СОДЕРЖАНИЕ
Вступление................................................................................................... 4
1. Дифференциальный электромагнитный преобразователь для измерения приращений толщин трубчатых и листовых немагнитных изделий.............................. 6
1.1.Теория работы преобразователя...................................................... 6
1.2.Определение оптимальных режимов работы датчика................... 11
1.3.Оценка погрешностей измерений толщин изделий........................ 16
2. Преобразователь для измерения удельной электрической
проводимости немагнитных материалов.................................................. 19
2.1. Теория работы устройства для измерения удельной
электрической проводимости................................................................ 19
2.2. Погрешности измерений удельной электрической
проводимости......................................................................................... 21
3. Конструктивные решения универсального
накладного датчика................................................................................... 23
4. Методика проверки оптимальных режимов работы
датчика....................................................................................................... 30
5. Электромагнитные преобразователи с магнитопроводами................ 36
5.1. Типовые конструкции преобразователей...................................... 36
5.2. Требования к преобразователям.................................................. 37
5.3. Измерения магнитных характеристик изделий............................. 43
5.4. Расчет погрешностей измерения магнитных характеристик....... 46
6. Электромагнитный накладной преобразователь для
бесконтактного определения удельной электрической проводимости
цилиндрических изделий........................................................................... 49
6.1. Теория работы преобразователя. Методы определения
удельной электрической проводимости............................................... 49
|
|
6.2. Описание устройств, реализующих амплитудный
и фазовый методы определения s......................................................... 61
6.3 Выбор рациональных режимов работы устройств
с точки зрения чувствительностей и погрешностей............................. 66
Список источников информации.............................................................. 77
ВСТУПЛЕНИЕ
Среди многообразия накладных преобразователей выделяются датчики с ферромагнитным сердечником, имеющие воздушный зазор. При помещении такого датчика на исследуемое изделие последнее, перекрывая зазор, замыкает магнитный поток магнитопровода. Изменение магнитного потока в зазоре несет информацию о физических свойствах, толщине, химическом составе изделия. Основное преимущество указанных преобразователей состоит в высокой чувствительности, поскольку сконцентрированный в зазоре магнитный поток может достигать значительных величин по сравнению с потоками других накладных датчиков при тех же значениях возбуждающих ампер-витков. Кроме того, в преобразователях с магнитопроводом накладного типа для достижения высокой чувствительности ограничения на габариты возбуждающей обмотки являются менее жесткими по сравнению с требованиями к размерам преобразователей без сердечников. Это связано с тем, что в первых преобразователях каждый из намагничивающих ампер-витков независимо от места расположения дает практически равноценный вклад в возбуждающий магнитный поток в зазоре магнитопровода, в то время как в преобразователях без магнитопровода наиболее эффективны ампер-витки, расположенные вблизи изделия. Ампер-витки, удаленные по высоте катушки от изделия, в силу влияния эффектов рассеяния магнитного потока, оказывают слабое воздействие на величину зондирующего магнитного потока.
|
|
Расчет накладных датчиков без магнитопровода для измерений характеристик изделий различных конфигураций был проведен в ряде работ [1,2–6,7]. Однако использование результатов этих расчетов для практических целей затруднено, поскольку выходные сигналы таких преобразователей несут многопараметровую информацию не только об измеряемых характеристиках изделий, но и о мешающих факторах, среди которых основным является воздушный зазор между датчиком и изделием. С этой точки зрения, на величину выходных сигналов таких преобразователей оказывает существенное влияние изменение взаимного расположения датчика и изделия, которое в значительной степени затрудняет непрерывный контроль. Расчет первичного индуктивного преобразователя с магнитопроводом, в общем случае, провести сложно ввиду трудности определения различных потоков внутри магнитопровода и вне его (потоков рассеяния). Вычисления еще в большей степени усложняются при учете нелинейного характера намагничивания материала магнитопровода. Хотя и существуют определенные расчетные модели [8,9] таких датчиков, учитывающие в какой-то мере указанные факторы, однако, конечные соотношения этих работ настолько громоздки, что все еще далеки от практического применения в реальных условиях производства.
Следует отметить, что существующие преобразователи с магнитопроводом применимы для контроля изделий только одного типоразмера. Оказывается, при соблюдении определенных требований к конструктивным и схемным решениям можно существенно упростить теоретические выкладки, описывающие работу такого типа преобразователей. Это тем более важно, поскольку результаты такого теоретического обоснования можно применить к универсальному датчику, используемому в силу конструктивных возможностей для исследований изделий различных конфигураций.
|
|
В пособии изложены вопросы теории, конструкции и схемное решение универсального накладного преобразователя с магнитопроводом, применяемого для контроля толщины и удельной электрической проводимости цилиндрических и плоских немагнитных проводящих изделий. Проводятся также оценки погрешностей при исследовании указанных характеристик.
Приведены конструкции преобразователей, предназначенных для контроля магнитных характеристик ферромагнитных изделий и образцов замкнутой и разомкнутой формы. Описана теория работы таких датчиков.
Рассмотрена также теория работы накладного вихретокового датчика без магнитопровода в однородном поперечном магнитном поле, который используется для определения удельной электрической проводимости цилиндрических немагнитных изделий и образцов.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРИРАЩЕНИЙ ТОЛЩИНЫТРУБЧАТЫХ И ЛИСТОВЫХ НЕМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