Индукционный датчик

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ш 6 01 й 33/12 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСА ЗОБ РЕТЕНИ СТВУ У СВИДЕ АВТО С. Н.(54) (57) ИНДУКЦИОННЫ й ДАТЧИК, содержащий измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и пространственной избирательности, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси, обмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.Изобретение относится к области магнитных измерений и может быть использовано для анализа магнитных свойств объектов и для неразрушающего контроля,Известен датчик, содержащий включенные встречно две секции приемной катушки, расположенные внутри возбуждающей катушки соосно и симметрично ей. Это устройство выполнено также в виде воздушного трансформатора, но отличается параллельным расположением возбуждающей и приемных катушек, при этом первичный поток возбуждения пронизывает приемные катушки в одном направлении, создавая в них при измерении одинаково направленные изменения ЭДС, разность которых и является выходным сигналом 1.Величина первичного токосцепления с приемными катушками остается в процессе измерения практически неизменной и не зависит от измеряемой величины. Все это наряду с отсутствием компенсации начального сигнала обуславливает низкую чувствительность и точность этого устройства.Известен также датчик, содержащий магнитопровод в виде коаксиальной трубки и стержня с радиальными перемычками в средней части, на которых размещены намагничивающие обмотки. Измерительная и компенсационная обмотки (приемные) расположены на стержне по обе стороны от перемычек симметрично 2 .Изменение измеряемой величины в этом датчике приводит к противоположным изменениям ЭДС на приемных обмотках, что повышает чувствительность. Однако чувствительность и этого датчика не высока, так как весь магнитный поток, создаваемый намагничивающей обмоткой, проходит через магнитопровод с приемными обмотками и внесение. в поле датчика объекта измерения практически не изменяет суммарного первичного потока, пронизывающего приемные обмотки, а перераспределяют этот поток между ними. Недостатком также является и то, что из-за неидентичности приемных обмоток и их магнитопроводов начальный сигнал оказывается не полностью скомпенсированным, что отрицательно сказывается на точности и разрешающей способности измерения. Кроме того, известный датчик имеет значительный размер чувствительной зоны, что затрудняет его использование для измерения в локальных зонах, на неровных поверхностях, а также мелких объектов,Цель изобретения - повышение чувствительности и пространственной избирательнгсти., Поставленная цель достигается тем, что в индукционном датчике, содержащем измерительную, компенсационную и перпендикулярные к ним возбуждающие обмотки, компенсационная обмотка снабжена механизмом для перемещения вдоль своей оси,5 10 15 Ъ", 25 30 35 40 45 50 55 ббмотки размещены на немагнитном диэлектрическом каркасе, а возбуждающие обмотки выполнены плоскими с внутренним диаметром, меньшим внутреннего диаметра измерительной и компенсационной обмоток.На фиг.изображена электрическая схема датчика; на фиг. 2 - конструкция датчика; на фиг. 3 и 4 - две проекции устройства с условно показанным распределением магнитных силовых линий при отсутствии объекта измерения;, на фиг. 5 и. 6 - то же, вблизи объекта.На корпусе 1 (фиг. 2), выполненном из немагнитного диэлектрического материала, расположены возбуждающие обмотки 2, соединенные между собой встречно (фиг. 1). Перпендикулярно оси возбуждающих обмо. ток 2 размещены каркасы 3 и 4 из аналогич. ного материала с измерительной 5 и компенсационной 6 обмотками, соединенными между собой последовательно и согласно (фиг. 1), механизм 7 перемещеня кар. каса 4 вдоль оси выполнен, например, в виде резьбовой пары.Датчик работает следующим образом.Возбуждающие обмотки 2 подключены к источнику переменного тока. При отсутствии объекта измерения (фиг. 3 и 4) возбуждающая обмотка 2 датчика создает в пространстве переменный магнитный поток, расходящийся симметрично во все стороны от ее оси и замыкающийся на другом конце обмотки. Этот поток индуцирует в одинаковых измерительной 5 и компенсационной 6 обмотках одинаковые по амплитуде, но противоположные по фазе ЭДС, которые компенсируют друг друга и начальный разностный . сигнал датчика равен нулю. Полной компенсации добиваются перемещением компенсационной обмотки 6 вдоль своей оси. При внесении в возбуждающее (первичное) поле датчика 8 магнит- ного объекта (фиг. 5 и 6), в последнем возникает вторичное магнитное поле, поток которого увеличивает первичный поток через измерительную обмотку 5 и компенсирует часть первичного потока через обмотку 6. Кроме того, нарушается и симметрия самого первичного потока вследствие смещения и сгущения в сторону объекта с магнитной проницаемостью большей, чем у воздуха. При этом магнитный поток через компенсационную обмотку 6 уменьшается, а через измерительную обмотку 5 увеличивается, еще более усиливая зависимость разностного сигнала приемных обмоток от измеряемой величины - магнитной проницаемости объекта или расстояния до него.Тот же результат достигается если вместо двух приемных обмоток использовать одну с возможностью ее перемещения вдоль своей оси и расположенную так, чтобы ось намагничивающих обмоток пересекала ее в средней части. При этом перемещение,необходимое для компенсации начального сигнала, оказывается в два раза меньше.Для локализации и повышения однородности поля в зоне измерения использованы две возбуждающие обмотки. При большем количестве этих обмоток происходит сильное пространственное ограничение первичного поля и чувствительность падает, Наружный диаметр приемных обмоток принимается в зависимости от желаемого размера чувствительной зоны. Использование каркаса из немагнитного и непроводящего материала с предложенной схемой установки катушек позволяет использовать в измерении пространственное изменение возбуждающего поля в присутствии объекта, которое наряду с регистрацией результата взаимодействия .возбуждающего (первичного) поля с наведенным в объекте (вторичным) полем, служит дополнительным источником информации, позволяющим повысить чувствительность датчика. Сформированное распределение возбуждающего поля в пространстве дает возможность перемещением компенсацион ной обмотки изменять в ней ЭДС и полностью скомпенсировать начальный сигнал, повысив тем самым точность измерения.Зона чувствительности задается диаметром измерительной катушки, расположением и формой возбуждающих катушек.3035ал П едактор Г. Волковааказ 2132/69ВН Сост Тех р ТираПИ Государделам ИзоМосква, Ж ПП Патент авитель Г. Змиевскаяд И. Верес Корректор А.ж 708 Подлнсноественного комитета СССРбретений и открытий- 35, Раушская наб., д. 4/5г. Ужгород, ул. Проектная, 4 яценко