Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов и устройство для его осуществления

)5 001 В 700 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ И БРЕТЕНИ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ моого бретитут имА, К. ЛегКОНТРОВАЛОВ И . ЕСТВЛЕ Н тс) Изобретение отн тв ФаИзобретение относится к измеритель- Известное устройство для измерения ной технике и может быть использовано для перемещений содержит генератор переконтроляосевыхперемещений,относитель- менного тока, связанный с его выходом а ных и абсолютных расширений, сдвигов,ва-: трансформаторный вихретоковый преобра- с . лов роторов, цилиндров турбин, компрес- зователь с распределенными в пространст- у соров и насосов, имеющих помимо осевых ве обмотки, одна иэ которых возбуждающая перемещений значительные мешающие ра-. прямоугольная рамка, а две пары - измеридиальные смещения,тельные включены попарно последовательно - встречно, связанные с указаннымиИзвестен способ контроля осевых пере- парами обмоток два канала обработки сиг- -ь мещений, при котором на контролируемый налов с амплитудными детекторами на вховал воздействуют переменнйм магнитным де и сумматором на выходах обоих каналов,еааЬ полем прямоугольной катушкой, выделяют Недостаток известного способа и устсигналы взаимодействия этого поля с ука- ройства заключается в том, что они уменьзанным валом пространственно-разнесен- шают только аддитивную составляющую ными двумя парами в виде прямоугольных " погрешности измеренйя от воздействия треугольников измерительных катушек, внешних помех. Однако при радиальных суммируют эти сигналы и по результатам - смещениях объектов контроля возникает суммирования определяют осевое переме- также и мультипликативная составляющая щение вала, погрешности, зависящая от изменения(56) Авторское свидетельство СССМ 898258, кл. О 01 В 7/00, 1980.Авторское свидетельство СССМ 1483245, кл, 6 01 В 7/00, 1987(54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГОЛЯ ОСЕВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙУСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩ электромагнитного контроля изделий и жет быть использовано для вихретоков контроля перемещения валов, Цель изо тения - повышение точности за счет формирования дополнительного сигнала из сигналов многообмоточного вихретокового преобразователя для корректировки суммирования этих сигналов. Обмотки указанного преобразователя выполнены в виде прямоугольника и индуктивно связанных с ним прямоугольных треугольников, Генератор переменного тока связан с прямоугольной обмоткой, а остальные обмотки попарно подключены к сумматорам, На один из них сигнал подается через управляемый дополнительным сигналом усилитель. 1 э. и. ф-лы, 1 ил,электрофизических па раметров объекта контроля и его размеров, например, вследствие изменения температуры.Цель изобретения - повышение точности контроля осевых перемещений валов эа счет отстройки от аддитивной и мультипликативной составляющих внешних помех,Поставленная цель достигается тем, чтов способе вихретокового контроля осевыхперемещений валов, включающем воздей-. 10ствие на контролируемый вал переменным полем прямоугольной катушки, выделение сигналов взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек,суммирование этих сигналов, формируют дополнительный сигнал; пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых сдвух пар измерительных катушек и используют этот сигнал для коррекции указанного суммирования,Поставленная цель достигается также тем, что устройство для измерения перемещений, содержащее генератор тока, связанный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна из которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары - измерительные включены попарно последовательно-встречно, связанные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов с амплитудными детекторами на входе и сумматоромна выходах обоих каналов, снабжено масштабным усилителем, включенным в один из каналов между амплитудным детектором и входом сумматора, регулируемым усилителем, включенным в другой канал между амплитудным детектором и другим входом сумматора, включенным на его выходе блоком управления, Выход блока управления связан с управляющим входом регулируемого усилителя, а каждая пара измерительных обмоток выполнена в виде оппозитно установленных гипотенузами с заданным интервалом прямоугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей прямоугольной рамки,На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля осевых перемеще-. ний валовУстройство содержит генератор 1 высокой частоты, подключенный к генераторной катушке 2 прямоугольной формы, четыре измерительные катушки 3-6 в виде прямоугольных треугольников, соединенные попарно-встречно, расположенные в параллельных плоскостях, и подключенные к входам двух детекторов 7 и 8, Один из катетов 1520 25 304045 50 55 катушки 3 совпадает с меньшей сторонойгенераторной катушки 2. Гипотенузы катушек 3 и 4, а также 5 и 6 совпадают. Катеткатушки 6 совпадает с другой меньшей стороной катушки 2. Длина катетовкатушек 3,4, 5, 6 параллельных большей стороне катушки 1, меньше длины этой стороны.