Датчик для контроля анизотропных сред со сложным рельефом поверхности

 

Изобретение относится к средствам электромагнитного нераэруи.г.ющего контроля свойств анизотропных объемно-неоднородных сред и материалов , обладающих сложным рельефом поверхности, и может быть использовано для контроля качества естественных и искусственных композиционных материалов. Цель изобретения - увеличение достоверности контроля - достигается тем, что около каждого неподвижного стержня по одну сторону введены подвижные ферритовые стержни 2 с измерительными обмотками 3, количество которых составляет степень числа два, расположенные друг от друга ч от неподвижного стержня по дуге окружности на равных угловых расстояниях, при этом произведение числа подвижных стержней на угловое расстояние между ними составляет If/ft, мея-ду внешними и центральным стержнями ;ю окру) for т и расположены подвижные диэлектрические стержни, совпадающие пс количеству и угловым расстояния с ,товыми сгеркнпыч, ci оСмотки, размещенные на этил стержнях заключены в экраны полуброногзого типа, открытые со стороны контролируемого образца. Устройство содержит ферритовую шайбу 1, три неподвижных боковых ферритовых стержня 2, измерительные обмотки 3, центральный ферритовый стержень k, обмотку 5 возбуждения на нем, три боковых подвижных ферритовых стержня 6, три экранированные измерительные обмотки 7, диэлектрические стержни 8 с экранированными обмотками 9 на них, 2 ил. (Л а оо оо ю о со

СООЗ ССВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕЮУБЛИН

А( (1) Ы 01 R 33/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ14

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4707057/21 (22) 15.06.89 (46) 30.10.91. e . t 40 (71) Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения и Днеп, ропетровский государственный университет (72) С.В. Серебренников, Н.И. Твер доступ и В.С. Хандецкий (53) 6?1.3 17;44 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 953602, кл. С 01 R 33/00, 1981. (54) ДАТЧИК ДЛЯ КОНТРОЛЯ АНИЗОТРОПНЫХ СРЕД СО СЛОЖНИМ РЕЛЬЕФОМ ПОВЕРХ"

НОСТИ (57) ;ся к средствам электромагнитного неразрушающе"

Го контроля свойств анизотропных объемно-неоднородных сред и материалов, обладающих сложным рельефом поверхности, и может быть использова-. но для контроля качества естественных и, искусственных композиционных материалов. Цель изобретения -.уве-. личение достоверности контроля - достигается тем, что около каждого не подвижного стержня по одну сторону

Изобретение относится к средствам электромагнитного неразрушвющего контроля свойств анизотропных объемнонеоднородных сред и материалов, обладающих сложным рельефом поверхности,, и может быть использовано для контроля качества естественных и искусст-,, венных композиционных материалов, „800„1688209

2 введены подвижные ферритовые стержни

2 с измерительными обмотками 3, количество которых составляет степень числа два, расположенные друг от друга и от неподвижного стержня по дуге окружности на равных угловых расстояниях, при этом произведение числа подвижных стержней на угловое расстояние между ними составляет

Т/", между. внешними и центральным стержнями по окружности расположены подвижные диэлектрические стержни, совпадающие по количеству и угловым

t:aññòoëHèRê с внешними ферритовыми стержнями, а обмотки, размещенные на этих стержнях, заключены в экраны полуброневого типа, открытые со стороны контролируемого образца. Устройство содержит ферритовую шайбу 1, три неподвижных боковых ферритовых стержня 2., измерительные обмотки 3, центральный ферритовый стержень обмотку 5 возбуждения на нем, три боковых подвижных ферритовых стержня

6, три экранированные измерительные обмотки 7, диэлектрические стержни 8 с экранированными обмотками 9 на них, 2 ил, обладающих анизотропией электропроводности и магнитной проницаемости .

Целью изобретения является увеличение достоверности контроля.

На фиг.1 представлена конструкция датчика в разрезе; на фиг.? - то же, вид сверху.

16882О9

Датчик содержит Ферритовую шайby 1, три неподвижнь1х боковых ферритовых стержня 2, измерительные обмотки 3, центральный Ферритовый стержень 4, обмотку 5 возбуждения на нем, три боковых подвижных ферритовых стержня 6, три экранированные измерительные обмотки 7, диэлектрические стержни 8 с экранированными 1С обмотками 9 на них.

Концентратор магнитного поля со=тоит из ферритовой шайбы 1, перпендикулярно плоскости которой по окружности через 2ч/3 радиан располо- 15 жены три неподвижных Ферритовых стержня 2, выполняющих Функцию опоры, и смещенных относительно них на Т /6 радиан три подвижных Ферритовых стержня 6. -2О

Центральный Ферритовый стержень закреплен на оси шайбы 1 с возможностью, как и у боковых стержней 6„ возвратно-поступательного перемещения с помощью пружин до положения, 25 ограничиваемого ограничителями (не показаны) . Магнитный поток центрального стержня 4 замыкается через боко:вые стержни 2,6. Экраны на обмотках

7 подвижных и обмотках 3 неподвижных щ стержней ослабляют взаимодействие между ними, поэтому индуктивность датчика практически не меняется- при ïBðåмещении стержней. Изменение магнитного сопротивления магнитопровода от перемещения Ферритовыгх стержней

35 компенсируется соответствующим изменением зазора между Ферритовой шайбой и стержнями переменного сечения, Немынитные стержни 8 имеют возможность возвратно-поступательного перемещения, обмотки 9 на них имеют экраны

Полуброневого типа„ Открытые со стсро"

Ны контролируемого образца. Обмотки подключены к стороннему источнику тоka (не показан).

,, Йндуктивный датчик работает следующйм образом.

