Вихретоковый преобразователь

" , ", ";., чувствительных средств точной упрощение техн преобразовател ехнологии п ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт и Московский энергетический институт(56) Авторское свидетельство СССР Ф 987508, кл. 0 01 И 27/90, 1982.Авторское свидетельство СССР У 645072, кл. С 01 И 27/90, 1979, ( 54 ) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. Цель изобретения повышение чувствительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объектов. Это достигается за счет конструкции токопровода, Формирующего возбуждающее поле, повышение точности преобразователя за счет использования сбалансированных 8012986 элементов и наличиябалансировки, а таклогии изготовления я за счет использовани атных плат. Вихретоковыи преобразователь содержит токопровод в виде коаксиальной системы, вовнешнем проводнике 2 которой выполнены прорези,а центральный проводник 1выполнен в виде полого цилиндра спрорезями, и измерительную обмотку,выполненную на гибкой подложке в видесовокупности прямоугольных секций 13.При протекании токов по токопроводув контролируемом изделии возбуждаются продольные вихревые токи, имеющиемаксимумы под перемычками в внешнемпроводнике 2. При этом достигаетсямаксимально возможная нри возбуждении из внутренней полости глубинапроникновения вихревых токов и максимальная чувствительность к поперечным трещинам. 5 з,п. ф-лы, 5 ил.298636Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерений параметров и дефектоскопии полых электропроводящих объектов, например труб парогенераторов.Цель изобретения -повышение чувствительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объектов за счет использования массивно го токопровода и обеспечения высокой напряженности возбуждающего магнитного поля, повышение точности преобразователя за счет использования сба 40 45 50 55 лансированных чувствительных элементов и наличия средств точной балансировки, а также упрощение технологииизготовления преобразователя за счетиспользования технологии печатных плат,На фиг. 1 представлена конструкция вихретокового преобразователя;на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1;на фиг. 3 - измерительная обмотка,размещенная на гибкой подложке;нафиг. 4 - распределение магнитногополя преобразователя; на фиг. 5распределение возбужденных вихревыхтоковВихретоковый преобразователь состоит из токопровода, выполненногов виде коаксиальной системы, образованной центральным проводником 1 ивнешним проводником 2, замкнутогомагнитопровода 3 с возбуждающей обмоткой 4, охватывающего центральныйпроводник 1 токопровода, измерительной обмотки 5, выполненной на гибкойподложке 6 по технологии печатных.плат, стопорного винта 7 и дистанционирующих колец 8 и 9. Во внешнемпроводнике 2 токопровода выполненыпродольные прорези 10. В простейшемварианте центральный проводник 2может быть выполнен в виде сплошногоцилиндра. Однако для повышения чувствительности преобразователя рекомендуется выполнение центральногопроводника 1 токопровода на части егодлины, совпадающей с длиной прорезей1 О внешнего проводника 2 токопровода,в виде полого цилиндра с прорезями11, расположенными под перемычками 12 внешнего проводникатокопровода. Для повьппения точности балансировки преобразователя центральныйпроводниктокопровода рекомендуется выполнять с возможностью угловых перемещений для чего внутреннийпроводник 1 и внешний проводник 2токопровода соединяются на своихплоских торцах резьбовыми соединениями и Фиксируются один относительно другого стопорным винтом 7. Измерительная обмотка 5 состоит иэ совокупности прямоугольных секций 13.Последние,предназначенные для регистрации воздействия дефектов сплошности, образуют первую группу секций.Они размещаются на одной сторонегибкой подложки 6 и располагаютсясимметрично относительно двух соседних прорезей 1 О или двух соседнихперемычек 12, Прямоугольные секции13, предназначенные для измеренияэлектрофизических параметров контролируемого объекта, образуют вторуюгруппу секций, Они размещены на другой стороне гибкой подложки 6 и смещены относительно измерительных обмоток первой группы по угловой координате.При выполнении прорезей 10 и перемычек 12 одинаковыми по ширине прямоугольные секции 13 второй группы размещаются симметрично относительнокрая соответствующей перемычки 12.30Если ширина С,о прорези 10 С ФС1 Огде С - ширина перемычки, то осьпрямоугольных секций 13 второй группы смещается пропорционально отношению С д Й в сторону элемента с1 б 1235 большей шириной. Развертка боковой поверхности внешнего проводника 2 с размещенной на нем измерительной обмоткой 5 соответствует случаю прорезей 10 и перемычек 12 одинаковой ширины, Для наглядности на половине развертки показаны прямоугольные секции 13 только первой группы, а на второй - только прямоугольные секции 13 второй группы,Рекомендуется для более равномерного распределения гибкой подложки 6 на поверхности внешнего проводника 2 заполнять прорези 1 О диэлектрическими вставками (не показаны) с кривизной боковой поверхности внешнего проводника 2. Возможно также использование диэлектрической оправки (не показана) между гибкой подложкой 6 и боковой поверхностью внешнего проводника 2. Кроме того, рекомендуется защита внешней поверхности витков прямо 1298636угольных секций 13 с помощью изолирующих покрытий,Вихретоковый преобразователь работает следующим образом.Возбуждающая обмотка 4 запитывается от источника переменного тока (непоказан), при этом в замкнутом магнитопроводе 3 создается переменныймагнитный поток, сцепленный с электрически замкнутым контуром, образованным токопроводом. В результатев нем возбуждается переменный ток,имеющий в центральном проводнике 1одно направление, во внешнем проводнике 2 - другое направление, Благодаря наличию продольных прорезей 10во внешнем проводнике 2, напряженность магнитного поля отлична от нуля за внешней боковой поверхностьютокопровода. Распределение магнитного поля Н для вихретокового преобразователя с центарльным проводникомпоказано в виде сплошного стержня,Магнитное поле Н (фиг. 4) в зонепродольных прорезей 10 имеет в основном радиальную составляющую Н , а вя 1зоне перемычек 12 - в основном угловую составляющую Н.