otd
.pdf
Для преобразования больших перемещений используют продольное смещение пластин, при котором изменяется эффективная площадь (перекрытие) пластин S, (рис. 7.3 б), при этом обеспечивается линейность характеристики преобразователя. Другой тип линейного преобразователя основан на изменении
диэлектрической проницаемости r путем перемещения между пластинами диэлектрика Д, (рис. 7.3 в).
а) |
|
б) |
в) |
|
|
|
|
|
1 |
|
Д |
|
|
r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s |
|
C |
C |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r |
|
|
s |
||
|
|
|||
|
|
|
Рис. 7.3. Схемы и характеристики различных типов емкостных преобразователей
Конденсаторный микрофон
Емкостные датчики ускорений
7.6. Вихретоковые преобразователи
Вихретоковый электроиндуктивный метод контроля основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем. Измеряют амплитуду и (или) фазу результирующего напряжения. На дефектной и бездефектной поверхностях вихревые токи имеют разную величину и формируют разное результирующее напряжение. Дефектоскопы используют для контроля поверхности деталей из электропроводящих материалов. Для вихретокового (электроиндуктивного) метода дефектоскопии используют электромагнитные преобразователи, обычно трансформаторный дифференциальный преобразователь, включающий ферритовый стержень с обмоткой возбуждения и сигнальными обмотками (рис. 7.4).
а) |
U |
б) |
|
|
Рис. 7.4. Преобразователь |
||
|
|
||
|
|
|
|
|
5 |
|
вихретокового дефектоскопа: |
4 |
|
1 – ферритовый сердечник, 2 – |
|
|
|
||
|
2 |
|
обмотка возбуждения (первичная); 3 |
|
|
– сигнальные (вторичные)обмотки; 4 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
– объект контроля; 5 – генератор; 6 – |
|
|
|
|
блок измерения; а) – схема |
3 |
3 |
в) |
Д |
преобразователя; б) контур |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вихревых токов при отсутствии |
|
|
|
|
дефекта; в) - контуры вихревых |
|
|
|
|
токов при наличии дефекта Д. |
6
Принцип работы вихретокового преобразователя
В торце диэлектрического наконечника вихревого пробника находится катушка индуктивности
Электронный блок обеспечивает возбуждение электромагнитных колебаний в катушке, в результате чего возникает электромагнитное поле, которое взаимодействует с материалом контролируемого объекта.
Если материал обладает электропроводностью, на его поверхности наводятся вихревые токи, которые, в свою очередь, изменяют параметры катушки - ее активное и индуктивное сопротивление. Параметры меняются при изменении зазора между контролируемым объектом и торцом датчика.
Электронный блок преобразует эти изменения в электрический сигнал, осуществляет его линеаризацию и масштабирование.
На рис. 7.5 представлена векторная диаграмма вихретокового преобразователя. На первичную обмотку 2 подается синусоидальное напряжение высокой частоты (70 кГц) U0. Вектор магнитного потока, создаваемого катушкой 2, Ф0 опережает вектор напряжения U0 на угол /2. В результате в контролируемой детали возбуждаются вихревые токи, которые создают собственное поле Фв. Поле вихревых токов наводит в катушках вихретоковую ЭДС Uв, которая по физической природе представляет собой ЭДС самоиндукции и отстает от вектора магнитного потока на угол /2. комбинация этих потоков дает результирующий магнитный поток с вектором Фр.
Рис. 7.5. Векторная диаграмма вихретокового преобразователя
U0
2 Uв
Uр
Фр |
Ф |
|
в |
Ф0
Складываясь, обе ЭДС (возбуждения U0 и самоиндукции Uв) формируют в сигнальных катушках 3 результирующее напряжение Uр. Так как на дефектной и бездефектной поверхностях контролируемой детали вихревые токи имеют разную величину, то, измер амплитуду и фазу результирующего напряжения, можно определить наличие дефекта в детали. Кроме того, Фр и Uр зависят от расстояния, от структуры и размеров объекта, то
есть вихретоковый преобразователь можно использовать для определения положения, перемещения, размеров и других параметров объекта.
Варианты конструкций вихретоковых преобразователей различного назначения: Накладные; Проходные наружные, внутренние и погружные;
Комбинированные представляют собой конструкцию из накладных и проходных преобразователей. Экранные преобразователи, их измерительные и возбуждающие обмотки разделены контролируемым объектом.
По виду преобразования параметров объекта в выходной сигнал преобразователи делят на трансформаторные и параметрические.
Втрансформаторных ВТП, имеющих как минимум две обмотки (возбуждающую и измерительную), параметры объекта контроля преобразуются в напряжение измерительной обмотки. В параметрических ВТП, имеющих, как правило, одну обмотку, - в комплексное сопротивление. Преимущество параметрических ВТП заключается в их простоте, а недостаток, который в трансформаторных ВТП выражен значительно слабее, - в зависимости выходного сигнала от температуры преобразователя.
Взависимости от способа соединения катушек преобразователя различают
абсолютные и дифференциальные ВТП.
в
L=3D
S=50 мм |
1 |
2 |
Вихретоковый преобразователь для измерения проката и неровностей на поверхности катания колес: 1 – сердечник; 2 – обмотка.