Главная -> Словарь

Вихретокового преобразователя

Для исследования изменения взаимосвязанных электрофизических и механических свойств образцов при действии механических нагрузок могут быть использованы накладные и проходные вихретоковые преобразователи.

В зависимости от вида неразрушаюшего контроля, в котором они используются, электромагнитные преобразователи традиционно делятся на магнитные и вихретоковые преобразователи. Причем некоторые преобразователи могут использоваться в обоих видах ПК без всяких конструктивных изменений или в составе более сложных преобразователей. Например, одна и та же катушка индуктивности может быть использована в качестве пассивного индукционного преобразователя в магнитных устройствах НК и в качестве параметрического вихретокового преобразователя в вихрето-ковых устройствах. Датчики Холла могут применяться и для измерения

Ко второй группе относятся индукционные пассивные преобразователи и вихретоковые преобразователи без сердечника или с сердечником, предназначенным для концентрации магнитного поля. Магнитные параметры сердечника в рабочем диапазоне изменения магнитных полей считаются постоянными. Выходным сигналом пассивных индукционных преобразователей и трансформаторных вихретоковых преобразователей является ЭДС, наведенная в измерительной обмотке, а выходным сигналом параметрических вихретоковых преобразователей является внесенное комплексное сопротивление. С точки зрения теоретической электротехники наведенная в обмотке ЭДС и внесенное комплексное сопротивление эквивалентны.

Вихретоковые преобразователи. Вихретоковые преобразователи возбуждают в контролируемом объекте электромагнитное поле в диапазоне 1 ГЦ - 500 МГц и преобразуют в электрический сигнал изменения этого поля, вызванные нарушениями сплошности, отклонениями геометрических и электромагнитных параметров объекта. Общие технические требования к вихретоковым преобразователям установлены ГОСТ 23048-83.

Проходные вихретоковые преобразователи. Проходные вихретоко-вые преобразователи обычно делятся на :

Накладные вихретоковые преобразователи. Накладные преобразователи располагаются над поверхностью контролируемого объекта и обладают более широкими возможностями контроля по сравнению с

Экранные накладные вихретоковые преобразователи отличаются тем, что возбуждающие 1 и измерительные 2 обмотки у них разделены контролируемым объектом 3 . Они предназначены в основном для контроля толщины и электрофизических параметров объектов типа листов, лент, фольги или труб при двустороннем доступе к ним. Их преимущества заключаются в том, что смещения контролируемого объекта вдоль оси преобразователя практически не сказываются на результатах измерений .

Комбингфовагтые вихретоковые преобразователи представляют собой комбинацию накладных 2 и проходных 1 вихретоковых преобразователей. К ним относятся также ВТП в виде линейно протяженных витков или рамок, которые можно назвать линейными .

Трансформаторные преобразователи имеют отдельные возбуждающие и измерительные обмотки, выходным сигналом вихретокового преобразователя служит напряжение измерительной обмотки. Они обладают более высокой температурной стабильностью, чем параметрические. Включают трансформаторные вихретоковые преобразователи обычно по дифференциальной схеме .

Широкое применение вихретоковые преобразователи нашли в виб-рометрии. Контроль вибраций можно осуществлять как контактным способом . При контактном способе измерения параметров вибрации используется сейсмическая масса 8 из электропроводящего материала . В некоторых конструкциях измерительная обмотка преобразует колебательные движения промежуточных элементов За, к которым прикреплены пружины 10, в электрический сигнал, что позволяет значительно увеличить чувствительность преобразователя. На рисунке 3.3.8, в схематически изображен преобразователь, который может быть использован как для контактного, так и для бесконтактного контроля. В первом случае измерительная обмотка контролирует колебания сейсмической массы, во втором сейсмическая масса застопорена винтом 9 и осуществляется бесконтактный контроль колебаний электропроводящего объекта 3 .