При размещении вихретокового преобразователя в полости контролируемого объекта в последнем возбуждаютсявихревые токи (фиг. 5). Совокупностьтоков одного направления концентрируется под перемычками 12 и соответствует их числу, Под прорезями 10 35вихревые токи имеют другое направление и их плотность имеет меньшуювеличину, При выполнении центрального проводника 1 на части его длиныв виде полого цилиндра с продольными 40прорезями 11 распределение магнитного поля зависит от параметров и положения центрального проводника 1, Помере приближения перемычек центрального проводника 1 к продольным проре эям внешнего проводника 2 распределения магнитного поля над перемычками12 и продольными прорезями 1 О приближаются друг к другу. Соответственноувеличивается плотность вихревых токов: в большей степени под продольными прорезями 10, в меньшей - подперемычками 12. Вместе с тем плотность тока под перемычками 12 остается большей. 55Прямоугольные секции 13 измерительной обмотки находятся под воздействием магнитного поля, созданного токам токопровода и вихревыми токами, Результирующее магнитное поле имеет для этих секций магнитные нейтрали, т.е, плоскости, при совмещении которых с осью соответствующей прямоугольной секции 13 напряжение на выходах последней равно нулю. Магнитные нейтрали соответствуют плоскостям, симметрично расположенным относительно перемычек 12 или продольных прорезей 10. Поэтому напряжение на выводах соответствующей измерительной секции возникает лишь при нарушении симметрии в распределении вихревых токов, что имеет место при взаимодействии с дефектами сплошности, Следовательно, прямоугольные секции 13, размещенные описанным образом и входящие в первую группу секций, целесообразно испольэовать для дефектоскопии.При этом пороговая чувствительность преобразователя к дефектам тем выше, чем ниже уровень начальный уровень напряжения, наведенный на прямоугольные секции 13 первой группы из-за магнитной асимметрии. Снизить этот уровень можно за счет симметрирования магнитного поляЭто достигается путем перемещения гибкой подложки 6 относительно внешнего проводника 2 (грубая балансировка) и путем вращения центрального проводника 1 относительно внешнего проводника 2 (точная балансировка), С целью снижения числа коммутируемых каналов, подключаемых к прямоугольным секциям 13, целесообразно соединение их выводов непосредственно на гибкой подложке 6.Конкретная схема соединения, например, последовательно-согласная или чередующаяся последовательно встречная, определяется особенностями решаемой задачи дефектоскопии.Секции 13 измерительной обмотки 5, входящие во вторую группу, находятся под воздействием вихревых токов, пропорциональным электрофизическим свойствам и толщине контролируемого объекта, а также зазору между преобразователем и контролируемым объектом, Следовательно, они могут быть использованы для измерения этих параметров.Особенность преобразователя состоит в том, что возбужденные вихревые токи в зоне контроля направлены5 1298636б тз вдоль оси. Это обеспечивает выявление поперечных трещин, плохо выявляемых проходными вихретоковыми преобразователями. Кроме того, преобразователь обеспечивает подавление влия ния элементов крепления труб (например, трубных решеток в парогенераторе) на результаты дефектоскопии, так ,как трубная решетка не нарушает круговой симметрии и, следовательно не смещает магнитные нейтрали преобразователя. Ф о р м у л а и э о б,р е т е н и я15 1, Вихретоковый преобразователь, содержащий измерительную обмотку, токопровод, выполненный в виде коаксиальной системы с одним плоским торцом, и замкнутый ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой, охватывающий центральный проводник токопровода, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувст 25 вительности при контроле внутренней поверхности полых цилиндрических объектов, во внешнем провоцнике токо- провода выполнены продольные прорези, второй торец токопровода выполнен плоским, а измерительная обмотка размещена на внешней боковой поверхности токопровода. 2, Преобразователь по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с це лью упрощения технологии изготовления преобразователя, измерительная обмотка выполнена на гибкой подложке по технологии печатных плат,а гибкая подложка размещена на поверхности токопровода установочно-подвижно.3. Преобразователь по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что измерительная обмотка выполнена в ,виде сОвокупности прямоугольных секций, симметрично расположенных относительно двух соседних прорезей или двух соседних перемычек внешнего проводника токопровода.4, Преобразователь по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что измерительная обмотка выполнена в виде двух групп прямоугольных секций, размещенных на противоположных поверхностях гибкой подложки, а секции одной группы смещены относительно секций второй группы по угловой координате токопровода.5. Преобразователь по пп. 1-4, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что центральный проводник токопровода на части его длины, совпадающей с длиной прорезей внешнего проводника токопровода, выполнен в виде полого цилиндра с прорезями, расположенными под перемычками внешнего проводника токопровода и симметрично относительно прорезей последнего.6. Преобразователь по пп, 1-5, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, центральный проводник токопровода выполнен с возможностью угловых перемещений вокруг своей оси.1298636 Фиг.5оставитель И. Кесоянехред Г.Ходанич Редактор М, Блан рректор М. Шар каз 881 Тираж 777И Государственного кделам изобретений и5, Москва, Ж, Рауш Подписноитета СССР НИ ткрытиикая наб., д. 13 Проектная, 4 зводственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгор