Вихретоковый преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК П 9) (11) 151) С 01 И 27/90 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;,"/Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Пермское производственное объединение Моторостроитель им. Я.М.Свердлова(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 540503, кл. С 01 В 7/06, 1973.2. Авторское свидетельство СССР М 600885, кл, С 01 В 7/06, 1976 (прототип) .(54)(57) 1, ВихРетоковый пРеоБРАзо - ВАТЕЛЬ, содержащий колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии с катушкой воэбуждения, расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезка коаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивления, выполненную в виде усилительного каскада с конденсатором обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальной линии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратной связи выполнен в видедополнительного отрезка коаксиальной линии, а внутренние проводники обоих отрезков коаксиальных ли- ас ний совмещены.2где2 2, Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен терморезистором, размеИзобретение относится к средствамнеразрушающего контроля и может бытьиспользовано для определения качества поверхности материалов и изделий с помощью вихревых токов повышенной и сверхвысокой частоты.Известен вихретоковый преобразователь, содержащий полый цилиндрический корпус, расположенные в немкаркас с обмоткой и конденсатор, образующие параллельный колебательныйконтурр и Вкладышр предназначенныйдля монтажа схемы преобразования сигналов датчика в выходной помехоустойчивый сигнал, выполненной в виде узкополосного усилителя сигналов С 1),Однако точность контроля качества поверхности материалов и изделийизвестным датчиком недостаточна,так как дальнейший рост частот тока возбуждения датчика ограничен от Оносительно большим значением распределенных параметров монтажа его элементов, в т,ч, и схемы преобразования,Наиболее близким по технической 25сущности и достигаемому эффекту кпредлагаемому является вихретоковыйпреобразователь, содержащий отрезоккоаксиальной линии, колебательныйконтур с навесным конденсатором и 3катушкой возбуждения расположенной./у открытого конца отрезка коаксиальной линии, и цепь отрицательного активного сопротивления, выполненнуюв виде усилительного каскада с положительной обратной связью. Элементомобратной связи является конденсатор,подключенный к закрытому концу отрез-ка коаксиальной линии 2),Однако чувствительность известного преобразователя в диапазоне повы 40шенных и сверхвысоких частот Сбо-.лее 100 мГц) недостаточна из-за большого значения паразитной индуктивности соединительных выводов конденсатора обратной связи, навесного 45конденсатора колебательного контура,распределенной индуктивности отрезка коаксиальной линии по сравнениюс полезной сосредоточенной индуктивностью катушки возбуждения, имеющей Яв диапазоне сверхвысоких частот 1-2витка провода. Кроме того, известный преобразователь обладает температурной нестабильностью, так как щенным на отрезке коаксиальной линии, и включенным в цепь управленияотрицательным активным сопротивлением,его колебательный контур выполнен ввиде цельного металлического узла,на геометрические размеры котороговлияют колебания температуры окружающей среды, что приводит к изменению выходного сигнал- и снижает точность контроля.Целью изобретения является повышение чувствительности и точностиконтроля.Цель достигается тем что в вихретоковом преобразователе, содержащем колебательный контур, выполненный в виде отрезка коаксиальной линии с катушкой возбуждения, расположенной у его открытого конца, и подключенную к закрытому концу отрезкакоаксиальной линии цепь отрицательного активного сопротивления, выполненную в виде усилительного каскадас конденсатором обратной связи,емкость колебательного контура выполнена в виде отрезка коаксиальнойлинии с соотношением диаметров внешнего и внутреннего проводников, равным 1,02-1,05, конденсатор обратнойсвязи выполнен в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии, авнутренние проводники обоих отрезковкоаксиальной линии совмещены,Кроме того, вихретоковый преобразователь снабжен терморезистором,размещенным на отрезке коаксиальнойлинии и включенным в цепь управления отрицательным активным сопротивлением.Известно, что распределенная емкость С и индуктивность Ь отрезка коаксиальной линии определяютсяиз соотношений РоРцаемости изолирующегослоя;1 - длина отрезка.Диаметры внутреннего и внешнегопроводников выполнены весьма близкими, отличающимися на 2-5. В этомслучае ВО в= Оп (1,02-1,05)09, т.е.Ь -О, и отрезок коаксиальной линиифактически является сосредоточенной емкостью параллельного колебательного контура, величина которой 10определяется из соотношения (1) .