RU40497U1 - Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя - Google Patents

Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя Download PDF

Info

Publication number
RU40497U1
RU40497U1 RU2004107352/22U RU2004107352U RU40497U1 RU 40497 U1 RU40497 U1 RU 40497U1 RU 2004107352/22 U RU2004107352/22 U RU 2004107352/22U RU 2004107352 U RU2004107352 U RU 2004107352U RU 40497 U1 RU40497 U1 RU 40497U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
excitation coil
ferromagnetic core
receiving coils
length
diameter
Prior art date
Application number
RU2004107352/22U
Other languages
English (en)
Inventor
А.А. Литвиненко
Original Assignee
Машковцев Владимир Викторович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Машковцев Владимир Викторович filed Critical Машковцев Владимир Викторович
Priority to RU2004107352/22U priority Critical patent/RU40497U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU40497U1 publication Critical patent/RU40497U1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Abstract

Суть полезной модели: В индукционном измерительном преобразователе для металлоискателя, содержащем катушку возбуждения с ферромагнитным сердечником и, по крайней мере, пару включенных встречно последовательно соосных приемных катушек, ферромагнитный сердечник состоит из двух частей, с зазором между ними, приемные катушки установлены коаксиально на катушке возбуждения с возможностью перемещения и фиксации на ней, а длина ферромагнитного сердечника превышает ее диаметр. При этом: - диаметр каждой приемной катушки превышает ее длину; - длина ферромагнитного сердечника превышает диаметр катушки возбуждения более чем в 10 раз; - приемные катушки зафиксированы на катушке возбуждения в точках, максимальной чувствительности преобразователя; - величина зазора не превышает двух диаметров катушки возбуждения.

