Устройство для вихретокового контроля динамических параметров

Устройство для вихретокового контроля динамических параметров

Реферат

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля электрофизических параметров объектов железнодорожного транспорта. Устройство содержит матричный вихретоковый преобразователь, выполненный в виде n колебательных контуров с термостабилизирующими цепочками и представляющий собой единую конструкцию, пропитанную компаундом, блок детекторов, блок обработки сигналов преобразователя и регистратор. Введены датчик температуры с n выходами, n фильтров, предназначенных для пропускания низкочастотного информационного сигнала, и герметизирующая оболочка из эластичного диэлектрического материала, нанесенная на поверхность конструкции преобразователя. Выходы датчика температуры соединены со средними точками термостабилизирующих цепочек колебательных контуров преобразователя, фильтры входами связаны с выходами колебательных контуров преобразователя, а выходами - с входами детекторов. Технический результат - повышение эффективности защиты от внешних воздействий, порождаемых случайными динамическими процессами. 1 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при вихретоковой размерометрии, дефектоскопии, измерении перемещений, а также электрофизических параметров объектов железнодорожного транспорта, например, верхнего строения пути, контактной сети, ходовых частей подвижного состава и др. при движении поезда как в нормальных, так и экстремальных условиях эксплуатации, характеризующихся большими перепадами температуры окружающей среды, наличием механических воздействий, вибраций, высоких электромагнитных полей.

Известны устройства для вихретокового контроля динамических параметров, содержащее матричный вихретоковый преобразователь, выполненный в виде n колебательных контуров, и последовательно соединенные блок детекторов с блоками обработки и регистратор [1, 2].

Практика использования этих устройств в экстремальных условиях Забайкальской дороги выявила следующие недостатки - это ухудшение метрологических показателей в результате температурных изменений окружающей среды, наличия осадков в виде дождя и мокрого снега, снежных заносов, механического воздействия на конструкцию матричного преобразователя различных взвесей (песка, нефтепродуктов и др.) воздушного потока при движении поезда и т.д., что существенно сдерживает всепогодные исследования параметров объектов и на больших скоростях поезда.

Известно устройство для вихретокового контроля динамических параметров, содержащее вихретоковый преобразователь, выполненный в виде колебательного контура с термостабилизирующей цепочкой, и последовательно соединенные детектор, блок обработки и регистратор [3].

В этом устройстве предусмотрена температурная стабилизация выходного сигнала вихретокового преобразователя, однако она не может обеспечить полную компенсацию температуры в большом диапазоне (от -60 до +50)^oС, так как идеально одинаковыми измерительный и компенсационный каналы преобразователя выполнить невозможно и, кроме того, обеспечить эксплуатационную надежность работы преобразователя в условиях воздействия осадков, вибрации, взвесей воздушного потока.

Сущность предложенного технического решения заключается в том, что в устройство для вихретокового контроля, содержащее матричный вихретоковый преобразователь, выполненный в виде n колебательных контуров с термостабилизирующими цепочками и представляющий собой единую конструкцию, пропитанную компаундом, и последовательно соединенные блок детекторов, блок обработки сигналов преобразователя и регистратор, введены датчик температуры с n выходами, n фильтров и герметизирующая оболочка из эластичного диэлектрического материала, при этом выходы датчика температуры соединены со средними точками термостабилизирующих цепочек колебательных контуров матричного преобразователя, фильтры входами связаны с выходами колебательных контуров преобразователя, а выходами - с входами детекторов, герметизирующая оболочка нанесена на поверхность конструкции матричного преобразователя.

Преимуществом технического решения является высокая эксплуатационная способность в экстремальных условиях окружающей среды за счет эффективной защиты преобразователя от внешних воздействий, порождаемых случайными динамическими процессами.

На чертеже показана структурная схема устройства.

Устройство содержит матричный вихретоковый преобразователь 1, датчик 2 температуры с n выходами, n заградительных фильтров 3, выходом подключенных к последовательно соединенным блоку детекторов 4 с блоком 5 обработки и регистратором 6.

Матричный вихретоковый преобразователь 1 представляет собой единую конструкцию, пропитанную компаундом, например эпоксидным, пенополиуретановым, и выполнен в виде n колебательных контуров 7 с термостабилизирующими цепочками 8, включенными параллельно емкости колебательного контура, где n - число колебательных контуров, соответствующих количеству измеряемых информативных параметров объекта контроля. На наружную поверхность конструкции преобразователя 1 нанесена герметизирующая оболочка 9 (покрытие) из эластичного диэлектрического материала, например каучука.

