Вихретоковое устройство для измерения размеров и концентрации металлических частиц в жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 4 С 01 И 27/74 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ ССО(7 1) Куйбышевский авиационный институт им, акад. С.П.Королева(56) Вихретоковый анализатор загрязнения жидкостей АЗЖ. Информационный листок В 471-85. Куйбышев,ЦНТИ, 1985.(54) ВИХРЕТОКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения -повышение чувствительности и точности измерения размеров и счетной концентрации металлических частиц ирасширение диапазона измерения. Устройство содержит внхретоковый преобразователь (ВТП) 2, усилитель 3, высокочастотный генератор 1 напряжения801522085 А 1 2амплитуднйй детектор 5, блок 7 обработки информации. В устройство введены блок 6 измерения частоты импульсов и блок 4 управляемых ключей, а ВТП 2 содержит возбущдакнцую катушку 11 и группу пар измерительных катушек, Устройство работает в двух режимах: первый режим - ориентировочного определения счетной концентрации частиц в жидкости и подключения к усилителю оптимального числа измерительных катушек в зависимости от концентрации частиц; второй - режим раздель" ного определения размеров н счетной концентрации метаплнческих частиц. В зависимости от концентрации частиц в жидкости к усилителю подключается то илн иное число пар измерительных катушек ВТП 2, При контроле загрязнения жидкости 7-10 классов оптимальное число пар измерительных катушек равно 115, при контроле 13 класса - всего 1 паре измерительных катушек.3 ил,Изобретение относится к измерительной технике, предназначено дляраздельного определения размеров исчетной концентрации металлическихнеферромагнитных и ферромагнитныхчастиц непосредственно в потоке жидкости, может быть использовано дляанализа степени загрязнения жидкостиметаллическими частицами, для оценки процесса приработки отдельных принудительно смазываемых механическихузлов, а также процесса разрушения1;узлов при условии существенного различия электромагнитных свойств материалов деталей этих узлов.Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измеренияразмеров и счетной концентрации металлических частиц и расширение диа Опаэона измеряемых счетных концентра"ций за счет возможности подбора оптимального числа измерительньж обмоток,На фиг.1 представлена блок-схема 25устройства для раздельного определения размеров и счетной концентрацииметаллических неферромагнитных и ферромагнитных частиц в потоке жидкости;на фиг,2 - конструкция ВТП с однойвозбуждающей и группой измерительныхкатушек индуктивноети; на фиг.3зависимостьсреднего расстояния междучастицами размером более О, 1 мм(сплошная линия) и зависимость оптимального числа измерительных катушекиндуктивности, подключенных к усилителю, от класса жидкости по ГОСТ172 16-71 (пунктирная линия),Устройство содержит высокочастотный генератор 1 напряжения, вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3, блок 4 управляемых ключей,амплитудный детектор 5, блок 6 измерения частоты импульсов,блок 7 обработки и индикации, ВТП содержит кор 45пус 8 с входным и выходным патрубками 9 и 10, возбуждающую катушку 11индуктивности, корпус 12 из немагнитного диэлектрического материала, Ферритовый экран 13, предотвращающийрассеяние магнитного поля возбуждающей катушки 11, расположенной по периметру корпуса 12. В последнем выполнены параллельные каналы 14, вокруг которых расположены пары измерительных катушек 15 индуктивности,каждая из которых состоит из двухаксиально расположенных и встречнопоследовательно включенных катушек,Пары измерительных катушек соединеныпоследовательно и подключены к усилителю 3 через блок 4 управляемых ключей. Выход усилителя 3 соединен самплитудным детектором 5, блок 6 измерения частоты импульсов включен между выходом амплитудного детектора 5и управляющим входом блока 4 управляемых ключей, Входы блока 7 обработкии индикации соединены с выходами высокочастотного генератора 1 напряжения, усилителя 3, блока 6 измерениячастоты импульсов и амплитудного детектора 5,Вихретоковое устройство контролязагрязнения жидкостей работает следующим образом.Для достижения оптимальных условий измерений в устройстве предусмотрены два режима работы. Первый режим - режим ориентировочного определения счетной концентрации металлических частиц в жидкости по частотеимпульсов на выходе амплитудного детектора 5 и подключения к усилителю 3 оптимального числа пар измерительных катушек 15. При включении устройства супарный сигнал от всех измерительных катушек 15 поступает наусилитель 3 и далее - на амплитудныйдетектор 5Продетектированные импульсы, возникающие при прохожденииметаллических частиц через измерительные катушки 15 ВТП, поступают наблок 6 измерения частоты импульсов.В блоке 6 измерения частоты импульсов производится подсчет количестваимпульсов, поступивших от всех измерительньж катушек 15 эа время, установленное для контроля режима, Есликоличество импульсов не превысит заранее установленное число, устройство автоматически переводится во второй режим и производит подсчет количества импульсов в течение времени,установленного для производства анализа. Если частота импульсов с измерительных катушек 15 вихретоковогопреобразователя 2 велика и измеренноеколичество импульсов за время контроля режима превысит заранее установленное число в блоке 6, по сигналус выхода этого блока происходит переключение ключей в блоке 4 управляе"мых ключей. При этом часть измерительных катушек 15 отключается отвхода усилителя 3 и производитсяциях, но при этом повьппается вероятность прохождения частиц вне измерительных катушек 15, что может привести к существекной погрешности определения числа частиц при малых концентрациях.