Если к торцам датчика .приложить

Внизотропную объемно-неоднородную среду со сложным рельефом поверхности, то три опорных стержня 2 обеспечат устойчивое, без перекосов поло= жение датчика, при этом в зависимости от рельефа подвижные стержни 4, &,;

В переместятся в ту, либо другую сто- рону, однако все 13 рабочих торцов стержней будут контактировать с поверхностью среды. Ilp» этом изменение магнитного сопротивления магнитопровода вследствие изменения длины

Ферритовых стержней при их перемещении компенсируется за счет соответствующего изменения зазоров между ферритовой шайбой и стержнями переменного сечения. Так, например, вследствие впадины рельефа происходит удлинение ферритового стержня, одновременно в отверстие шайбы,1 входит все большая доля утолщенной части стержня, при этом зазор между шайбой и стержнем уменьшается и результирующее магнитное сопротивление R остается неизменным. При вталкивании стержня выпуклостью рельефа в отверстие шайбы входит утонченная часть стержня и увеличивающийся зазор компенсирует уменьшение В.(ц от укорочения стержня.

Если B начальнОм пОложении Один боковой ферритовый cTBp)HBHb своим рабочим торцом лежит на оси Х, а другой — на оси Y (см.фиг.2), то при повороте датчика вокруг своей оси его индуктивность будет изменяться, причем это изменение достигает максимального значения при угле поворота и /12, ДальнеЙшиЙ поворот датчика в том же направлении вызывает обратное изменение индуктивности, сигнал полностью восстанавливается при n /6 радиан, так как в этом положении с осями анизотропии совпадаtoT соседние ферритОвые BTBpNHvi °

Количество подвижных боковых Ферритовых стержней (1,2,4,...) практически определяется размерами зоны контроля. Зона контроля возрастает при увеличении радиу-а датчика. При этом увеличиваются метрические расстояния между боковыми ферритовыми стержнями, что приводит к росту от . осительной погрешности (g). Для ,компенсации этого и обеспечения повторяемости результатОB при повороте необходимо ввести дополнительные боковые ферритовые стержни так„ чтобы произведе:-ие числа подвижных стержней на угловое расстояние между ними

cocYBвилО числО и /6

Анизотропные композиционные мате-риалы и среды вследствие своих текстурных особенностей чаще других имеют внутренние неоднородности. В естес венных композитах, например железной руде, это - различчые Объемные включения - от чистого магнетика до пусФормула изобретения

5 1б882 той породы. В искусственных волокнистых композитах, например углеграФитовых, это - наиболее часто встречающиеся дефекты — расслоения нали-, 5 чие которых может привести к разруше, нию всей конструкции, Поэтому возможность регулирования глубинности контроля является важнейшим требованием при разработке современных средств контроля таких сред и материалов. В то же время датчики должны быть нечувствительны к анизотропии свойств, так как специальная их установка на образец в соответствующем положении по отношению к осям анизотропии чаще всего невозможна изза наличия оптически непрозрачных покрытий (например, краски) на изделиях из композитов или загряэненнос- 20 ти поверхности образцов руд в естественных условиях.

Вследствие того, что индукция магнитного поля в Ферритовых стержнях значительно выше, чем в диэлектричес- 25 ких, для которых магнитная проницаемость равна единице, магнитный поток, центрального стержня замыкается, проходя в среде, через боковые ферритовые стержни. Экранирование обмо".. 30 .ток 9, расположенных на диэлектрических стержнях, полуброневым эк15аном, открытым только со стороны образца, дополнительно ослабляет связь этих обмоток 9 с обмотками 3,5,7, расположенными на Ферритовых стержнях. Управляющие обмотки 9 эапитываются от отдельного источника тока .

В зависимости от направления тока в обмотке ее магнитное поле либо притягивает магнитные силовые линии к поверхности образца, либо препятствует распространению магнитного потока в объеме средь1, прилегающей к управ" ляющей обмотке, заставляя силовые ли" 45 нии замыкаться в глубине.

Каждый диэлектрический стержень с обмоткой расположен между соответствующим боковым и центральным стерж"

09

6 нем в месте максимальной плотности магнитного потока. При этом количестv во диэлектрических стержней и угловое расстояние между ними такие же, как и для боковых Ферритовых стержней (Фиг.2).

Датчик для контроля анизотропных сред со сложным рельефом поверхности, содержащий концентратор поля в виде ерритовой шайбы, расположенные перендикулярно ее плоскости диэлектрические и ферритовые стержни с обмотками, часть из которых выполнена с возможностью возвратно-лоступательного движения, элементы компенсации изменения индуктивности датчика при перемещении подвижных стержней, причем центральный Ферритовый стержень с обмоткой возбуждения выполнен подвижным, а три неподвижных ферритовых стержня с идентичными измерительными обмотками на концах расположены по окружности через 3u/2 радиан, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения достоверности контроля, около каждого неподвижного стержня по одну сторону введены подвижные ферритовые стержни с измери тельными обмотками, количество которых составляет степень числа два, расположенныа друг от друга и от не" подвижного стержня, по дуге окружности на равных угловых расстояниях, при этом произведение числа подвижных стержней на угловое расстояние между ниии составляет Т/б, между внешними и центральным стержнями по окружности расположены подвижные диэлектрические стержни, совпадающие по количеству и угловым расстоя-. ниям с внешними ферритовыми стержнями, а обмотки, размещенные на этих стержнях, заключены в экраны полу: броневого типа, открытые со стороАы контролируемого образца.

168820>

А -А

1 r

Редактор Т. Лошкарева

Г

Заказ 3707 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11о кнл, й-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-h(çó ÿòå: ücêèè кои(инат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1Î( :g ф Фффс ° 1( ф г Ф

7.

Составитель Л. Устинова

Техред А. Кравчук - Корректор И. Самборская