Description

Полезная модель относится к средствам обнаружения скрытых объектов из диамагнитных, парамагнитных и ферромагнитных материалов и непосредственно касается индукционных измерительных преобразователей для металлоискателей, используемых в магнитометрии, геологоразведке, археологии, при досмотре людей, проносящих через зону контроля скрытые металлические объекты, трассировании скрытых коммуникаций.
Известен индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя, включающий катушку возбуждения, пару включенных встречно-последовательно соосных приемных катушек, симметрично расположенных своими центральными осями в плоскости, перпендикулярной к центральной оси катушки возбуждения (см. решение о выдаче патента по заявке СССР, №4796455 от 01 марта 1990 г.), причем приемные катушки по всей их длине расположены в пределах внутреннего контура катушки возбуждения.
Такой индукционный преобразователь обладает повышенной помехоустойчивостью, однако, как показали экспериментальные исследования, его выходной сигнал резко изменяется в пределах контура катушки возбуждения в зависимости от положения искомого объекта относительно ее центральной оси, а именно инвертируется (изменяет знак) уже на небольших расстояниях от этой оси.
Вследствие этого на практике, когда при поиске обычно неизвестно положение искомого объекта относительно центра измерительного преобразователя, идентификация материала искомого объекта (например, черный или цветной металл) значительно затрудняется и приобретает определенность лишь в центральной зоне с радиусом, составляющим примерно 1/3...1/2 от радиуса или расстояния от центральной оси до
контура катушки возбуждения. Эффективная зона обнаружения составляет в таком случае лишь 0,1-0,2 от площади, охватываемой контуром катушки возбуждения. С учетом реального порога чувствительности, обусловленного остаточным уровнем помех и соотношением сигнал/помеха, эффективная зона обнаружения еще более сужается.
Наиболее близким к заявляемому является индукционный преобразователь, содержащий катушку возбуждения с ферромагнитным сердечником и, по крайней мере, пару включенных встречно последовательно соосных приемных катушек, расположенных также соосно центральной оси катушки возбуждения. Приемные катушки укреплены на концах тонкой трубке из нержавеющей стали, установленной в сердечнике катушки возбуждения, коаксиально последнему и отстоят от катушки возбуждения на расстоянии, превышающем ее длину (Журнал "Медицинская техника", №1, 1992 г., с.42-43).
Индукционный преобразователь работает с металлоискателем известного типа (Патент РФ №1827197), включающим генератор переменного тока, первый выход которого соединен с катушкой возбуждения. Выход двух приемных катушек, включенных градиентометрически, подключен через последовательно соединенные усилитель переменного напряжения, синхронный детектор и усилитель постоянного тока к стрелочному индикатору. Второй выход генератора переменного тока соединен со входом фазовращателя, выход которого подключен к управляющему входу синхронного детектора. Металлоискатель содержит также переключатель параллельно соединенный первым и вторым контактами с регулировочным элементом фазовращателя, предварительно разделенным на две последовательно соединенные части, и соединение этих частей регулировочного элемента подсоединено к третьему контакту переключателя.
Однако, такой индукционный измерительный преобразователь обладает недостаточной чувствительностью.
Известному индукционному преобразователю соответствует график изменения магнитного поля под воздействием объекта (фиг.1), измеряемого этим преобразователем в местах расположения приемных катушек.
Ферромагнитный сердечник отстоит от приемных катушек на расстояние, определяемое длиной тонкой трубки, и используется в известной конструкции лишь для увеличения поля катушки возбуждения.
Объект намагничивается катушкой возбуждения, вследствие чего в нем возникает наведенный магнитный момент Р, поле рассеяния от которого по оси индукционного измерительного преобразователя изменяется по закону
где
r - расстояние от объекта (В.В.Никольский, Теория электромагнитного поля, "Высшая школа", 1964 г.).
Как видно из графика (фиг.1), полезный сигнал этого индукционного преобразователя определяется из соотношения
E=a·(H1-H2), где
а - коэффициент преобразования для данного индукционного измерительного преобразователя.
Указанное расположение приемных катушек относительно ферромагнитного сердечника не позволяет использовать его для увеличения полезного сигнала, обеспечивающего повышение чувствительности.
Непосредственное же снабжение приемных катушек ферромагнитными сердечниками в условиях воздействии на них постоянным неоднородным магнитным полем приведет к неодинаковому изменению их начальной магнитной проницаемости, то есть к разбалансу этих катушек (ложный сигнал), что потребует постоянной компенсации.
С учетом изложенного задача полезной модели состоит в увеличении чувствительности индукционного измерительного преобразователя к измерению градиентов магнитного поля объекта обнаружения при снижении его габаритов.
Поставленная задача решается тем, что в индукционном измерительном преобразователе для металлоискателя, содержащем катушку возбуждения с ферромагнитным сердечником и, по крайней мере, пару включенных градиентометрически соосных приемных катушек, ферромагнитный сердечник состоит из двух частей, с зазором между ними, приемные катушки установлены коаксиально на катушке возбуждения, с возможностью перемещения и фиксации на ней, а длина ферромагнитного сердечника превышает диаметр катушки возбуждения.
При этом:
- диаметр каждой приемной катушки превышает ее длину;
- длина ферромагнитного сердечника превышает диаметр катушки возбуждения более чем в 10 раз;
- приемные катушки зафиксированы на катушке возбуждения в точках, максимальной чувствительности преобразователя к градиенту поля рассеяния объекта;
- величина зазора не превышает двух диаметров катушки возбуждения.
Расположение приемных катушек на катушке возбуждения с возможностью перемещения по ней позволяет предварительно определить точки максимальной чувствительности к градиенту поля рассеяния объекта для данного индукционного преобразователя с последующей фиксацией приемных катушек в этих точках.