Эксперименты показали, что для трубопровода диаметром 40 мм, в котором нужно обнаружить металлические частицы в жидкости диаметром более 60-100 мкм диаметр каждой измерительной катушки 15 должен составлять 3 мм, а всего ВТП должен содержать 180 пар измерительных катушек 15. В зависимости от концентрации частиц в жидкости к усилителю 3 подключается то или иное число измерительных катушек 15. Оптимальное число .пар включенных катушек 15 определялось с учетом, с одкои стороны, минимальной вероятности одновременного попадания в ВТП более, чем одной частицы, с другой стороны, минимальной вероятности прохождения .частиц вне подключенных измерительных катушек 15.ГраФик (фиг.З) показывает, что при контроле чистоты жидкости ниже 7 класса необходимо включать все 80 пар измерительных катушек, при контроле более грязных жидкостей не все, например, при контроле жидкости 7-10 класса чистоты олтималь" ным является включение 115 пар изме-; рительных катушек, а при контроле жидкости 13 класса чистоты нужна всего 1 пара измерительных катушек. В любом иэ этих случаев ВТП Фиксируют 5 - 25 частиц размером более 100 мкм при прохождения через него 100 см жидкости.Расширение динамического диапазо" на измеряемых счетных концентраций1в предлагаемом устройстве происходит за счет включекия оптимального числа измерительных катушек, что позволяет осуществлять измерения как при больших, так и при малых концентрациях частиц, При этом повышается точкость измерения размеров и счетной концентрации частиц за счет выбора относительно малого (по сравнению с прототипом) диаметра измерительных катушек.Формула изобретения Вихретоковое устройство для измере.ния размеров и концентрации металли 5 15220 повторный анализ частоты импульсов. Повторный анализ продолжается до тех пор, пока количество импульсов эа время, установленное для первого режима, не станет меньше или равно пред 5 варительно установленному числу. На каждой стадии контроля режима происходит отключение части измерительных катушек 15 до тех пор, пока не будет достигнуто оптимальное соотношение между числом измерительных катушек 15 и классом чистоты анализируемой жидкости (фиг.З).После срабатывания блока 4 управляемых ключей устройство автоматически переходит зо второй режим работы - режим раздельного определения размеров и счетной концентрации металлических неферромагнитных и фер ромагнитных частиц. На усилитель 3 поступает суммарный сигнал от тех измерительных катушек 5, которые подключены к нему блоком 4 управляемых ключей. Сигнал усиливается и поступа ет в блок 7 обработки и индикации, где происходит обработка сигнала, определение раздельного числа металлических и неферромагнитных и Ферромагнитных частиц разных размеров. 30Работа устройства в первом режиме основана на использовании зависимости среднего расстояния между частицами от класса чистоты жидкости, т.е. от числа частиц в определенном объеме жидкости (фиг,З). Чем вьппе35 номер класса чистоты, т.е, чем больше частиц в определенном объеме, тем меньше среднее расстояние между частицами, и, следовательно, 40 тем выше вероятность одновременного нахождения в ВТП более чем одной частицы, т.е, тем выше погрешность измерения счетной концентрации частиц. Суммарное сечение всех измери тельных каналов 14 должно быть не меньше сечекия входного патрубка 9 преобразователя 2, а диаметр каналов 14 должен соответствовать среднему расстоянию между частицами при максимальной измеряемой счетной концентрации загрязнений.Уменьшение контролируемого объема жидкости, проходящего через измерительные катушки 15, за счет уменьше- ния сечения позволяет увеличить среднее расстояние между частицами и тем самым повысить точность измерения числа частиц при больших концентра1522085 рМн А,юсс аслам миЬжюе Составитель И,Кесоянедактор Н.Горват Техред И.Ходанич Корректо Заказ 6952/40 Тираж 789 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям п113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 НТ ССС ательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 101 водствен ческих частиц в жидкости, содержащее последовательно. соединенные высокочастотный генератор, вихретоковый преобразователь, усилитель, амплитудный детектор и блок обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения и расширения диапазона измерения, оно снабжено блоком управляемых каочей и блоком измерения .частоты импульсов, вход которого соединен с выходом амплитудно" го детектора, а выход - с управляющим входом блока .управляемых ключей, внхретоковцй преобразователь выполненИ в виде немагннтного диэлектрическогокорпуса с п параллельными каналамндля контролируемой жидкости, возбуждяющей катушки индуктивности Охватывакюцей корпус так, что ее ось параллельна осям каналов, и и последовательно-согласно соединенных пар измерительных катушек индуктивности, 11 включенных в каждой паре последовательно-встречно и размещенных в пареаксиально, каждая пара измерительныхкатушек индуктивности охватывает соответствующий канал и соединена сусилителем через управляемый коммутатор.