Индуктивностью колебательного контура является катушка возбуждения преобразователя. Это позволяет свестидо минимума паразитную распределенную индуктивность отрезка коаксиальной линии, обеспечивает сосредоточение емкости колебательного контура,необходимой для получения требуемойрезонансной частоты, непосредственно в отрезке коаксиальной линии, чтоисключает применение навесного конденсатора в цепи колебательного контура. Выполнение конденсатора обратной связи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии с общимвнутренним проводником снижает паразитные параметры монтажа положительной обратной связи. Создание емкости колебательного контура и емкостиконденсатора положительной обратнойсвязи усилительного каскада на основе конструктивных элементов отрезкакоаксиальной линии с практическиодинаковым температурным коэффициентом обеспечивает возможность термокомпенсации схемы. Введение терморезистора в цепь управления отрицательного активного сопротивленияпозволяет компенсировать температурный дейф выходного сигнала преобразователя,На фиг. 1 приведена монтажнаясхема основных элементов вихретокового преобразователя; на фиг. 2пРинципиальная электрическая схемапреобразователя.Вихретоковый преобразователь содержит отрезок 1 коаксиальной линии,состоящий из внутреннего проводника 2, внешнего проводника 3 и изолирующего слоя 4 между ними. Диаметрвнутреннего проводника 2 равен0 =2 мм, а диаметр внешнего проводника 3 равен 0=2,08 мм. Таким образом, соотношение диаметров внешнегои внутреннего проводников равно- =1,04 мм/мм. У открытого концаотрезка коаксиальной линии на диэлектрическом стержне 5 располагается катушка б возбуждения, одинвывод которой соединен с внутреннимпроводником 2, другой - с внешнимпроводником 3. Таким образом, катушка б возбуждения и отрезок 1 коакси-..альной линии образуют измерительныйколебательный контур. С другого кон ца отрезка коаксиальной линии внутренний проводник охватывает медное кольцо 7, образующее вместе с частью внутреннего проводника 2 и изолирующим слоем 4 конденсатор 8 обратной связи в виде дополнительного отрезка коаксиальной линии. Коллекторный вывод СВЧ транзистора 9 соединен с проводником 2. Другой (опорный) колебательный контур с перестраиваемой резонансной частотой образован индуктивностью 10 и последовательно соединенными электрической емкостью 11 и варикапом 12. Питание постоянным напряжением варикапа 12 осуществляется через резистор 13. Опорный колебательный контур соединен,с эмиттерным выводом транзистора 9. Одна обкладка конденсатора 8 обратной связи соединена с эмиттером, а другая - с коллектором транзистора 9. Режим работы транзистора 9 по постоянному таку устанавливается резистором 14, терморезистором 15, размещенным в полости выточки внешнего проводника 3, и конденсатором 16. Все элементы в своей совокупности образуют двухконтурный измерительный автогенератор сверхвысокой частоты, выходной сигнал которого с детектора 17, а также питание автогенератора осуществляется через блок 18 проходных конденсаторов.Устройство работает следующим образом.Автогенератор вырабатывает электромагнитные колебания частотой 0,1-1,5 кГЦ, Частота колебаний определяется индуктивностью катушки б возбуждения и длиной отрезка 1 коаксиальной линии. Величина сигнала на выходе детектора 17 зависит от добротности измерительного контура, степени .Расстройки резонансных контуров, величины постоянной составляющей тока транзистора 9. При установке торца отрезка 1 коаксиальной линии на поверхность контролируемого объекта (не показан) в послецнем возникают вихревые токи, влияющие на параметры измерительного контура, В зависимости от качества пбверхности характер изменения параметров измерительного контура оказывается различным и изменяется амплитуда выходного сигнала автогенератора, Если температура преобразователя до измерения отличалась от температуры контролируемого объекта, то температура преобразователя стремится к температуре контролируемого объекта, изменяя при этом добротность и расстройку резонансных контуров, величину постоянной составляющей тока транзистора 9. Изменение сопротив1075142 Составитель А.Деловаедактор Т.Кугрышева ТехредМ.Тепер Корректор А.Тяск ПодписиСР 823ного комитений и откры5, Раушская аб., д4/ Патент, г.УЖгород, ул,Проек иал ления термореэистора 15 компенсирует это мешающее паразитное влияние температуры,С помощью предлагаемого вихретоко. вого преобразователя можно надежно. Заказ 489/Зб Тираж ВНИИПИ Государстве по делам иэобрет 113035, Москва, Ж выявлять микротрещины, оцениватьпористость жаростойких покрытий, чтонедоступно для обыкновенных работающих на более низкой частоте) вихретоковых преобразователей