Накладной вихретоковой преобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Св С 01 И 2 о со СССРРЫТЬ САНИЕ . ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ 15С. Бакунов ьский инст(54)(ОБРАЗОразмещкоаксии измдающии включ ХРЕТОКОВОЙ ПРЕщий стержень сркасом, две пары- возбуждающейоторых возбужорцах каркасаельно согласно,НОЙ В содерж нем к бмоток й, иэ ны на иным льных ит азм ен оследо Фаад ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТ ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНЬФ И(56) 1. Приборы дляконтроля материаловвочник под ред. В.ВИ., "Машиностроение2. Автдрское свУ 559104, кл, С 01(прототип)801151879 а измерительные - последовательно встречно, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток одной пары отличаются от средних радиусов соответствующих обмоток другой пары в и раз, где ,в 1, количество витков возбуждающейи измерительной обмоток меньшего диаметра в % раз больше количества витков соответствующих обмоток большего диаметра, отношение средних радиусов обмоток в каждой паре выбирают равным 3-4, каркас выполнен состав-, ным из двух частей, установленных на Ж стержне с двух его сторон с возможностью перемещения. вдоль оси стержня, измерительные обмотки размещены на стержне, а расстояние от центров обмоток до торцов каркаса равно полови - ,не среднего геометрического среднихМаей радиусов каждой пары обмоток.1 11518Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения неметаллических5 покрытий на металлической основе.В существующих приборах для контроля толщины неметаллических покрытий на металлической основе используются как параметрические, так и трансформаторные накладные вихретоковые преобразователи. При этом вторичные обмотки трансформаторных преобразователей обычно наматывают непосредственно поверх первичных 13.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является накладной вихретоковой преобразователь, содержащий стержень с размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных обмоток возбуждения и измерительной, из которых возбуждающие размещены на торцах каркаса и включены последовательно согласно, а измерительные - последовательно встречно 2 1.25Близкое расположение возбуждающбй и измерительной обмоток преобразователя хотя и обеспечивает высокую чувствительность к измеряемой величине, однако создает большую нелинейность30 выходной зависимости вихретоковых толщиномеров, работающих на амплитудном способе выделения информации (Ь=К 1 иО 8), где Ь - толщина покрытия; К - коэффициент пропорциональ ности;0- амплитуда вносимого напряжения) и обладает относительно узким диапазоном измерений, Кроме того, такой преобразователь имеет большую величину начального напряже ния на измерительной обмотке, что отрицательно сказывается на стабильности его работы. Это существенно снижает точность измерений и создает известные трудности при использова нии таких преобразователей в цифровых измерительных приборах. Использование известного вихретокового преобразователя дает существенную погрешность измерений при вариациях 50 удельной электрической проводимости материала основы.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений. 55Поставленная цель достигается тем, что в накладном вихретоковом преобразователе, содержащем стержень с 79 1размещенным на нем каркасом, две пары коаксиальных.обмоток - возбуждающей и измерительной, из которых возбуждающие размещены на торцах каркаса и включены последовательно согласно, а измерительные - последова - тельно встречно, средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток одной пары отличаются от средних радиусов соответствующих обмоток другой в п раз, где и)1, количество витков возбуждающей и измерительной обмоток меньшего диаметра в ри раз больше количества витков соответствующих обмоток большего диаметра, отношение средних радиусов обмоток в каждой паре выбирают равным 3-4, каркас выполнен составным из двух частей, установленных на стержне с двух его сторон с возможностью перемещения вдоль оси стержня, измерительные обмотки размещены на стерж - не, а расстояние от центров обмоток до торцов каркаса равно половине среднего геометрического средних радиусов каждой пары обмоток.На фиг, 1 представлен накладной вихретоковой преобразователь.На фиг. 2 приведены градуировочные характеристики преобразователей - зависимости логарифма амплитуды вно111 гг 2 симого напряжения 1 и 11)ен от 11:относительного расстояния от центров обмоток до электропроводящей поверхности при различных значениях =Н 12 ргде Ь 1 и Ь 2 - расстояния от центровкаждой пары обмоток досоответствующего торца;К и К - средние радиусы возбуж 1 2дающей и измерительнойобмоток в каждой паре.На фиг, 3 приведены зависимости амплитуды вносимого напряжения Уен От ОбабЩЕННОГО ПаРаМЕтРа ба= 1 йааеа,б где ы - круговая частота тока возбуждения;м. - магнитная постоянная;- удельная электрическая проводимость основы.