Поскольку ферромагнитный сердечник находится внутри катушки возбуждения, он принудительно перемагничивается, что исключает возможность разбаланса приемных катушек, и при расположении последних в местах максимальной чувствительности можно увеличить сигнал не менее, чем в 10 раз.
Выполнение сердечника с длиной, превышающей диаметр катушки возбуждения более чем в 10 раз также позволяет усилить магнитное поле, что повышает точность обнаружения.
Как видно из графиков (фиг.2 и 3) в случае расположения приемных катушек на катушке возбуждения с ферромагнитным сердечником в точках максимальной чувствительности, которые для данного индукционного преобразователя могут быть рассчитаны по методике (В.В.Дякин, В.А. Садовский "Дефектоскопия", №4, 1999 г., с.47-55) или определены экспериментально, (причем практические результаты превышают расчетные из-за нелинейных свойств ферромагнитного материала сердечника), характер зависимости резко изменяется на протяжении сердечника и в сравнении прототипом полезный сигнал будет равен Е'=а·(H12).
Расчеты и эксперименты показывают, что полезный сигнал Е' не менее чем на порядок превышает полезный сигнал Е известного измерительного индукционного преобразователя.
На фиг.1 представлен график изменения магнитного поля от объекта, для известного индукционного измерительного преобразователя;
на фиг.2 - тоже для заявляемого индукционного измерительного преобразователя;
на фиг.3 представлен фрагмент графика фиг.2, соответствующий длине ферромагнитного сердечника;
на фиг.4 - фрагмент, иллюстрирующий изменение силовых линий магнитного поля заявляемого индукционного измерительного преобразователя под воздействием объекта;
на фиг.5 представлен заявляемый индукционный измерительный преобразователь в разрезе;
на фиг.6 - блок-схема металлоискателя.
Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя содержит катушку 1 возбуждения и, по крайней мере, пару, включенных градиентометрически, соосных приемных катушек 2 и 3. Приемные катушки 2 и 3 установлены коаксиально на катушке 1 возбуждения с возможностью перемещения и фиксации на ней. Катушка 1 возбуждения снабжена
ферромагнитным сердечником 4, состоящим из двух частей, установленных с зазором 5 относительно друг относительно друга, причем катушка 1 возбуждения намотана равномерно по всей его длине. При этом длина общая ферромагнитного сердечника 4 превышает диаметр катушки 1 возбуждения (фиг.5).
При этом диаметр каждой из приемных катушек 2 и 3 превышает ее длину.
Длина ферромагнитного сердечника 4 превышает диаметр катушки 1 возбуждения более чем в 10 раз. Приемные катушки 2 и 3 могут быть зафиксированы на катушке 1 возбуждения в точках максимальной чувствительности преобразователя, которые определяются экспериментально.
Графики изменения магнитного поля от объекта 6 поиска для заявляемого индукционного измерительного преобразователя приведены на фиг.2, 3 и 4.
Индукционный преобразователь согласно изобретению работает с металлоискателем известного типа аналогичным металлоискателю прототипа (фиг.6). Выводы измерительных катушек, включенных встречно и последовательно, подключены к выводам переменного резистора 7, подвижный контакт которого через предварительный усилитель 8 подключен к входу синхронного детектора 9. Выход синхронного детектора 9 через усилитель 10 подключен к индикатору 11. Первый и второй выходы генератора 12 подключены к выводам катушки 1 возбуждения, а третий выход через управляемый фазовращатель 13 подключен к управляемому входу синхронного детектора 9.
Индукционный измерительный преобразователь в составе металоискателя работает следующим образом.
Предварительно измерительный преобразователь настраивают, для чего его помещают в однородное внешнее переменное магнитное поле и с помощью переменного резистора 7 устанавливают нулевой сигнал на выходе индикатора 11. Затем помещают металлический объект 6 на заданном
расстоянии от индукционного преобразователя по оси катушки 1 возбуждения и путем перемещения измерительных катушек 2 и 3 добиваются максимального сигнала на выходе индикатора 11. При определении точек максимальной чувствительности в однородном поле цикл повторяют. Измерительные катушки 2 и 3 закрепляют в этих точках L1 и L2 и тем самым производят настройку максимальной чувствительности измерительного преобразователя для заданного расстояния.
В процессе работы гармонический электрический сигнал генератора 12, преобразуется катушкой 1 возбуждения в переменное магнитное поле. Это поле воздействует на находящийся на определенном расстоянии в пределах контура катушки 1 возбуждения скрытый искомый объект 6, возбуждая в нем вихревые токи и соответствующее вторичное магнитное поле (поле переизлучения).
Вторичное магнитное поле наряду с полем катушки 1 возбуждения наводит в измерительных катушках 2 и 3 соответствующее переменное напряжение. Его величина, являющаяся выходным сигналом индукционного преобразователя, зависит при прочих равных условиях от величины, формы и материала искомого объекта 6 и места его нахождения, а фаза и соответствующий знак зависит от проводимости и магнитных свойств искомого объекта.
Выходной сигнал индукционного измерительного преобразователя через переменный резистор 7 поступает на вход предварительного усилителя 8 и далее на вход синхронного детектора 9. После синхронного детектирования сигнал усиливается усилителем постоянного тока 10 и подается на индикатор 11.
Таким образом, перемещая индукционный измерительный преобразователь можно найти расположение скрытого объекта 6 по максимуму выходного сигнала, поскольку в этот момент объект поиска будет расположен по оси катушки 1 возбуждения. По величине выходного сигнала можно ориентировочно судит о размерах скрытого объекта 8. Высокая
чувствительность индукционного преобразователя позволяет обнаруживать достаточно малые объекты 6 поиска.
Наличие управляемого фазовращателя позволяет работать в двух режимах. В режиме синфазного детектирования, когда компонента индуцированного магнитного момента, синфазная с намагничивающим полем, у ферромагнитного предмета меняет знак при возрастании частоты, а у неферромагнитного не меняет, можно определить материал объекта 5 поиска. В режиме квадратурного детектирования, когда квадратурная компонента магнитного момента всегда имеет один и тот же знак, как для ферромагнитного предмета, так и для неферромагнитного, можно точно определить местонахождение скрытого искомого объекта.

