 20

На кольцевом каркасе 1 размещены пары секций 2, 3 и 4, 5 обмотки возбуждения, включенные между собой последовательно встречно.

Каркас охватывает сменную обойму б, на которой в пазах уложены секции 7-10 основной измерительной обмотки, включенные попарно согласно между собой.

Преобразователь по первому варианту содержит две дополнительные измерительные обмотки 11 и 12 проходного типа, включенные между собой последовательно встречно. Контролируемое изделие 13 проходит внутри кольцевого каркаса, который в пре- 35 образователе по первому варианту выполнен ферромагнитньм, а по второму варианту - из изоляционного немагнитного материала.

В преобразователе по второму варианту симметрично относительно кольцевого каркаса 1 вплотную к обмотке возбуждения расположены ферромагнит» ные кольца 14 и 15, внутренний диа-. метр которых равен внутреннему диа метру обмотки возбуждения, а по обеим сторонам возбуждающей системы

1-5, 14 и 15 вплотную к кольцам. размещены цилиндрические злектропроводящие немагнитные концентраторы 1б 50 и 17 электромагнитного поля.

Преобразователь по первому варианту работает следующим образом.

Пары секций 2,3 и 4,5 обмотки возбуждения сдвинуты на 90О одна относительно другой (фиг.1) и зачитываются напряжением одинаковой частоты и амплитуды со сдвигом по фазе

-на 90В от генератора (не показан), в результате чего в пространстве, 60 ограниченном ферромагнитным каркасом 1, образуется вращающееся магнитное поле с вектором магнитной индукции, перпендикулярным оси преобразователя. 65

Результирующий магнитный поток, получаемый в зоне контроля при наличии иэделия 13 может рассматриваться как сумма возбуждающего потока, образованного токами секций обмотки возбуждения, и потока вихревых токов, наведенных в изделии возбуждающим потоком. Вихревые токи изделия зависят не только от эозбужцающего потока, но также и от электрофизических свойств контролируемого изделия. Изменение магнитного потока преобразователя, вызванное изменением электрофизических свойств изделия, при неизменном возбуждающем потоке равносильно изменению ЭДС измерительной обмотки, по величине которой, таким образом, можно судить о изменении параметров контролируемого изделия.

Диаметрально противоположные секции 7,8 и 9,10 измерительной обмотки, помещенной в вращающееся магнитное поле, включаются попарно согласно, при этом наводимая .в паре обмоток секций 7, 8 ЭДС,определяется проекцией вектора магнитной индукции на горизонтальную ось (ось х), а в паре 9, 10 — на вертикальную ось (ось у) . ЭДС двух пар секций 7, 8 и 9, 10 основной измерительной обмотки и ЭДС дополнительных обмоток 11 и 12, включенных между собой последовательно встречно, соответственно равны, если в зоне контроля преобразователя находится бездефектный участок иэделия 13, и не равны, если в преобразователе находится дефектный участок контролируемого изделия. Разница между напряжениями, подаваемыми в блок обработки сигнала (не показан), определяемая размерами дефекта, выделяется электронной схемой дефектоскопа..

При появлении в зоне контроля дефектного участка, протяженность которого больше малой стороны вытянутых прямоугольных петель секций ос= новной измерительной обмотки, максимальное изменение ЭДС будет у основной измерительной обмотки, секции которой включены попарно согласно, а разница между напряжениями дополнительных измерительных обмоток минимальна, так как дефектный участок одновременно находится под обеими обмотками, которые включены между собой встречно, и имеет место сравнение двух. соседних участков по оси преобразователя, которые в данном случае одинаковы. Если теперь в преобразователе появится короткий дефектный участок, т.е. дефект, протяженность которого меньше длины малой стороны вытянутых прямоугольных петель основной измерительной обмотки, то максимальное изменение ЭДС будет у дополнительных обмоток 11 и 12, так

1027592 нт ли емо1о личии изделиЯ 13, может РассматРи как при продвижении контролиру объекта дефектный участок сначала ваться как сумма возбуждающего поокажется под одной иэмерйтельнрй об- тока, обра б азованного токами секций моткой 12, а затем под другой иэмери- обмотки возбуждения, и потока вихб и 11 а разница между ревых токов, наведенных в изделии нап яжениями основной измерительной 5 возбуждающим потоком. ихревы напряжени т не только от возкат ки

