Измеритель перемещений

Авторы патента:

G01N27/90 - с помощью вихревых токов

Владельцы патента RU 2642148:

Акционерное общество "Научно-производственное объединение измерительной техники" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля положения движущихся металлических частей роторных машин в энергетике, турбонасосных агрегатов в нефтегазовой промышленности и других областях. Измеритель перемещений содержит вихретоковый датчик, обмотка которого подключена через соединительный кабель к выходу высокочастотного генератора, входному конденсатору и высокочастотному фильтру, выход которого через выпрямитель, низкочастотный фильтр и усилитель подключен к индикатору. Согласно изобретению в измеритель перемещений введен канал измерения температуры, содержащий источник постоянного тока, дополнительный низкочастотный фильтр, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, выход источника постоянного тока подключен через дополнительный низкочастотный фильтр и соединительный кабель к обмотке вихретокового датчика, кроме того, выход источника тока подключен к входу дополнительного усилителя, выход которого подключен к дополнительному индикатору. Изобретение обеспечивает расширение функциональных возможностей устройства путем измерения температуры в рабочем зазоре вихретокового датчика. 1 ил.

Известен измеритель перемещений, содержащий датчик с элементом Холла, выход которого через усилитель подключен к индикатору, постоянный магнит, магнитное поле которого связано с элементом Холла через контролируемый объект (см. Маргелов А. «Датчики положения на эффекте Холла», журнал «Электронные компоненты», №8, 2004, стр. 63, 64). Изменение положения контролируемого объекта относительно элемента Холла приводит к изменению величины магнитного поля у элемента Холла, что индицируется индикатором.

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности измерителя и наличие постоянного магнита, который заметно усложняет конструкцию измерителя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является измеритель перемещений, содержащий вихретоковый датчик, генератор переменного напряжения, к выходу которого через соединительный кабель подключен колебательный контур, в качестве индуктивности которого используется вихретоковый датчик, последовательно соединенные детектор, подключенный к колебательному контуру, и индикатор (см. патент РФ №2189585, кл. G01N 27/90, 2000 г.). Рабочая частота генератора настроена на резонансную частоту колебательного контура, образованного параллельным включением катушки индуктивности вихретокового датчика и входного конденсатора. Приближение металлического объекта к обмотке вихретокового датчика приводит к расстройке и увеличению потерь в колебательном контуре и, как следствие, уменьшению переменного напряжения на нем.

Недостатками данного устройства являются ограниченные функциональные возможности измерителя.

Задача, решаемая изобретением, заключается в расширении функциональных возможностей устройства путем измерения температуры в рабочем зазоре вихретокового датчика.

Ожидаемый технический эффект достигается тем, что в измеритель перемещений, содержащий вихретоковый датчик, обмотка которого подключена через соединительный кабель к выходу высокочастотного генератора, входному конденсатору и высокочастотному фильтру, выход которого через выпрямитель, низкочастотный фильтр и усилитель подключен к индикатору, введен канал измерения температуры, содержащий источник постоянного тока, дополнительный низкочастотный фильтр, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, выход источника постоянного тока подключен через дополнительный низкочастотный фильтр и соединительный кабель к обмотке вихретокового датчика, кроме того, выход источника тока подключен к входу дополнительного усилителя, выход которого подключен к дополнительному индикатору.

Функциональная схема предлагаемого устройства приведена на Фиг. 1.

Измеритель перемещений содержит вихретоковый датчик 1, обмотка которого подключена через соединительный кабель 2 к выходу высокочастотного генератора 3, входному конденсатору 4 и высокочастотному фильтру 5, выход которого через выпрямитель 6, низкочастотный фильтр 7 и усилитель 8 подключен к индикатору 9.

Измеритель перемещений содержит также канал измерения температуры 10, включающий в себя источник постоянного тока 11, дополнительный низкочастотный фильтр 12, дополнительный усилитель 13 и дополнительный индикатор 14. Выход источника постоянного тока 11 подключен через дополнительный низкочастотный фильтр 12 и соединительный кабель 2 к обмотке вихретокового датчика 1. Кроме того, выход источника тока 11 подключен к входу дополнительного усилителя 13, выход которого подключен к дополнительному индикатору 14.

Чувствительная зона вихретокового датчика 1 расположена у контролируемого металлического объекта 15 на расстоянии h.

Устройство работает следующим образом.

При подаче питания на измеритель перемещения высокочастотный генератор 3 возбуждается на резонансной частоте колебательного контура, образованного индуктивностью обмотки датчика 1 и емкостью параллельно включенным входным конденсатором 4, и на обмотке вихретокового датчика 1 возникает переменное напряжение Uh с частотой около 1 МГц. Амплитуда высокочастотного напряжения на обмотке датчика 1 зависит от расстояния h до контролируемого объекта 15. Высокочастотный сигнал с обмотки датчика 1 после фильтрации высокочастотным фильтром 5, выпрямления выпрямителем 6 и сглаживания низкочастотным фильтром 7 усиливается усилителем 8 и поступает на индикатор 9. Изменение (уменьшение) расстояния h между контролируемым объектом 15 и чувствительной зоной датчика 1 приводит к изменению (увеличению) демпфирования обмотки датчика 1 и пропорциональному изменению (уменьшению) амплитуды колебаний на входе высокочастотного фильтра 5 и выпрямителя 6 и, соответственно, показаний индикатора 9.