Claims (5)

1. Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя, содержащий катушку возбуждения с ферромагнитным сердечником и, по крайней мере, пару включенных встречно последовательно соосных приемных катушек, отличающийся тем, что ферромагнитный сердечник состоит из двух частей с зазором между ними, приемные катушки установлены коаксиально на катушке возбуждения с возможностью перемещения и фиксации на ней, а длина ферромагнитного сердечника превышает ее диаметр.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что диаметр каждой приемной катушки превышает ее длину.
3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что длина ферромагнитного сердечника превышает диаметр катушки возбуждения более чем в 10 раз.
4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что приемные катушки зафиксированы на катушке возбуждения в точках максимальной чувствительности преобразователя к градиенту поля рассеяния объекта.
5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что величина зазора между частями ферромагнитного сердечника катушки возбуждения не превышает двух ее диаметров.
Figure 00000001
RU2004107352/22U 2004-03-12 2004-03-12 Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя RU40497U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107352/22U RU40497U1 (ru) 2004-03-12 2004-03-12 Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107352/22U RU40497U1 (ru) 2004-03-12 2004-03-12 Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU40497U1 true RU40497U1 (ru) 2004-09-10

Family

ID=48229689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004107352/22U RU40497U1 (ru) 2004-03-12 2004-03-12 Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU40497U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506582C2 (ru) * 2012-03-27 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Локаторная техника" Промышленный металлодетектор для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2506582C2 (ru) * 2012-03-27 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "Локаторная техника" Промышленный металлодетектор для определения процентного содержания ферромагнетика в горной руде

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1810046B1 (en) Sensor for measuring magnetic flux
EP3376216B1 (en) Method for eddy-current testing of electrically conductive objects and device for realizing said method
CA2043694A1 (en) Eddy current probe, incorporating multi-bracelets of different pancake coil diameters, for detecting internal defects in ferromagnetic tubes
Cheng Magnetic flux leakage testing of reverse side wall-thinning by using very low strength magnetization
GB2262346A (en) Detecting defects in steel material
CN105116049B (zh) 涡电流检测方法
CN109655771B (zh) 交流磁化率测量装置及其测量方法
Wei et al. A transducer made up of fluxgate sensors for testing wire rope defects
CN112444219B (zh) 一种非接触超声电磁涂层测厚方法及其检测装置
JPH03255380A (ja) 透磁率測定装置
JP2009103534A (ja) 磁気測定装置
RU2262123C1 (ru) Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя
RU40497U1 (ru) Индукционный измерительный преобразователь для металлоискателя
Roy et al. An electromagnetic sensing device for microstructural phase determination of steels through non-destructive evaluation
Bazhenov et al. Method of induction control of iron weight fraction in magnetite ore
Deyneka et al. Non-destructive testing of ferromagnetic materials using hand inductive sensor
JPH0784021A (ja) 微弱磁気測定装置及びそれを用いた非破壊検査方法
RU2778801C1 (ru) Способ магнитопорошкового контроля изделий из ферромагнитных материалов и магнитопорошковый дефектоскоп для его реализации
RU103926U1 (ru) Электромагнитный преобразователь к дефектоскопу
Xu et al. A Homologous Composite Detection Method Based on AC Magnetic Flux Leakage and Differential Eddy Current to Detect Steel Plate Defects
SU920591A1 (ru) Способ измерени остаточных магнитных моментов ферромагнитных образцов разомкнутой формы /его варианты/
Reutov et al. On complex permeability in eddy-current flaw detection
KR100267612B1 (ko) 자성물질 상부의 비자성 물질 도금량 측정장치
CN106443527A (zh) 一种基于趋肤效应的铁磁性导体磁化曲线测量方法及***
JP3328733B2 (ja) 重量測定方法と重量測定装置と筒型電磁誘導センサー

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20070313