Уш тем меньше чем меньше про- изделия зависят н

Ф ока но также и от тяженность дефекта в направлении оси буждающего потока, но изических свойств контролипреобразователя при неизменных дру- электрофизических емого изделия. Изменение магнитногих параметрах данного дефекта.. руемого д

ro потока преобразователя, вызванное .Преобразователь по второму ва- 10 го потока пр р рианту ра о б тает следующим образом. изменением электрофизических свойств

Обмотка возбуждения, намотанна намотанная изделия при неизменном воэ ужд ющ ию ЭДС на кольцевой каркас, выпол потоке, равносильно изме нению

7-10 четырех сдвинутых на н 90 одна отно- измерительной обмотки секций кото и можно сительно друго г и секций (2-5), вит- 15 по изменению величины которо а амет в контки которых охватывают кольцевой кар- судить об изменении параметро кас, при этом противолежащие секции ролируемого изделия. включены встречно, а образованные пары секций запитываются напряжением Диаметрально противоположные секодинаковой частоты и амплитуды со 2О ции 7-10 измерительной обмотки, посдвигом по фазе на 90 . В Результате мещенной в вращающееся магнитное поз пространстве, охватываемом кольце" ле, включается попарно согласно, (вым каркасом. 1, образуется однороц- при этом наводимая в паре обмоток ное вращающееся электромагнитное секЦий 7 И 8 ЭДС,определяется про пиле с вектором магнитной B rr«i 25 екцией вектора магнитной индукции на перпендикулярным оси преобразователя горизонтальную ось (ось х), а. в пан со скоростью вращения, равной час- ре 9 и 10 — на вертикальную ось тоте питаемого напряжения. (ось у). Четыре секции у измерительОднородность вращающегося элект- ной обмотки применены с тем, чтобы ромагнитного поля в зоне контроля ;... обеспечить одинаковую чувствительдостигается за счет того, что коль- ность к дефекту независимо от его цевой магнитопровод выполнен в виде расположения по окружности, а попаркольцевого каркаса 1 Из изоляционио" но согласное включение секций данго немагнитного материала, который . ной обмотки применено с целью уменьповышает интенсивность потоков рао- шения чувствительности к радиальным сеяния в зоне контроля и тем самым З5 смещениям контролируемого изделия. увеличивает равномерность распреде- Так как секции измерительной обмотки ления напряженности магнитного поля находятся в однородном возбуждающем по радиусу и по оси преобразовате- магнитном поле, то при радиальном ля; применены два ферромагнитных смещении иэделия в любом направлекольца 14 и 15, способствующие пере- 40 нии ЭДС в парах обмоток секций 7, 8 распределению полей рассеяния к краям и 9, 10 остается неизменной. Напризоны контроля по оси преобразовате- мер, если изделие смещается по верля, уменьшая тем самьм неравномер- тикальной осн вверх, то ЭдС в секность магнитного поля в этом направ- ции 8 увеличивается на некоторую лении, и цилиндрические элекгропро" 45 величину, но в то же время в секции водящие немагнитные концентратоРы 10 ЭдС уменьшается на ту же самую

16 и 17 электромагнитного поля, пре- величину, а суммарная ЭДС в данной пятствующие проникновению полей pac- nape секций остается неизменной. сеяния в область вне зоны контроля Выполнение преобразователя по и, тем самьм, Уменьшающие общую нерав- 5О первому sapHaHTy позволяет повысить номерность магнитного поля в зоне достоверность контроля за счет поконтроля.Применение возбуждающей вышения чувствительности преобраобмотки, длина каждой секции которой эователя к коротким дефектам, а выЩ полнение преобразователя по второму выбрана иэ соотношения Р= З, также варианту позволяет повысить достоуменьшает неравномерность распреде- верность контроля эа счет получе55 ления напряженности магнитного поля ния в зоне контроля однородного поля, ino окружности преобразователя. т.е. эа счет снижения чувствительносРеэультирующий магнитный поток, ти преобразователя к радиальньм смеполучаемый в зоне контроля при на- щениям контролируемого изделия °

60. 1027592 Рреглвю

Составитель И. Кесоян

Редактор Е. Лушникова .Техред.Д.Пекарь Корректор.A.Tÿñêo

Заказ 4729/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

I f

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4