SU847182A1 - Eddy-current converter - Google Patents

Description

(54) ВИХРЕТСЖОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(54) VIRTINAL CONVERTER

1one

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть исполь-зовано дл  дефектоскопии . электропровод щих изделий, измерени  зазора между изделием и преоб -фазователем , измерени  степени и стороны углового смещени  поверхности издели  относительно преобразовател .The invention relates to instrumentation engineering and can be used for flaw detection. conductive products, measuring the gap between the product and the phase changer, measuring the degree and side of the angular displacement of the product surface relative to the converter.

Известен бесконтактный вихретоковый преобразователь, содержащий диэлектрический сердечник, токовую обмотку, выполненную в виде двух встречно-включенных полуобмоток, измерителыгуто обмотку, расположенную симметрично относительно токовой обмотки l .Known non-contact eddy current transducer containing a dielectric core, a current winding, made in the form of two counter-included semi-windings, a meter winding winding located symmetrically with respect to the current winding l.

Такой преобразователь дает возможность измерить степень угловых перемещений издели  и зазор между преобразователем и изделием, но не позвол ет определить направление ут лового перемещени  и наличие локальных дефектов. Кроме того, значительные пол  рассе ни  ухудшают помехдзащищенность преобразовател .Such a transducer makes it possible to measure the degree of angular movements of the product and the gap between the transducer and the product, but it does not allow to determine the direction of flush movement and the presence of local defects. In addition, significant field dissipation degrades the interference immunity of the converter.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  вихретоковый. преобразователь, содержащий -замкнутый магнитопровод со щелью и пазами, выполненными на внешней боковой поверхности магнитопровода на одинаковом рассто нии с двух сторон щели, параллельно ей, уложеннзтю в пазы измерительную обмотку и .симметрично относительно щели токовую обмотку 2 .The closest to the technical nature of the present invention is eddy current. a converter containing a closed-loop magnetic circuit with a slot and grooves made on the outer side surface of the magnetic circuit at the same distance on both sides of the slot parallel to it laid into the grooves of the measuring winding and winding 2 symmetrically relative to the slot.

Преобразователь дает возможность контролировать малоразмерные дефекты и измер ть степень и направление, углового перемещени  в плоскости замкнутого магнитопровода, но к уг- лоаым перемещени м в плоскости перпендикул рной плоскости замкнутого магнитопровода, он не чувствителен.The converter makes it possible to control small-size defects and measure the degree and direction of the angular displacement in the plane of a closed magnetic circuit, but it is not sensitive to angular displacements in the plane perpendicular to the plane of the closed magnetic circuit.

