Индукционный датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 504 С 01 ЕНКЫЙ ЗОБРЕТ МИТЕТ СССРЙ И ОТКРЫТИИ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ, 55;4 ЬСТВУ испольнык подах обна оршак тусев я элекцио нный че нныие цилиндлки 2 иолщиной Ю.Б усанов радио елеметри 1973,ергия,ССР,27. 10 етельство С1 В,71/10,намагнильнуюктроизмеруемоетение Б А ВТОРСНОМ,/ Сви(57) Изобретение может бытьзовано для измерения магиитоков при бесконтактных метружения дефектов в движущихропроводных изделиях. Индукдатчик (ИД) содержит намагнисердечник 1, например, в видра, магнитопровод в виде вт3 магнитомягкого материалапри Ь/Ь = 0,15-0,30, гдерактерный поперечный размерченного сердечника, измериткатушку 3 индуктивности, элрительный прибор 4, контролпроводящее изделие 5. Изобрповышает чувствительность ИДИзобретение относится к измерительной и испытательной технике иможет быть применено для измерениямагнитных потоков при бесконтактныхметодах обнаружения дефектов в движущихся электропроводных изделиях,Цель изобретения - повьппение чувствительности индукционного датчикаНа чертеже представлена схема индукционного датчика,Индукционный датчик включает всебя намагниченный сердечник 1, выполненный, например, в виде цилиндРарадиусом К. На сердечнике жестко 15установлена втулка 2 из магнитомягкого материала толщиной Ь , на поверхности которой размещена измерительная катушка 3 индуктивности, подключенная к электроизмерительному прибору 4, например к осциллографу.Индукционный датчик работает следующим образом.При движении контролируемого проводящего изделия 5 со скоростью Ч в 25основном магнитном поле 6, создаваемом сердечником 1, в изделии возникает вихревой ток 7. Этот вихревой токсоздает вторичное магнитное поле 8,изменение потока магнитной индукции З 0,которого фиксирует катушка 3. Приизменении величины вихревого тока,вызванном изменением состояния перемещаемого иэделия геометрии, температуры, механической целостности),магнитный поток вторичного поля 8 через катушку 3 меняется, При этом вкатушке 3 возникает сигнал электромагнитной индукции, что фиксируетсяприбором 4, 40Чувствительность индукционногодатчика определяется величиной изменяющегося потока через катушку 3, зависящей от двух факторов - во-первых,от величины вихревого тока, которая 45при постоянной скорости изделия Чопределяется магнитной индукцией поля сердечника; во-вторых, от величины индукции вторичного магнитногополя в области расположения витков 50катушки 3Величина индукции магнитного поля В создаваемого намагниченным сердечником 1, на расстоянии г от него 55 определяется какЙ (В = Ъ, ---" с 1 г Я, Б4 (14 - 1 44 ог 47 г- скалярный потенциал создаваемого магнитного поля;11- намагниченности сердечникаи втулки соответственно;Б Б - площади поперечных сеченийсердечника и втулки соответственно;п, - магнитная постоянная,Намагниченность 1, определяетсясвойствами магнитотвердого вещества,из которого изготовлен сердечник, иявляется постоянной величиной.Направление намагниченности втулки из магнитомягкого материала, установленной но сердечнике, противоположно намагниченности сердечника (чертеж)Величину намагниченности 1 можнооценить как21:а - -11где а - коэффициент, зависящий отгеометрии сердечника, Величина а может изменяться от 0,5 до 1.Тогда индукция магнитного поля В,создаваемого сердечником, составляет ББ -а - -)1Я 11где г - расстояние от сердечника доконтролируемого изделия,При Ч = сопзС вихревой ток 1-В Тогда поток 9 вторичного магнитного поля, созданного вихревым током через витки катушки, пропорционален величинеАпо 1 8 г(Я а ) (Я +лЯ )4 Г г 28, ",йо1где щ - магнитная проницаемость магнитомягкого материала втулки.Это выражение показывает, что вторичное магнитное поле в область катушки передается в основном через слой магнитомягкого материала втулки и по воздуху, так как эффективная магнитная проницаемость сердечника 1 много меньше магнитной проницаемости втулки 2.При р1 выражение для У можно переписать в виде-е е, или с учетом разбров К За са а- 0 15 - 0 30ЬЬЭ У 1 15 Составитель А.Синченко Техред А.Кравчук Корректор И.Муска Редактор П.ГерешиЗаказ 478/28 Тираж 772 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж,Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Видно, что величина Р зависит от соотношения площадей поперечных сечений сердечника и втулки. 5Значение т максимально при выполнении условия2Б, .аВ случае цилиндрической геометрии где Ь - характерный поперечный размер сердечника (в данном случае диаметр Ь 2 К) .20Таким образом, втулка с указанными геометрическими размерами играет роль эффективного магнитопровода для передачи вторичного магнитного поля вихревых токов к катушке при одно временном уменьшении магнитного потока рассеяния вторичного поля (В ). Использование магнитомягкого материала для втулки с большой магнитной проницаемостью (по сравнению с магнитной проницаемостью сердечника)приводит к увеличению эффективностииспользования вторичного магнитногополя и уменьшению потока рассеяния,что особенно важно для увеличениячувствительности и надежности устройства (величина электродвижущей силыиндукции прямо пропорциональная изменению ЬВ) . Формула изобретения Индукционный датчик, содержащий измерительную катушку индуктивности, намагниченный сердечник и магнитопровод, отличающийся тем, что,с цельюповышения чувствительности датчика, магнитопровод выполнен в виде втулки иэ магнитомягкого материала с отношением толщины втулки к характерному поперечному размеру намагниченного сердечника круглого или квадратного сечения, равным Ь/Ь0,15- - 0,30, где Ь - толщина втулки, Ь - характерный поперечный размер намаг. ниченного сердечника, причем втулка жестко закреплена на намагниченном сердечнике, а измерительная катушка индуктивности размещена на втулке.