Часть III. Вихретоковый контроль 281

6. Возбуждение вихревых токов. Скин-эффект. 281

Рис. 3.1. Колебательный контур 284

. (3.1) 285

, (3.2) 285

(3.3) 286

. (3.4) 286

, (3.5) 286

, , . (3.6) 286

. (3.10) 287

, (3.11) 287

, (3.12) 287

, (3.13) 288

Рис. 3.2. Затухающие колебания 288

. (3.14) 289

, (3.15) 289

, (3.16) 289

. (3.17) 289

, (3.18) 290

. (3.19) 290

. (3.20) 290

. (3.21) 290

(3.22) 291

. (3.23) 291

, (3.24) 291

, (3.25) 292

, . (3.26) 292

, (3.27) 292

, (3.28) 293

, (3.29) 293

. (3.30) 293

Рис. 3.3. Векторная диаграмма 293

, (3.31) 294

. (3.32) 294

Рис. 3.4. Резонансные кривые силы тока 294

. (3.33) 295

, (3.34) 296

. (3.35) 296

, (3.36) 297

(3.37) 297

, (3.38) 298

, . (3.39) 298

. (3.40) 298

. (3.41) 299

, , , . (3.42) 299

, (3.43) 300

, (3.44) 301

. (3.45) 301

. (3.46) 301

, (3.47) 302

. (3.48) 303

, (3.49) 303

. (3.50) 304

, (3.51) 304

, (3.52) 304

, (3.53) 304

, (3.54) 304

, (3.55) 305

7. Вихретоковый контроль. Вихретоковые преобразователи. 305

Рис. 3.5. Индуктивная катушка над проводящим ОК 307

Рис. 3.6. Трансформаторный ВТП над ОК 307

Рис. 3.7. Классификация ВТП 311

Рис. 3.8. Абсолютный (а) и дифференциальный (б) трансформаторный ВТП: 311

1 – возбуждающие обмотки; 2 – измерительные обмотки; 3 – объект контроля 311

Рис. 3.9. Проходные наружные ВТП (а) и проходные внутренние ВТП (б): 312

1 – возбуждающие обмотки; 2 – измерительные обмотки; 3 – объект контроля 312

Рис. 3.10. Погружные (а) и экранные (б) проходные ВТП 313

Рис. 3.11. Накладные ВТП с круглыми (а), прямоугольными (б), крестообразными (в) катушками; с перпендикулярными осями катушек (г): 314

Рис. 3.12. Накладной экранный преобразователь (а) и накладные ВТП с 315

ферро- и ферримагнитными сердечниками (на рис. б-г отмечено серым) 315

Рис. 3.13. Комбинированные ВТП: проходные возбуждающие (1) катушки 316

(а – соленоид; б – кольца Гельмгольца) и накладные (2) измерительные 316

8. Сигнал ВТП. Обобщенный параметр контроля. 316

, (3.56) 316

. (3.57) 316

Рис. 3.14. Схема влияния свойств изделия на сигнал ВТП 318

, (3.58) 318

. (3.59) 320

; (3.60) 320

. (3.61) 320

Рис. 3.15. Изменение нормированных вносимых активного и индуктивного 321

сопротивлений витка с переменным током на проводящем полупространстве 321

Рис. 3.16. Годографы сигналов накладного параметрического ВТП при изменении параметра и зазоров между датчиком и изделием 322

9. Контроль цилиндрических объектов наружным проходным ВТП с однородным полем. Выбор наилучших условий контроля. 323

Рис. 3.17. Круговой цилиндр в проходном ВТП 323

, (3.62) 324

, (3.63) 324

где , – начальная фаза магнитного потока. 324

. (3.64) 324

, (3.65) 324

, (3.66) 325

(3.67) 325

. (3.68) 325

, (3.69) 325

, (3.70) 325

, (3.71) 326

. (3.72) 326

, (3.73) 326

, (3.74) 326

, (3.75) 326

где – обобщенный параметр контролируемого цилиндра. 326

Рис. 3.18. Распределение модулей относительной напряженности магнитного поля (а) и плотности вихревых токов (б) в круговом цилиндре 327

На рис. 3.18 приведены графики распределения модулей относительной напряженности магнитного поля и относительной плотности вихревых токов , где – модуль плотности вихревых токов на поверхности цилиндра. Уменьшение напряженности магнитного поля во внутренних слоях цилиндра обусловлено скин-эффектом. 327

. (3.76) 328

Решением этого уравнения является функция: 328

. (3.77) 328

(3.78) 328

. (3.79) 329

, (3.80) 329

при или при . (3.81) 329

. (3.82) 329

. (3.83) 330

Рис. 3.19. Зависимость от квадрата обобщенного параметра 331

Рис. 3.20. Годографы относительного напряжения наружного проходного ВТП при контроле кругового неферромагнитного цилиндра 331

, (3.84) 332

Рис. 3.21. Годографы относительного напряжения наружного проходного ВТП при изменении параметров ферромагнитного цилиндра для 334

. (3.85) 334

, (3.86) 335

; (3.87) 335

; (3.88) 335

. (3.89) 335

Рис. 3.22. Годографы чувствительности наружного проходного ВТП к изменениям радиуса (а), удельной электрической проводимости (б) и магнитной проницаемости (в) кругового цилиндра; зависимости модулей чувствительности наружного проходного ВТП к изменению параметров кругового цилиндра (г) 337

, (3.90) 338

Рис. 3.23. Годографы относительного вносимого напряжения наружного проходного ВТП при изменении параметров неферромагнитной трубы 339

- к изменениям внешнего радиуса; (3.91) 340

- к изменениям внутреннего радиуса; (3.92) 340

- к изменениям . (3.93) 340

Рис. 3.24. Зависимости чувствительности наружного проходного ВТП к изменениям внешнего (а) и внутреннего (б) радиусов, а также удельной электрической проводимости (в) неферромагнитной трубы 341

10. Вихретоковый контроль с помощью накладных преобразователей 342

Рис. 3.25. Накладной ВТП над проводящим листом 342

Рис. 3.26. Годографы относительного вносимого напряжения накладного ВТП при контроле неферромагнитного листа 344

; (3.94) 344

11. Способы ослабления влияния мешающих параметров 345

Рис. 3.27. Векторная диаграмма амплитудного способа выделения информации (а) и структурная схема прибора (б) 348

Рис. 3.28. Векторная диаграмма (а) фазового способа выделения информации и структурная схема прибора 350

Рис. 3.29. Векторная диаграмма (а) и схема устройств (б) амплитудно-фазового способа выделения информации 352

Рис. 3.30. Схема включения (а), диаграмма комплексных сопротивлений (б) и структурная схема прибора (в) с ВТП, включенным в последовательный колебательный контур 354

12. Приборы вихретокового контроля 355

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 362

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 363

Дополнительная литература 363

От автора 5