Це.ггь изобретени  - повьшение надежности и расширение диапазона контролируемых изделий. Указанна  цель достигаетс  тем, что преобразователь снабжен дополнительной измерительной обмоткой, состо щей из двух встречно включенны полуобмоток, магнитопровод вьтолнен С-образным, на внешней его поверхности симметрично от краев и перпендикул рно щели выполнен дополнительный паз, в котором напротив щели имеетс  сквозное отверстие, а дополнительна  измерительна  обмотка уложена в дополнительном пазу и проходит через щель и сквозное отверстие. На фиг. 1 представлена конструкци преобразовател ; на фиг. 2 - то же в разрезе; на фиг. 3 - расположение из мерительных обмоток относительно кон тролируемого Электропровод щего издели ; на фиг. 4 - блок-схема включе ни  преобразовател  Преобразователь содержит С-образный магнитопровод 1, со щелью 2, пазы 3 и 4, дополнительный паз 5, отверстие 6, токовую обмотку 7, первую измерительную обмотку 8, вторую измерительную обмотку 9, состо щую из двух встречно-включенных полуобмоток 10 и П . Преобразователь в процессе контрол  располагаетс  вблизи поверхности контролируемого издели  12. Пр образователь включен в схему, котора содержит высокочастотный генератор 13, усилители 14 и 15, имеющие основной и корректируемые входы, осцил лограф 16, диод 17, ограничитель 18, пропускающий только напр жение, превышающее заданный уровень, усилители 19 и 20, дифференциальные усили тели 21 и 22, стрелочный индикатор 23, индегратор 24 с малой посто нной времени дл  выделени  огибающей выпр мленного высокочастотного напр же ни , индикатор 25 с большой посто нной времени дл  .вьщелени  среднего уровн  огибающей, индикатор 26, инди катор 27 перекос+дефект. Токова  обмотка возбуждает,в маг нитопроводе 1 магнитный поток Ф, (изображенный пунктиром), который в результате перепада магнитного сопро тивлени  в области щели 2 вьтучивает с  в сторону контролируемого издели  12. При отсутствии издели , а также при установке его поверхности перпендикул рно оси симметрии преобразо вател , магнитньгй поток Ф выпучиваетс  симметрично относительно щели 2. 4 и пересека  первую измерительную обмотку 8 в двух противоположных направлени х , наводит в ней ЭДС разных знаков, одинаковых амплитуд, которые взаимно компенсируютс . При угловом перемещении издели  12 симметричность выпученного магнитного потока разрушаетс ,и в измерительной обмотке 8 навод тс  ЭДС разных знаков и разных амплитуд. Суммарное напр жение на выходе первой измерительной обмотки 8 равно %NvrV ° ° максимальное напр жение расгде согласовани  на первой измерительной обмотке 8; k - коэффициент пропорциональности; р1 - угол между осью симметрии X преобразовател  и нормалью к поверхности издели  I2 в точке контрол . о1 - угол между осью Z и проекцией на плоскость Z нормали к поверхности издели  12 в точке -контрол ; W - частота питани  токовой обмотКи 7.. Магнитный поток Ф, возбуждаемый в магнитопроводе 1 токовой обмоткой 7, не пересекает вторую измерительную обмотку 9, и ЭДС в ней не наводитс . При установке поверхности издели  12 перпендикул рно оси симметрии X преобразовател  вследствие симметричности русел вихревых токов, наводимых в изделии относительно этой оси, тангенциальные составл ющие магнитного пол  вихревых токов не пересекают вторую измерительную обмотку 9 и не навод т в ней ЭДС. При угловом перемещении издели  12, симметричность русел вихревых токов относительно X нарушаетс , тангенциальные составл ющие магнитного пол  вихревых токов пересекают полуобмотки второй измерительной обмотки 9, и навод т в них ЭДС. За счет встречного включени  полуобмоток ЮиП, ЭДС, наведенные в них, складываютс  с одинаковой пол рностью . Суммарное напр жение на выходе второй измерительной обмотки 9 равно; где Ц„2 максимальное напр жение рассогласовани  на второй измерительной обмотке 9.The purpose of the invention is to increase the reliability and expand the range of controlled products. This goal is achieved by the fact that the transducer is provided with an additional measuring winding consisting of two semi-windings, the magnetic circuit is C-shaped, its external surface is symmetrically from the edges and perpendicular to the slot, there is an additional groove in which there is a through hole opposite the slot, The additional measuring winding is laid in the additional slot and passes through the slot and the through hole. FIG. 1 shows the transducer design; in fig. 2 - the same in section; in fig. 3 - arrangement of measuring windings relative to the controlled Electroconductive product; in fig. 4 is a block diagram of the converter included; The converter comprises a C-shaped magnetic core 1, with a slit 2, grooves 3 and 4, an additional groove 5, an opening 6, a current winding 7, a first measuring winding 8, a second measuring winding 9 consisting of two counter-included semi-windings 10 and P. The converter in the process of monitoring is located near the surface of the monitored product 12. The generator is included in the circuit, which contains a high-frequency generator 13, amplifiers 14 and 15, having main and adjustable inputs, an oscillograph 16, a diode 17, a limiter 18, transmitting only a voltage exceeding preset level, amplifiers 19 and 20, differential amplifiers 21 and 22, dial gauge 23, indiderator 24 with a small time constant for highlighting the envelope of the rectified high-frequency voltage, indicator 25 with a large f for the mean time to figure out the middle level of the envelope, indicator 26, indicator 27, skew + defect. The current winding excites, in magnetic conduit 1, the magnetic flux Φ (shown as a dotted line), which as a result of a change in magnetic resistance in the region of the slit 2 pulls out towards the tested product 12. In the absence of the product, as well as when its surface is installed perpendicular to the axis of symmetry the transducer, the magnetic flux F is bulging symmetrically with respect to the slit 2. 4 and crossing the first measuring winding 8 in two opposite directions, induces in it EMF of different signs, of the same amplitude, which are mutual compensated. When the product 12 is angularly moved, the symmetry of the swirled magnetic flux is destroyed, and the EMF of different signs and different amplitudes is induced in the measuring winding 8. The total voltage at the output of the first measuring winding 8 is equal to% NvrV ° °, the maximum unloading voltage at the first measuring winding 8; k - coefficient of proportionality; p1 is the angle between the axis of symmetry X of the transducer and the normal to the surface of the product I2 at the control point. o1 is the angle between the Z axis and the projection on the Z plane of the normal to the surface of the product 12 at the point of the control; W is the frequency of the power supply of the current winding 7 .. The magnetic flux F, excited in the magnetic core 1 by the current winding 7, does not cross the second measuring winding 9, and the EMF is not induced in it. When installing the surface of the product 12 perpendicular to the axis of symmetry X of the converter, due to the symmetry of the channels of eddy currents induced in the product relative to this axis, the tangential components of the magnetic field of eddy currents do not intersect the second measuring winding 9 and do not induce EMF in it. When the product 12 is angularly moved, the symmetry of the eddy current channels with respect to X is broken, the tangential components of the magnetic field of the eddy currents intersect the half windings of the second measuring winding 9, and emf is induced in them. Due to the counter-switching on of the semi-windings, the U and P, the emf induced in them, are folded with the same polarity. The total voltage at the output of the second measuring winding 9 is equal to; where C 2 is the maximum error voltage on the second measuring winding 9.