Кроме того, при подаче питания на измеритель перемещения включается источник постоянного тока 11, ток Jo которого протекает по дополнительному низкочастотному фильтру 12, по соединительному кабелю 2 и по обмотке вихретокового датчика 1 и создает постоянное падение напряжения Ur=Jo*r на активном сопротивлении r этой обмотки. Таким образом, на обмотке датчика 1 действует суммарное напряжение Uh+Ur.

Суммарное напряжение Uh+Ur поступает на дополнительный низкочастотный фильтр 12, который выделяет постоянную составляющую напряжения Ur. После усиления дополнительным усилителем 13 сигнал Ur индицируется на дополнительном индикаторе 14. Этот сигнал содержит информацию о температуре в рабочей зоне вихретокового датчика 1. Изменение (увеличение) температуры в рабочей зоне датчика 1 приводит к пропорциональному изменению (увеличению) активного сопротивления r обмотки датчика и соответствующему изменению (увеличению) падения постоянного напряжения Ur. Так, например, для медной проволоки, которая традиционно используется в обмотках вихретоковых датчиков, а также в медных термометрах, температурный коэффициент равен 4,3⋅10^-3⋅1/°С, поэтому при изменении температуры в рабочей зоне датчика от +20°С до +120°С сопротивление обмотки увеличится на 43%. Сопротивление обмотки вихретокового датчика r составляет 5-15 Ом, поэтому при токе источника постоянного тока Jo=10-20 мА падение напряжения Ur будет равно 50-300 мВ при нормальной температуре и 72-430 мВ при температуре +120°С. Такие изменения падения напряжения просто индицируются каналом измерения температуры 10.

Введение и соответствующее подключение новых элементов в измеритель перемещений обеспечивает расширение его функциональных возможностей за счет измерения температуры в рабочем зазоре датчика, что позволяет дополнительно оперативно отслеживать предаварийные режимы работы роторных машин и турбонасосных агрегатов.

Измеритель перемещений, содержащий вихретоковый датчик, обмотка которого подключена через соединительный кабель к выходу высокочастотного генератора, входному конденсатору и высокочастотному фильтру, выход которого через выпрямитель, низкочастотный фильтр и усилитель подключен к индикатору, отличающийся тем, что в него введен канал измерения температуры, содержащий источник постоянного тока, дополнительный низкочастотный фильтр, дополнительный усилитель и дополнительный индикатор, выход источника постоянного тока подключен через дополнительный низкочастотный фильтр и соединительный кабель к обмотке вихретокового датчика, кроме того, выход источника тока подключен к входу дополнительного усилителя, выход которого подключен к дополнительному индикатору.

Похожие патенты:

Дефектоскоп для сварных швов // 2639592

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет обнаруживать дефекты малых размеров и глубокого залегания в сварных швах, соединяющих, преимущественно, неферромагнитные материалы.

Дефектоскоп для сварных швов // 2639592

Электромагнитный скважинный дефектоскоп (варианты) // 2639270

Область применения: изобретение относится к геофизическим исследованиям технического состояния нефтегазовых скважин и может быть использовано для обнаружения различных дефектов в нескольких колоннах скважин.

Способ мониторинга технического состояния рельсового пути // 2636827

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния рельсовых путей. Согласно способу мониторинга рельсового пути в рельсы передают акустический сигнал, отраженный сигнал принимают акустическими датчиками, обрабатывают сигнал с помощью системы обработки сигналов.

Способ неразрушающего контроля качества сверхпроводящей проволоки // 2635844

Использование: для контроля качества сверхпроводящей проволоки с медной оболочкой и сверхпроводящей сердцевиной из сплава ниобий-олово. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения отношения Cu/non Cu в сверхпроводящей проволоке с заданными наружным диаметром DH, удельной электрической проводимостью σм медной оболочки и удельной электрической проводимостью σс сверхпроводящей сердцевины, заключается в том, что предварительно в полость проходного вихретокового преобразователя поочередно вводят выполненные из отрезков проволоки контрольные образцы с такими же параметрами Dн, σм и σс, что и у контролируемой проволоки и с известным, изменяющимся от образца к образцу отношением Cu/non Сu, измеряют с помощью электронного блока, подключенного к выходу вихретокового преобразователя, вносимый образцами вихретоковый сигнал и по совокупности измерений получают градуировочную зависимость между вихретоковым сигналом и отношением Cu/non Сu, контролируемую проволоку перемещают через проходной вихретоковый преобразователь, измеряют с помощью электронного блока, подключенного к выходу вихретокового преобразователя, вихретоковый сигнал, регистрируют с помощью датчика перемещения текущую линейную координату контролируемого участка проволоки, получают зависимость изменения вихретокового сигнала вдоль контролируемой проволоки, а по ней, с помощью предварительно полученных градуировочных характеристик, и отношение Cu/non Сu, согласно изобретению периодически выполняют контрольное измерение отношения Cu/non Cu электрическим методом, для чего создают электрический ток I вдоль участка контролируемой проволоки, измеряют создаваемое этим током на участке заданной длины падение напряжение U и по отношению U/I, с учетом параметров Dн, σм, σс и , вычисляют среднее отношение Cu/non Cu на этом участке, затем ставят в соответствие полученную величину Cu/non Cu со средней величиной вихретокового сигнала, измеренного на этом же участке, и по полученному соответствию корректируют градуировочную характеристику.

