SU1208470A1 - Applied electromagnetic converter - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может найти применение дл  измерени  толщины диэлектрических покрытий на линейно- прот женных издели х сложного профи л  в.машиностроительной, металлургической и других отрасл х промышленности .The invention relates to non-destructive testing and can be used to measure the thickness of dielectric coatings on linearly extended products of a complex profile in the machine-building, metallurgical and other industries.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  толщины неэлектро- провод щих покрытий на криволинейны поверхност х.The purpose of the invention is to improve the accuracy of measuring the thickness of non-conductive coatings on curved surfaces.

На чертеже схематично представле накладной электромагнитный преобразователь ,The drawing schematically represents an invoice electromagnetic transducer,

Накладной электромагнитный преобразователь дл  измерени  толщины неэлектропровод щих покрытий содержит плоскую возбуждающую катушку I пр моугольной формы с рабочей сто- , роной 2, расположенной на рабочем . торце преобразовател , лежащие в одной плоскости с возбуждающей катушкой 1, установленные парами внутри возбуждающей катушки вблизи рабочей и противолежащей ей сторон две измерительные катушки 3 и А и две компенсационные катушки 5 и 6. Преобразователь устанавливаетс  рабочим торцом на покрытие 7 контролируемого издели  8. Позицией 9 обозначено зеркальное изображение возбуждающей катушки 1,The surface-mounted electromagnetic transducer for measuring the thickness of non-conductive coatings contains a flat excitation coil I of rectangular shape with a working side 2 located on the working side. two transducer coils installed inside the exciting coil near the working and opposite sides of the transducer 1, the two measuring coils 3 and A and two compensating coils 5 and 6. The transducer is installed with the working end on the coating 7 of the tested product 8. Position 9 marked mirror image of the excitation coil 1,

Возбуждающа  катушка 1 расположе нормально к поверхности издели  8 и вдоль нее. Перва  измерительна  катушка 3 расположена на рассто нии С , а. втора  измерительна  катушка 4 - на рассто нии р от рабочей стороны возбуждающей катушки 1 . Перва  измерительна  катушка 3 включена последовательно и встречно с первой компенсационной катушкой 5, втора  измерительна  катушка 4 включена последовательно и встречно с второй компенсационной катушкой 6. Размеры измерительных катушек 3 и 4 выбраны из услови  линейности распределени  напр женности магнитного пол  вихревых токов в ней. Измери- тельные катушки 3 и 4 и компенса- 1Ц1онные катушки 5 и 6 расположены в плоскости возбуждающей катушки 1, внутри нее, Напр жение компенсационных катушек 5 и 6 устанавливаетс  равным напр жению измерительных катушек 3 и 4 при отсутствии пол  вихревых токов.Exciting coil 1 is located normally to the surface of the product 8 and along it. The first measuring coil 3 is located at a distance C, a. the second measuring coil 4 is located at a distance p from the working side of the exciting coil 1. The first measuring coil 3 is connected in series and counter with the first compensation coil 5, the second measuring coil 4 is connected in series and counter with the second compensation coil 6. The dimensions of the measuring coils 3 and 4 are selected based on the linearity of the distribution of the intensity of the magnetic field of eddy currents in it. Measuring coils 3 and 4 and compensating 1C1 coils 5 and 6 are located in the plane of the exciting coil 1, inside it, the voltage of the compensation coils 5 and 6 is set equal to the voltage of measuring coils 3 and 4 in the absence of eddy current.

Преобразователь работает следую- щим образом.The converter works as follows.

При настройке преобразовател  в отсутствие объекта измерени  суммарное напр жение, снимаемое с измерительных катушек 3 и 4 и соответствующих им компенсационных катушек 5 и 6, устанавливаетс  равным нулю . При установке преобразовател  на издели  8 катушка 1 возбуждает в электропровод щем изделии 8 вихревые токи. Можно считать, что вихревые токи возбуждаютс  в изделии 8 главным образом рабочей стороной 2 возбуждающей катушки 1, представл ющей собой линейный проводник. Вли нием трех других сторон (линейных проводников ) возбуждающей катушки 1 на поле вихревых токов в плоскости, перпендикул рной нижней стороне возбуждающей катушки 1, можно пренебречь , так как высота возбуждающей катушки 2 .When adjusting the transducer in the absence of the measurement object, the total voltage taken from measuring coils 3 and 4 and the corresponding compensation coils 5 and 6 is set to zero. When the transducer is installed on products 8, coil 1 excites eddy currents in an electrically conductive product 8. It can be considered that the eddy currents are excited in the product 8 mainly by the working side 2 of the exciting coil 1, which is a linear conductor. The influence of the other three sides (linear conductors) of the exciting coil 1 on the field of eddy currents in a plane perpendicular to the lower side of the exciting coil 1 can be neglected, since the height of the exciting coil 2.

Дл  определени  напр жений, наводимых вихревыми токами в первой иTo determine the voltages induced by eddy currents in the first and

второй измерительных катушках 3 и 4, можно воспользоватьс  методом зеркальных изображений и заменить магнитное поле вихревых токов возбуждающей катушки 1 эквивалентным полем ее зеркального изображени  9 в провод щей поверхности издели  8. Зеркальное изображение 9 параллельно поверхности издели  8 и расположено на рассто нииthe second measuring coils 3 and 4, you can use the method of mirror images and replace the magnetic field of the eddy currents of the exciting coil 1 with the equivalent field of its mirror image 9 in the conductive surface of the product 8. The mirror image 9 is parallel to the surface of the product 8 and is located at a distance

z, z,

где .R радиус кривизны поверхности линейнопрот женного издели  8.where .R is the radius of curvature of the surface of the linearly stretched product 8.

