МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЙ ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике и предназначена для использования при неразрушающем контроле устройств из электропроводящих материалов, как при их изготовлении, так и в процессе эксплуатации.
Известен вихретоковый преобразователь, описанный в практическом пособии "Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн. 3. Электромагнитный контроль: Практ. Пособие/В.Г.Герасимов, А.Д.Покровский, В.В.Сухоруков;
Под ред. В.В.Сухорокова. - М.: Высш. шк., 1992. - 312 с. Этот преобразователь является трансформаторным, дифференциальным и содержит три катушки индуктивности, одна из которых является возбуждающей, остальные -измерительные.
Недостатком этого преобразователя является большие массогабаритные показатели.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является многоэлементный вихретоковый преобразователь, описанный в патенте РФ на изобретение №2163014 кл. G 01 N 27/90, опубликованный 10. 02.2001 г. Он содержит проходную диэлектрическую трубу, на которой расположены одноэлементные вихретоковые преобразователи. Каждый одноэлементный преобразователь представляет собой Ш - образный магнитопровод, на центральном выступе которого намотана возбуждающая катушка индуктивности, а на боковых выступах - измерительные катушки индуктивности. Возбуждающая катушка индуктивности создает продольное магнитное поле между центральным выступом и боковыми. Дефект в объекте контроля, который расположен поперек наведенных (вихревых) токов, изменяет их величину, а соответственно, и величину магнитного поля на одном из боковых выступов, что приводит к рассогласованию в измерительных катушках индуктивности. Сигнал рассогласования поступает на вход схемы обработки сигнала, которая содержит n входных усилителей, n компараторов напряжений и n - входной логический элемент ИЛИ.
Недостатком этого преобразователя является то, что продольное магнитное поле, создаваемое возбуждающей катушкой индуктивности, не чувствительно к продольным, по отношению к вихревым токам, дефектам. При контроле теряется информация о продольных дефектах, а информация от мелких поперечных и точечных дефектов, расположенных между центральным выступом и боковыми, интегрируется как от одного протяженного дефекта, что уменьшает надежность и достоверность контроля.
Технической задачей является повышение надежности и достоверности выявления дефектов при контроле различных устройств и уменьшение массогабаритных показателей.
Эта задача достигается тем, что в известном вихретоковом преобразователе, содержащим n одноэлементных преобразователей, расположенных на диэлектрической подложке и включающий ферритовый сердечник и катушку индуктивности, ферритовый сердечник выполнен в виде стержня, на котором установлена катушка индуктивности, при этом количество одноэлементных преобразователей выбрано из условия
где n - число одноэлементных преобразователей, равное целому числу, n≥2;
w - ширина полосы контроля, мм;
с
R - радиус ферритового стержня, мм.
Кроме того, одноэлементные преобразователи могут быть расположены в один ряд.
Одноэлементные преобразователи могут быть расположены в два ряда.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена фронтальная проекция многоэлементного вихретокового преобразователя с плоской диэлектрической подложкой, на фиг.2 показана горизонтальная проекция абсолютного многоэлементного вихретокового преобразователя, на фиг.3 изображена горизонтальная проекция дифференциального многоэлементного вихретокового преобразователя, на фиг.4 представлена
фронтальная проекция многоэлементного вихретокового преобразователя с вогнутой диэлектрической подложкой, на фиг.5 представлена фронтальная проекция многоэлементного вихретокового преобразователя с выпуклой диэлектрической подложкой.
Многоэлементный преобразователь содержит n одноэлементных преобразователей 1. Каждый одноэлементный преобразователь 1 выполнен в виде ферритового стержня 2, на котором расположена катушка индуктивности 3. Все одноэлементные преобразователи 1 расположены на диэлектрической подложке 4 которая может быть плоской, выпуклой или вогнутой в соответствии с формой контролируемой поверхности объекта контроля. Каждый одноэлементный преобразователь 1 анализирует определенную эффективную площадь объекта контроля.
эфф
с
с
Расстояние между одноэлементными преобразователями 1 в ряду определяется из условия, что радиус эффективной площади анализа одноэлементного преобразователя 1 равен R≅3R, где R - радиус ферритового стержня 2, измеряемая в мм. Количество одноэлементных преобразователей выбрано из условия
где n - число одноэлементных преобразователей, равное целому числу, n≥2;
w - ширина полосы контроля, мм;
с
R - радиус ферритового стержня, мм.
Форма диэлектрической подложки 4 многоэлементного преобразователя повторяет форму контролируемой поверхности объекта контроля для того, чтобы продольная ось каждого одноэлементного преобразователя 1 была перпендикулярна поверхности объекта контроля, а ширина полосы контроля равна ширине контролируемой плоскости объекта контроля.
Многоэлементный вихретоковый преобразователь работает следующим образом.
Многоэлементный вихретоковый преобразователь диэлектрической подложкой 4 располагается на поверхности объекта контроля и перемещается
по ней в направлении, перпендикулярном линии расположения одноэлементных преобразователей 1.
Напряжение, подаваемое на катушку индуктивности 3, создает в ней ток, который возбуждает магнитное поле в ферритовом стержне 1. Это поле на поверхности объекта контроля создает вихревые токи на эффективной площади анализа, которые формируют встречное магнитное поле. Встречное магнитное поле ослабляет возбуждающее магнитное поле. Результирующее магнитное поле наводит в катушке индуктивности 3 ЭДС самоиндукции, поэтому катушка индуктивности 3 каждого одноэлементного преобразователя 1 является одновременно возбуждающей и измерительной катушкой преобразователя. Перемещение многоэлементного преобразователя по поверхности объекта контроля позволяет на каждой эффективной площади создать вихревые токи.
При наличии дефекта на поверхности материала объекта контроля, вихревые токи в месте расположения дефекта, наведенные катушкой 3 одного из одноэлементных преобразователей 1, будут отличаться от токов на бездефектном участке. Соответственно, и наведенная ЭДС на катушке индуктивности 3 этого одноэлементного преобразователя 1 тоже изменит свою величину, как по амплитуде, так и по фазе по отношению к другим одноэлементным преобразователям 1. По величине сигнала рассогласования судят о наличии дефекта в объекте контроля.
Выполнение диэлектрической подложке 4 в соответствии с формой контролируемой поверхности объекта контроля обеспечивает одновременный контроль всей поверхности. Расположение одноэлементных преобразователей 1 в один ряд на диэлектрической подложке 4 позволяет получить абсолютный многоэлементный преобразователь, а в два ряда - дифференциальный.
Использование полезной модели повышает надежность контроля и его достоверность.