Из этого выражения видно, что процесс перемагничивания, а соответственно и параметры сигнала в измерительной обмотке преобразователя, зависят от активного сопротивления RK и индуктивности L* короткозамкнутой обмотки. Индуктивность короткозамкнутой обмотки меняется при взаимодействии с объектом контроля и характеризует его электрофизические свойства. Активное сопротивление можно изменять внешним магнитным полем при включении в цепь короткозамкнутой обмотки магниточув-ствительного элемента или выполнении короткозамкнутой обмотки из материала, активное сопротивление которого зависит от интенсивности магнитного поля . На основании этого были разработаны миниатюрные локальные вихретоковые преобразователи и магнитные преобразователи с повышенной чувствительностью к внешнему магнитному полю. Важным достоинством данных преобразователей является отсутствие гальванической связи между входными и выходными цепями.

Взаимосвязь напряженно-деформированного состояния металла с параметрами гармонических составляющих спектра вторичного электромагнитного поля. В работах приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований взаимосвязи электрофизических параметров металлов - магнитной проницаемости, удельной электрической проводимости, коэрцитивной силы, остаточной намагниченности и др. с параметрам!: гармонических составляющих спектра сигнала накладных и проходных вихретоковых преобразователей. Как было показано выше, существует корреляция между электрофизическими и механическими параметрами металлов в напряженно-деформированном состоянии. Соответственно существуют корреляционные связи между параметрами гармонических состлвляющих сигнала вихретоковых преобразователей и изменениями струкгуры и механических свойств металлов в напряженно-деформированном 0

В зависимости от вида неразрушаюшего контроля, в котором они используются, электромагнитные преобразователи традиционно делятся на магнитные и вихретоковые преобразователи. Причем некоторые преобразователи могут использоваться в обоих видах ПК без всяких конструктивных изменений или в составе более сложных преобразователей. Например, одна и та же катушка индуктивности может быть использована в качестве пассивного индукционного преобразователя в магнитных устройствах НК и в качестве параметрического вихретокового преобразователя в вихрето-ковых устройствах. Датчики Холла могут применяться и для измерения

постоянного магнитного поля,и для измерения переменного магнитного поля вместо измерительной обмотки вихретокового преобразователя. Первичные преобразователи, которые применяются в электромагнитных средствах неразрушающего контроля, объединяет то, что их работа основана на фиксации изменений параметров магнитной составляющей электромагнитного поля, возникших в результате взаимодействия с объектом контроля. Изменение параметров магнитного поля преобразуется в изменение параметров выходного электрического сигнала. Фиксация изменения параметров магнитного поля может осуществляться в преобразователях четырьмя способами:

Трансформаторные преобразователи имеют отдельные возбуждающие и измерительные обмотки, выходным сигналом вихретокового преобразователя служит напряжение измерительной обмотки. Они обладают более высокой температурной стабильностью, чем параметрические. Включают трансформаторные вихретоковые преобразователи обычно по дифференциальной схеме .

Рисунок 3.5.4 - Топография распределения амплитуд гармонических составляющих сигнала накладного вихретокового преобразователя при сканировании поверхности нагруженного плоского образца с концентратором напряжения в виде бокового пропила: а - амплитуда 1--й гармоники; в- 2- и гармоники; б - 3- и гармоники; г - 5- я гармоники

Взаимосвязь между магнитной проницаемостью ju^ удельной электрической проводимостью у и параметрами сигнала на выходе проходного вихретокового преобразователя можно установить по известным из курса теоретических основ электротехники формулам. Воспользовавшись выражением, описывающим проникновение плоской синусоидальной электромагнитной волны в ферромагнитную среду, можно записать выражение для составляющей магнитной индукции В, совпадающей по направлению с продольной осью образца z :

Параметры вихретокового преобразователя - число витков, марка и диаметр провода измерительной и возбуждающей обмоток - при испытании образцов из конкретных металлов определяются расчетным путем в соответствии с методикой, изложенной в . ЭДС вторичной обмотки вихретокового преобразователя трансформаторного типа

где ?))) - часть результирующей ЭДС вихретокового преобразователя, обусловленная магнитным потоком в зазоре между изделием и измерительной обмоткой преобразователя;