Катушки 5 и 6 смещены относительнокатушек 3 и 4 в плоскости генераторнойкатушки на расстояние АКроме того, устройство содержит регулируемый усилитель, вход которого соединен с выходом одного из детекторов,масштабный усилитель 10, вход которого соединен с выходом другого детектора, сумматор 11, входы которого соединены свыходами масштабного усилителя и регулируемого усилителя, блок 12 управления,включенный между выходом сумматора иуправляющим входом усилителя с регулируемым коэффициентом усиления. Объект 13кОнтроля расположен под катушками,Способ вихретокового контроля осевыхперемещений валов реализуется следующим образом,В зоне контроля возбуждается электромагнитное поле с помощью возбуждающей.катушки 1 прямоугольной формы, Вторичное поле вихревых токов, наводимых в контролируемом валу 13 возбуждающейкатушкой 2, регистрируют четырьмя одинаковыми измерительными катушками 3 - 6,Напряжения измерительных катушек Оз, О 4,О 5, О 6 линейно зависят от измеряемого осевого перемещения вала Оз=А+Вх,Оа=А+В(1+х), О 5=А+В(х- ф Об=А+В 1(1+ Ь) - х,где А и В - коэффициенты функции преобразования измеряемого перемещения вэлектрический сигнал; 1 - длина одной изсторон катушек; Ь - величина смещения катушек 5 и 6 в плоскости катушки 1 относительно катушек 3 и 4. Для реализациилинейной функции преобразования измеря- .емого осевого перемещения вала в электрический сигнал измерительные катушкивыполнены в виде прямоугольных треугольников. Коэффициенты А и В зависят от радиальных смещений вала, его геометрических размеров и электрофизических параметров, Если сформировать сигналы Оз 4 иО 56, пропорциональные разностям напряжений первой пары 3, 4 и второй пары 5, 6измерительных катушек, Оз 4=Оз-О 4=В(2 х);О 5 б=О 5-Об=В(2 х- ф то эти сигналы ОЗ 4, О 56не будут зависеть от коэффициента А. Контроль осевого перемещения вала ведут не непосредственно по значениям ОЗ 4 или О 56, а формируют дополнительный тре1753251 036=034 056=2 В А тий сигнал 036, пропорциональный разности сигналов 034 и 056: 5Сигнал 036 несет информацию о коэффициенте В, определяющем мультипликативную составляющую погрешности измерения и в сильной степени зависящем от мешающих факторов (радиальных сме щений, изменений параметров контролируемого вала), Следовательно, сигнал 036 можно использовать для коррекции.сигналов 034 или 056, несущих информацию о контролируемом перемещении, ипрактиче ски полностью исключить мультипликативную составляющую погрешности от указанных мешающих факторов в разностных напряжениях 034, 056: 20034 =2 - (2 х -): 056 - 2 у(2 х 2 Ь)036, 036 Устройство работает следующим образом, 25С генератора 1 переменное напряжение подается на генераторную катушку 2 вихретокового преобразователя, Генераторнэя катушка имеет прямоугольную форму. Напряжения 034, 056 с измерительных 30 катушек 3 и 4, 5 т б, включенных последовательно-встречно, поступают на вход детекторов 7 и 8 Продетектированное напряжение 056, пропорциональное разностям напряжений катушек 5 и 6, поступает 35 на вход регулируемого усилителя 9, Напряжение 034 с выхода детектора 8., пропорциональное разности напряжений измерительных катушек 3 и 4, поступает на вход масштабного усилителя 10. Н а и ря жен ие с 40 выхода усилителя 10 подается на один из входов сумматора 11, на другой вход которого подается сигнал с выхода усилителя 9 с регулируемым коэффициентом усиления. В сумматоре 11 формируется напряжение 45 036, пропорциональное разности напряжений 034 и 056: 036=034 056Это напряжение подается через устройство 12 управления на управляющий вход регулируемого усилителя 9, Выходной сиг нал устройства снимается с выхода усилителя 9. Формула изобретения 1, Способ вихретокового контроля осевых перемещений валов, заключающийся в том, что нэ контролируемый вал воздействуют переменным полем прямоугольной катушки, выделяют сигналй взаимодействия этого поля с указанным валом пространственно разнесенными двумя парами в виде прямоугольных треугольников измерительных катушек, суммируют эти сигналы и по результату суммирования определяют осевое перемещение вала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, формируют дополнительный сигнал, пропорциональный разности двух сигналов, снимаемых с двух пар измерительных катушек, и используют этот сигнал для коррекции указанного суммирования,2. Устройство для вихретокового контроля осевых, перемещений валов, содержащее генератор переменного тока, связанный с его выходом трансформаторный вихретоковый преобразователь с распределенными в пространстве обмотками, одна из которых возбуждающая прямоугольная рамка, а две пары - измеритель- ные - включены попарно последовательно встречно, связанные с указанными парами обмоток два канала обработки сигналов а амплитудными детекторами на входе и сумматором на выходах обоих каналов, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено масштабным усилителем, включенным в один из каналов между амплитудным детектором и входом сумматора, включенным в другой канал регулируемым усилителем между амплитудным детектором и другим входом сумматора, включенным на его выходе блоком управления, выход которого связан с управляющим входом. регулируемого усилителя, а каждая пара измерительных обмоток выполнена в виде оппозитно установленных гипотенузами с заданным интервалом прямоугольных треугольников, катеты которых параллельны сторонам возбуждающей прямоугольной рамки,1753251 Составитель А,ПолулехРедактор О,Головач Техред М.Моргентал Коррек Папп Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина аз 2758 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5