Кроме того, напр жение на выходе измерительных обмоток 8 и 9 по вл ютс  при наличие в зоне контрол  дефекта , так как дефект нарушает симметрию русел вихревых токов относительно оси симметрии X преобразовател . Вносимое в токовую обмотку 7 полное сопротивление функционально определ етс  зазором I1 между преобразователем и изделием 12, а так же измен етс  при возникновении дефекта в .зоне контрол . Изменение вносимого полного сопротивлени  приво- дит к модул ции амплитуды высокочастотного напр жени , подводимого к токовой обмотке 7 с генератора 13. При угловых перемещени х издели  12 относительно преобразовател  на зкране осциллографа 16 виден луч в виде линии. Дпина определ етс  углом р , а угол ее наклона - углом дС . На вход Z осциллографа 16 подают положительные полупериоды высокочастотного напр жени , снимаемого с токовой обмоткой 7, они модулируют половину линии на  ркость. ОдновремеЪно их амплитуда измен етс  в функции от зазора между.преобразователем и изделием 12, следовательно, и  ркость мен етс  в функции от за&ора. Кроме того модул ци  по  ркости половины линии позвол ет разрешить неоднозначность в определении стороны углового перемещени  издели  12 (угол оС). Дл  удобства измерени  длины и угла поворота линии, на экране .осциллографа нанесена градиуро- ванна  сетка. На корректирующие входы усилителей I4 и 15 подаетс  напр жение , амплитуда которого измен етс  в функции между преобразователем и изделием 12. Это позвол ет значительно уменьшить погрешность измерени  углового перемещени  издели  12 при вариации зазора, который контролируетс  по стрелочному индикатору 23. С помощью дифференциального усилител  выдел ютс  скачки оги бающей, возникающие при по вленииIn addition, the output voltage of the measuring windings 8 and 9 appears when there is a defect in the control zone, since the defect violates the symmetry of the eddy current channels with respect to the axis of symmetry X of the converter. The impedance introduced into the current winding 7 is functionally determined by the gap I1 between the transducer and the product 12, and also changes when a defect occurs in the control zone. A change in the impedance leads to modulation of the amplitude of the high-frequency voltage supplied to the current winding 7 from the generator 13. When the angular displacement of the product 12 relative to the converter on the oscilloscope screen 16, the beam is seen as a line. The angle is determined by the angle p, and its angle of inclination is determined by the angle dS. The positive half-periods of the high-frequency voltage taken from the current winding 7 are applied to the Z input of the oscilloscope 16, they modulate half the line to brightness. At the same time, their amplitude varies as a function of the gap between the transducer and the product 12, hence, the brightness also changes as a function of the amp. In addition, the brightness modulation of the half line allows to resolve the ambiguity in determining the side of the angular displacement of the product 12 (° C). For convenience of measuring the length and angle of rotation of the line, a gradient mesh is applied on the screen of the oscilloscope. A voltage is applied to the correction inputs of the I4 and 15 amplifiers, the amplitude of which varies as a function between the transducer and the product 12. This makes it possible to significantly reduce the measurement error of the angular displacement of the product 12 with variation of the gap, which is controlled by the dial gauge 23. Jumper jumps that occur when

471826471826

в зоне контрол  дефекта. Сигнализаци  о наличии дефекта осуществл етс  индикаторами 26 и 27.in the defect control area. A defect is signaled by indicators 26 and 27.

Преобразователь позвол ет одновреJ менно измерить зазор между преобразователем и изделием, измерить степень и направление углового перемещени  издели , вы вить дефекты, по вл ющиес  в зоне контрол  в резуль 0 тате сканировани  преобразователем. Кроме того, по вление дефектав зоне контрол  вызьюает. скачок напр жени  как на токовой, так и на измерительных обмотках, что понижает веро тt5 йость пропуска дефекта.The transducer allows you to simultaneously measure the gap between the transducer and the product, measure the degree and direction of the angular displacement of the product, and detect defects that appear in the control zone as a result of scanning by the transducer. In addition, the appearance of a defect in the control zone is occurring. a voltage jump on both the current and the measuring windings, which reduces the likelihood of skipping the defect.

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 496459, кл. G 01 N 27/86, 1972.1. USSR author's certificate number 496459, cl. G 01 N 27/86, 1972. 2.Авторское свидетельство СССР № 577449, кл. G 01 N 27/86, 1978 (прототип).2. USSR author's certificate number 577449, cl. G 01 N 27/86, 1978 (prototype).