EcлиZ 0,031R , то Z, Z. с погрешностью меныче 0,1%, Лл  мальпс толщин покрытий ,031R поверхность издели  8 можно с погрешностью , меньшей 0,1%, считать плоской, т.е. считать отраженное поле как от выпуклых, так и от вогнутых провод щих поверхностей однаковым . Например, при 1 0,1 мм это условие будет соблюдатьс  с погрешностью 0,1% дл  линейнопрот - женных изделий с радиусами кривизны поверхности больте 3 мм. Если высота измерительной катушки .у + + Z то с малой погрешностью можно считать, что напр женность магнитного пол  вихревых токов в пределах размера, а измен етс  не по гиперболическому закону, а по линейному.EcZ 0.031R, then Z, Z. with an error of less than 0.1%, LL Malps thickness of the coatings, 031R surface of the product 8 can be considered, with an accuracy of less than 0.1%, flat, i.e. consider the reflected field from both convex and concave conducting surfaces to be the same. For example, at 1 0.1 mm, this condition will be observed with an accuracy of 0.1% for linearly linear products with a radius of curvature of the surface of more than 3 mm. If the height of the measuring coil. + + Z, then with a small error it can be considered that the intensity of the magnetic field of the eddy currents is within the size, and varies not according to a hyperbolic law, but along a linear one.

Тогда напр жение измерительньпс катушек 3 и 4 будет пропорционально напр женности магнитного пол  в центре измерительных катушек. Введем обозначениеThen the voltage of the measuring coils 3 and 4 will be proportional to the magnetic field in the center of the measuring coils. We introduce the notation

tOdal,, ги tOdal ,, gi

кto

uJ 10uJ 10

h - число витков измерительнойh is the number of measuring turns

катугаки;Katugaki;

/Ц - магнитна  проницаемость материала издели  8; 1 - ток зеркального изображени  возбуждающей катушки, эквивалентный по внешнему полю вихревым токам; кругова  частота измерительной катушки./ C - magnetic permeability of the material of the product 8; 1 is the current of the mirror image of the exciting coil, equivalent to the eddy current in the external field; circular frequency of the measuring coil.

Напр жение, наводимое вихревыми ами в первую измерительную катуш- 20 3, равно The voltage induced by the vortex s in the first measuring coil 20 3 is equal to

1515

VrVr

.e.e

Напр жение, наводимое вихревыми токами во вторую измерительную катушку 4, равно у - The voltage induced by eddy currents in the second measuring coil 4 is equal to y -

ОткудаFrom where

,-«.р,-".R

1.г, . 1.g,

Vi-VVi-v

CDCD

Дл  упрощени  выражени  11)ввеЗначеhi -fTo simplify the expression, 11) Exactly -f

дем обозначение ние Нл 2-3.dem designation nl 2-3.

Выражение (I) при этом примет видThe expression (I) in this case will take the form

c  c

,,

( 2)(2)

V,-Va при 1CO,03IR и толщиV, -Va at 1CO, 03IR and stratum

mv-i -Vimv-i -Vi

на покрыти  определ етс on the coating is determined

, Эта формула дл  определени  толщины покрыти  на линейнопрот женг- ньпс издели х сложного профил  тем точнее, чем лучпе выполн ютс  неравенства 7.0,03 , . This formula for determining the thickness of a coating on a linear range of products of a complex profile is all the more accurate as the inequalities of 7.0.03, are fulfilled.

Claims (1)

НАКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ для измерения толщины неэлектропроводящих покрытий, содержащий плоские возбуждающую, две измерительные и две компенса- ционные катушки прямоугольной формы, установленные парами вблизи рабочей и противолежащей ей сторон возбуждающей катушки так, что рабочие стороны всех катушек параллельны, размеры измерительных и компенсационных катушек одинаковы и выбраны из условия линейности распределения напряженности магнитного поля в каждой катушке, а рабочая сторона возбуждающей' катушки расположена на рабочем торце преобразователя, о т лич а ю щи й с я тем, что, с целью повышения точности измерения толщины неэлектропроводящих покрытий с на криволинейных поверхностях, все катушки размещены в одной плоскости, а возбуждающая катушка охватывает измерительные и компенсационные.ELIMINATED ELECTROMAGNETIC TRANSDUCER for measuring the thickness of non-conductive coatings, containing flat exciting, two measuring and two compensation coils of rectangular shape, mounted in pairs near the working and opposite sides of the exciting coil so that the working sides of all coils are parallel, the dimensions of the measuring and compensation coils are the same are selected from the condition of the linear distribution of the magnetic field strength in each coil, and the working side of the exciting 'coil is located It is located on the working end of the transducer, which is related to the fact that, in order to increase the accuracy of measuring the thickness of non-conductive coatings on curved surfaces, all coils are placed in the same plane, and the exciting coil covers the measuring and compensation ones. SU „Л208470SU „L208470