Устройство для вихретоковой дефектоскопии ферромагнитных труб со стороны их внутренней поверхности // 2634544

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов как с внутренней, так и с внешней стороны в ферромагнитных трубах.

Устройство для вихретокового контроля металлических немагнитных объектов // 2629711

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля их толщины и удельной электрической проводимости материала.

Устройство, система и способ автоматизированного неразрушающего контроля металлических конструкций // 2622482

Использование: для автоматизированного неразрушающего контроля резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что предложено устройство для автоматизированного неразрушающего контроля металлической конструкции, содержащее ультразвуковой блок неразрушающего контроля, блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля, вихретоковый блок неразрушающего контроля, управляющий блок, соединенный с указанными ультразвуковым блоком неразрушающего контроля, блоком неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретоковым блоком неразрушающего контроля для отправки управляющих сигналов для осуществления контроля металлической конструкции, и блок навигации, соединенный с управляющим блоком управления и выполненный с возможностью определения положения указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля относительно металлической конструкции и состояния поверхности контролируемой металлической конструкции и направления сигналов с информацией о положении указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля и состоянии поверхности контролируемой металлической конструкции в управляющий блок, причем все указанные блоки установлены во взрывозащищенном корпусе, имеющем средства перемещения по поверхности контролируемой металлической конструкции, управляющий блок выполнен с возможностью направления управляющих сигналов одновременно на по меньшей мере один блок из числа указанных ультразвукового блока неразрушающего контроля, блока неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретокового блока неразрушающего контроля на основе сигналов, полученных от блока навигации, а блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля выполнен с возможностью изменения индукции магнитного поля, создаваемого этим блоком, от минимального значения, близкого к нулю, до заданного максимального значения.

Способ совмещения диагностических данных отдельных листов днища рвс с целью построения визуального образа днища рвс с привязкой диагностических данных к номерам листов и сварных швов // 2617175

Использование: для неразрушающего контроля днища резервуаров вертикальных стальных (далее РВС) для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что обследование днища резервуара вертикального стального (далее РВС) производят комплексом для диагностики днищ, в котором используют метод утечки магнитного потока (MFL) и вихретоковый метод для выявления дефектов листов днища и сварных швов, определения их местоположения, а также измерения остаточной толщины листов днищ РВС и антикоррозионного покрытия, при этом комплекс для диагностики днищ состоит из сканера листов и сканера швов; сканер листов, в свою очередь, включает в себя тележку специальной конструкции, на которой размещены магнитная система с блоком датчиков, блок привода актуатора, блок аккумуляторный, блок электроники, навигационная система, а сканер швов также состоит из тележки, на которой размещены блок электроники, блок аккумуляторный, одометр и внешний датчик, при этом и сканер листов, и сканер швов снабжены бортовым накопителем диагностической информации, а блоки электроники сканера листов и сканера швов запрограммированы на определенные параметры работы, связанные с обнаружением дефектов, накоплением диагностической информации, настройкой навигационной системы.

Устройство для контроля роторов паровых турбин по осевому каналу // 2612729

Использование: для диагностики металла с имеющимися процессами высокотемпературной ползучести и прогнозирования его остаточного ресурса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для контроля роторов паровых турбин по осевому каналу включает механизм для перемещения, модуль для выявления дефектов, согласно изобретению в корпусе устройства расположены три канала с втулками, через первый канал подается контактная жидкость, второй - для датчика, в третьем канале расположена губка для сбора контактной жидкости, при этом в корпус устанавливается либо датчик продольных волн, либо датчик поверхностных акустических волн.

Устройство и способ для регистрации электропроводных частиц в жидкости // 2645787

Группа изобретений относится к области регистрации электропроводных частиц в жидкости, текущей в трубе со скоростью. Сущность изобретений заключается в том, что устройство для регистрации электропроводных частиц в жидкости, текущей в трубе со скоростью, дополнительно содержит блок самотестирования, предназначенный для осуществления автоматически или по внешнему запросу систематического количественного контроля функций обработки сигналов блока обработки сигналов и/или систематического количественного контроля передающих катушек и/или улавливающих катушек и/или для осуществления по внешнему запросу калибровки блока обработки сигналов посредством калибровочного эталона, устанавливаемого вместо передающих и/или улавливающих катушек. Технический результат – повышение надежности результатов измерений. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство и способ для регистрации электропроводных частиц в жидкости // 2645787