Каждая из цепочек 8 состоит из последовательно включенных варикапа 10 и емкости 11. С датчика 2 температуры значения выходных напряжений в аналоговой форме прокалиброваны в величинах, обеспечивающих изменение емкости варикапа 10 термостабилизирующих цепочек 8, эквивалентное полному изменению температурного диапазона (-60 - + 50)^oС, причем нулевое значение выходного напряжения датчика 2 соответствует нормальной температуре +20^oС. Датчик 2 располагают в непосредственной близости от преобразователя 1.

Фильтры 3 предназначены для пропускания (полоса пропускания от 1 Гц до 20 Гц) низкочастотного информационного сигнала с колебательных контуров 7 преобразователя 1 и фильтрации помех, вызванных внешними электромагнитными полями, вибрацией и др. механическими воздействиями.

Герметизирующая оболочка 9 предназначена для защиты конструкции преобразователя 1 от внешних механических воздействий взвесей воздушного потока и метеорологических факторов, а также служит амортизатором преобразователя 1 от базы крепления (не показано).

Блок 5 обработки предназначен для последовательной обработки измеряемых информативных сигналов преобразователя 1, преобразования этих сигналов в цифровую форму и их запоминания. В качестве регистратора 6 может быть как визуальный, так и записывающий прибор.

Работа устройства.

Высокочастотные сигналы с генератора (не показано) возбуждают колебательные контуры 8 матричного преобразователя 1.

При нормальной температуре расстройка контуров 7 пропорциональна изменению измеряемых информативных параметров объекта контроля, т.е. величины выходных сигналов преобразователя 1 соответствуют величинам измеряемых параметров, при этом величины емкости термостабилизирующих цепочек 8 постоянны. Эти сигналы преобразователя поступают на входы фильтров 3. В отсутствие вибраций, т.е. в статике, выходные сигналы с преобразователя 1 проходят через фильтры 3 без фильтрации и поступают на блок 4 детекторов и продетектированные - на вход блока 5 обработки и далее на регистратор 6. До сих пор пока нормальная температура окружающей среды постоянна, а вибрация отсутствует, сигналы преобразователя 1 имеют независимую от указанных помех величину.

При изменении температуры происходит расстройка контуров 7 преобразователя 1, а следовательно, изменение величин сигналов на выходах контуров 7 и выходных напряжений с n выходов датчика 2 температуры, что вызывает изменение величины емкости варикапа 10 цепочек 8, равное по величине, но обратное по знаку изменения электрических параметров контуров 7, обусловленное изменением температуры.

В результате воздействия выходных напряжений датчика 2 температуры на варикап 10 цепочек 8 восстанавливаются первоначальные электрические параметры контуров 7, соответствующие при нормальной температуре, обеспечивая тем самым независимость показаний на регистраторе 6 от изменения температуры.

При появлении высокочастотной вибрации (выше частоты 20 Гц) на выходные сигналы контуров 7 преобразователя 1 накладываются помехонесущие частотные гармоники, которые фильтруются в фильтрах 3, т.е. замыкаются на землю. Низкочастотные вибрации (до 1 Гц) устраняются за счет демпфирования конструкции преобразователя 1 герметизированной оболочкой 9.

Защиту конструкции преобразователя 1 от метеорологических факторов и других механических воздействий обеспечивает оболочка 9.

Таким образом, техническим результатом изобретения является повышение метрологических характеристик (точности и чувствительности) и эксплуатационной надежности устройства за счет автоматической стабилизации расстройки контуров 7 независимо от изменения температуры окружающей среды, наличия вибраций, а также других факторов, имеющих место в железнодорожном транспорте.

Источники информации 1. Патент RU 2066645, кл. В 61 К 9/08, БИ 26, 1996.

2. Патент RU 2120876, кл. G 01 B 7/02, БИ 30, 1997.

3. А.С. СССР 794470, кл. G 01 N 27/90, БИ 1, 1983.

Формула изобретения

Устройство для вихретокового контроля динамических параметров объектов железнодорожного транспорта, содержащее матричный вихретоковый преобразователь, выполненный в виде n колебательных контуров с термостабилизирующими цепочками и представляющий собой единую конструкцию, пропитанную компаундом, и последовательно соединенные блок детекторов, блок обработки сигналов преобразователя и регистратор, отличающееся тем, что в него введены датчик температуры с n выходами, n фильтров, предназначенных для пропускания низкочастотного информационного сигнала, и герметизирующая оболочка из эластичного диэлектрического материала, при этом выходы датчика температуры соединены со средними точками термостабилизирующих цепочек колебательных контуров преобразователя, фильтры входами связаны с выходами колебательных контуров преобразователя, а выходами - с входами детекторов, герметизирующая оболочка нанесена на поверхность конструкции преобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1