Вихретоковое устройство для измерения размеров и концентрации металлических частиц в жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения размеров и счетной концентрации металлических частиц и расширение диапазона измерения. Устройство содержит вихретоковый преобразователь ВТП 2, усилитель 3, высокочастотный генератор 1 напряжения, амплитудный детектор 5, блок 7 обработки информации. В устройство введены блок 6 измерения частоты импульсов и блок 4 управляемых ключей, а ВТП 2 содержит возбуждающую катушку 11 и группу пар измерительных катушек. Устройство работает в двух режимах: первый - режим ориентировочного определения счетной концентрации частиц в жидкости и подключения к усилителю оптимального числа измерительных катушек в зависимости от концентрации частиц, второй - режим раздельного определения размеров и счетной концентрации металлических частиц. В зависимости от концентрации частиц в жидкости к усилителю подключается то или иное число пар измерительных катушек ВТП 2. При контроле загрязнения жидкости 7-10 классов оптимальное число пар измерительных катушек равно 115, при контроле 13 класса - всего 1 паре измерительных катушек. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дц 4 С 01 N 27/74

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309234/25-28 (22) 23.09.87. (46) 15. 11. 89. Бюл. Р 42 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С.П.Королева (72} Ю.С.Быховский, Л.M.Ëîãâèíîâ, Ю.А.Маланичев и В.И.Витевский (53) 620, 179.14 (088.8) (56) Вихретоковый анализатор загрязнения жидкостей АЗЖ-908. Информационный листок В 471-85. Куйбышев, ЦНТИ, 1985. (54) ВИХРЕТОКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИИ РАЗМЕРОВ И КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ В ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение чувствительности и точности измерения размеров и счетной концентрации металлических частиц и расширение диапазона измерения. Устройство содержит внхретоковый преобразователь (ВТП) 2, усилитель 3, высокочастотный генератор 1 напряжения, „.SU 3522085 А1

2 амплитуднйй детектор 5, блок 7 обработки информации. В устройство введены блок 6 измерения частоты импульсов и блок 4 управляемых ключей, а

ВТП 2 содержит возбущдакнцую катушку

11 и группу пар измерительных катушек. Устройство работает в двух режимах: первый режим - ориентировочного определения счетной концентрации частиц в жидкости и подключения к усилителю оптимального числа измерительных катушек в зависимости от концентрации частиц; второй — режим раздельного определения размеров н счетной концентрации метаплнческих частиц.

В зависимости от концентрации частиц в жидкости к усилителю подключается то илн иное число пар измерительных катушек ВТП 2. При контроле загрязнения жидкости 7-10 классов оптимальное число пар измерительных катушек равно 115, при контроле 13 класса— всего T. паре измерительных катушек.

3 ил.

1522085

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для раздельного определения размеров и счетной концентрации металлических неферромагнитных и ферромагнитных частиц непосредственно в потоке жидкости, может быть использовано для анализа степени загрязнения жидкости металлическими частицами, для оценки процесса приработки отдельных принудительно смазываемых механических узлов, а также процесса разрушения

;узлов при условии существенного разлиI чия электромагнитных свойств материа- 15 лов деталей этих узлов.

Цель изобретения — повышение чувствительности и точности измерения размеров и счетной концентрации металлических частиц и расширение диа- 2р паэона измеряемых счетных концентраций за счет возможности подбора оптимального числа измерительньж обмоток.

На фиг.1 представлена блок-схема 25 устройства для раздельного определения размеров и счетной концентрации металлических неферромагнитных и ферромагнитных частиц в потоке жидкости; на фиг.2 — конструкция ВТП с одной возбуждающей и группой измерительных катушек индуктивноети; на фиг.3 зависимостьсреднего расстояния между частицами размером более О, 1 мм (сплошная линия) и зависимость оптимального числа измерительных катушек индуктивности, подключенных к усилителю, от класса жидкости по ГОСТ

172 16-71 (пунктирная линия).

Устройство содержит высокочастотный генератор 1 напряжения, вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), усилитель 3, блок 4 управляемых ключей, амплитудный детектор 5, блок 6 измерения частоты импульсов, блок 7 обработки и индикации, ВТП содержит кор45 пус 8 с входным и выходным патрубками 9 и 10, возбуждающую катушку 11 индуктивности, корпус 12 из немагнитного диэлектрического материала, ферритовый экран 13, предотвращающий рассеяние магнитного поля возбуждающей катушки 11, расположенной по периметру корпуса 12. В последнем выполнены параллельные каналы 14, вокруг которых расположены пары измерительных катушек 15 индуктивности, каждая из которых состоит из двух аксиально расположенных и встречнопоследовательно включенных катушек.

Пары измерительных катушек соединены последовательно и подключены к усилителю 3 через блок 4 управляемых ключей. Выход усилителя 3 соединен с амплитудным детектором 5, блок 6 измерения частоты импульсов включен между выходом амплитудного детектора 5 и управляющим входом блока 4 управляемых ключей, Входы блока 7 обработки и индикации соединены с выходами высокочастотного генератора 1 напряжения, усилителя 3, блока 6 измерения частоты импульсов и амплитудного детектора 5, Вихретоковое устройство контроля загрязнения жидкостей работает следующим образом.

Для достижения оптимальных условий измерений в устройстве предусмотрены два режима работы. Первый режим — режим ориентировочного определения счетной концентрации металлических частиц в жидкости по частоте импульсов на выходе амплитудного детектора 5 и подключения к усилителю 3 оптимального числа пар измерительных катушек 15. При включении устройства сухарный сигнал от всех измерительных катушек 15 поступает на усилитель 3 и далее — на амплитудный детектор 5 ° Продетектированные импульсы, возникающие при прохождении металлических частиц через измерительные катушки 15 ВТП, поступают на блок 6 измерения частоты импульсов.