Накладной вихретоковой преобразователь содержит стержень 1 с размещенным на нем каркасом, состоящим из двух подвижных частей 2 и 3, две пары коаксиальных обмоток, из которых возбуждающие 4 и 5 расположены на частях 2 и 3 каркаса соответственно н1151879 включены последовательно согласно, а измерительные обмотки 6 и 7 расположены на стержне 1 н включены последовательно встречно. Средние радиусы возбуждающей и измерительной обмоток 4 и 6 одной пары отличаются от средних радиусов соответствующих обмоток 5 и 7 другой пары в и раз, где п)1 р количество. витков возбуждающей и измерительной обмоток 5 и 7 меньшего диаметра в 1 п раз больше количества витков соответствующих обмоток 4 и 6 большего диаметра, .отношение средних радиусов обмоток 4 и 6, 5 и 7 в каждой паре выбирают равнин 3-4, расстояние от центров обмоток 4, 6 и 5, 7 до соответствующих торцов равно половине среднего геометрического средних радиусов каждой пары обмоток 4, 6 и 5, 7. Преобразователь содержит также стопорный винт 8 и механизм 9 перемещения.Преобразователь работает следующим образом. 5 10 15 40 чениями параметра у (фиг. 2) показа 45 50 При настройке преобразователя с помощью стопорного винта 8 фиксируют часть каркаса 3 относительно стержня 1 так, чтобы плоскости обмоток 5 и 7 совпадали. С помощью механизма 9 перемещения, в качестве которого, например, может использоваться специальный винт, перемещаемый по резьбе стержня 1, перемещают в некоторых пределах вдоль продольной оси преобразователя часть каркаса 2 с обмоткой 4. Это дает возможность дополнительно скомпенсировать начальное напряжение преобразователя, причем такое устройство позволяет сделать это намного быстрее и проще, чем, напримерр подбор количества витков в обмотках и обеспечивает более высокую стабильность величины остаточного напряжения раскомпеисации, чем, например, использование электронных компенсаторов.При измерении толщины покрытия преобразователь устанавливается одним из рабочих торцов иа контролируемое изделие (не показано). Выбор нужного рабочего торца определяется ожидаемой толщиной покрытия: для больших толщин на изделие устанавливают торец с обмотками 4 и 6 большего диаметра. По возбуждакнцнм обмоткам 4 и 5 преобразователя пропускают переменный ток, с помощью которого в металлической основе иэделия воэбуждают вихревые токи. Интенсивность вихревых токов зависит от расстояния от торца преобразователя до основы, т.е. от толщины неметаллического покрытия. В свою очередь вихревые токи наводят ЭДС в измерительной обмотке 6 или 7 преобразователя, расположенного вблизи изделия. За счет этого на выходе преобразователя появляется разбаланс напряжения, и величина его тем больше, чем меньше толщина неметаллического покрытия.Градуировочные характеристики на фиг, 2 показывают, что максимальной чувствительностью по амплитуде к измеряемой величине, которая характеризуется параметром Ь , обладают преобразователи с величиной= 1,Однако, характеристика при этом получается существенно нелинейной, чтоне может не сказаться на точностиизмерений. Увеличение параметра у приводит к появлению линейного участка на градуировочной характеристике,что крайне желательно при создании цифровых толщиномеров. На фиг. 2 видно, что длина линейного участка увеличивается с ростомЭ, Это позволяет повысить точностьизмерений, но с другой стороны, происходит снижение чувствительностипреобразователя к толщине покрытияи, следовательно, уменьшается отношение напряжений сигнала и помехи навыходе преобразователя, что уже может привести к росту погрешности измерений при больших величинах параметра , Экспериментальные исследования преобразователей с разными знали, что минимальную погрешность измерений можно получить при величинаху=З. Из кривых на фиг. 2 видно,что наилучшие условия измерения толщины неметаллических покрытий обеспечиваются при изменении параметра Ьот 1 до 3, т.е. при изменении толщиныпокрытия до величины эквивалентногорадиуса преобразователя К=1 К 1 К прирасстоянии от центра его обмоток доторца, равном О, 5 Й, а а. Одним из основных источников погрешности измерений толщины неметаллических покрытий на металлической основе является изменение удельной электрической проводимости материала основы. Из приведенных на фиг. 3 за висимостей видно, что увеличение йа- раметратакже приводит к улучшению отстройки от изменений указанного фактора, что также существенно повышает точность измерений.По сравнению с известными преобразователями, использование предлагаемого преобразователя при п=З позволя 1879 бет расширить диапазон измерений толщины покрытий в 4 раза. При этом погрешность, вносимая удельной электрической проводимостью основы, снижает ся в 3 раза.Таким образом, изобретение позволяет повысить точность и расширить диапазон измерений.