В блоке 6 измерения частоты импульсов производится подсчет количества импульсов, поступивших от всех измерительнь|х катушек 15 эа время, установленное для контроля режима. Если количество импульсов не превысит заранее установленное число, устройство автоматически переводится во второй режим и производит подсчет количества импульсов в течение времени, установленного для производства анализа. Если частота импульсов с измерительных катушек 15 вихретокового преобразователя 2 велика и измеренное количество импульсов за время контроля режима превысит заранее установленное число в блоке 6, по сигналу с выхода этого блока происходит переключение ключей в блоке 4 управляемых ключей. При этом часть измерительных катушек 15 отключается от входа усилителя 3 и производится циях, но при этом повышается вероятность прохождения частиц вне измерительных катушек 15, что может привести к существенной погрешности определения числа частиц при малых концентрациях.

Эксперименты показали, что для трубопровода диаметром 40 мм, в котором нужно обнаружить металлические частицы в жидкости диаметром более

60-100 мкм диаметр каждой измерительной катушки 15 должен составлять

3 мм, а всего ВТП должен содержать

180 пар измерительных катушек 15. В зависимости от концентрации частиц в жидкости к усилителю 3 подключается то или иное число измерительных катушек 15. Оптимальное число .пар включенных катушек 15 определялось с учетом, с однои стороны, минимальной вероятности одновременного попадания в ВТП более, чем одной частицы, с другой стороны, минимальной вероятности прохождения .частиц вне подключенных измерительных катушек

15.

График (фиг. 3) показывает, что при контроле чистоты жидкости ниже

7 класса необходимо включать все !

80 пар измерительных катушек, при контроле более грязных жидкостей не все, например, при контроле жидкости 7-10 класса чистоты оптимальным является включение 115 пар измерительных катушек, а при контроле жидкости 13 класса чистоты нужна всего 1 пара измерительных катушек. В любом иэ этих случаев ВТП фиксируют

5 — 25 частиц размером более 100 мкм при прохождения через него 100 см жидкости.

Расширение динамического диапазона измеряемых счетных концентраций

1 в предлагаемом устройстве происходит за счет включения оптимального числа измерительных катушек, что позволяет осуществлять измерения как при больших, так и при малых концентрациях частиц. При этом повышается точность измерения размеров и счетной концентрации частиц за счет выбора относительно малого (по сравнению с прототипом) диаметра измерительных катушек.

Формула изобретения

Вихретоковое устройство для измерения размеров и концентрации металли5 15? 20 повторный анализ частоты импульсов.

Повторный анализ продолжается до тех пор, пока количество импульсов sa время, установленное для первого режима, не станет меньше или равно пред5 варительно установленному числу. На каждой стадии контроля режима происходит отключение части измерительных катушек 15 до тех пор, пока не будет достигнуто оптимальное соотношение между числом измерительных катушек 15 и классом чистоты анализируемой жидкости (фиг.3).

После срабатывания блока 4 управляемых ключей устройство автоматически переходит зо второй режим работы — режим раздельного определения размеров и счетной концентрации металлических неферромагнитных и фер- 20 ромагнитных частиц. На усилитель 3 поступает суммарный сигнал от тех измерительных катушек !5, которые подключены к нему блоком 4 управляемых ключей. Сигнал усиливается и поступа- 25

1 ет в блок 7 обработки и индикации, где происходит обработка сигнала, определение раздельного числа металлических и неферромагнитных и ферромагнитных частиц разных размеров.

Работа устройства в первом режиме основана на использовании зависимости среднего расстояния между частицами от класса чистоты жидкости, т.е. от числа частиц в определенном объеме жидкости (фиг,3). Чем выше

35 номер класса чистоты, т.е, чем больше частиц в определенном объеме, тем меньше среднее расстояние между частицами, и, следовательно, 40 тем выше вероятность одновременного нахождения в ВТП более чем одной частицы, т.е. тем выше погрешность измерения счетной концентрации частиц. Суммарное сечение всех измерительных каналов 14 должно быть не меньше сечения входного патрубка 9 преобразователя 2, а диаметр каналов 14 должен соответствовать среднему расстоянию между частицами при максимальной измеряемой счетной концентрации загрязнений.

Уменьшение контролируемого объема жидкости, проходящего через измерительные катушки 15, за счет уменьше- ния сечения позволяет увеличить среднее расстояние между частицами и тем самым повысить точность измерения числа частиц при больших концентра1522085

8 Р отсс встаем миЬжми

4Ьа Ю

Составитель И Кесоян

Редактор Н.Горват Техред И.Ходанич Корректор T.Ïàëèé

Заказ 6952/40 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 ческих частиц в жидкости, содержащее последовательно. соединенные высокочастотный генератор, вихретоковый преобразователь, усилитель, амплитудный детектор и блок обработки информации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения и расширения диапазона измерения, оно снабжено блоком управляемых ключей и блоком измерения .частоты импульсов, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, а выход — с управляющим входом блока управляемых ключей, внхретоковцй преобразователь выполнен

И в виде немагннтного диэлектрического корпуса с п параллельными каналами для контролируемой жидкости, возбуждяющей катушки индуктивностн Охва тывающей корпус так, что ее ось параллельна осям каналов, и и последо» вательно-согласно соединенных пар измерительных катушек индуктивности, 1 1 включенных s каждой паре последовательно-встречно и размещенных в паре аксиально, каждая пара измерительных катушек индуктивности охватывает соответствующий канал и соединена с усилителем через управляемый коммутатор.