Зависимость величины отклика вихретокового преобразователя от объема электропроводящего объекта контроля

№39-1,

физико-математические науки

В статье описаны исследования прототипов сверхминиатюрных вихретоковых преобразователей. Анализировались зависимости отклика вихретоковых преобразователей при экспериментах с электропроводящими объектами контроля, имеющими различный объем. Разработана методика анализа электропроводящих объектов различных размеров. В ходе экспериментов были получены зависимости отклика преобразователей от размеров объекта. В ходе экспериментов тестировались преобразователи различных размеров. Представлены графики полученных зависимостей.

Похожие материалы

В датчиках трансформаторного типа, магнитное поле возбуждающей обмотки связано коэффициентом трансформации ЭДС на измерительной обмотке. Исследовались зависимости ЭДС на измерительной обмотках от напряженности магнитного поля возбуждающей обмотки. Напряжение на возбуждающей обмотке варьировали от 100 до 3000 мВ. В процессе измерений определялись вносимые напряжения на измерительной обмотке вихретоковых преобразователей трансформаторного типа. Абсолютное значение ЭДС вносимого напряжения измерялось на измерительной обмотке, включенных в противофазе.

Обмотки вихретоковых преобразователей в ходе экспериментов подключались к проводам большего сечения, которые в свою очередь подключались к генератору тока и измерительным приборам (рис. 1).

Платформа для тестирования преобразователя с намотанными обмотками

Рис.1. Платформа для тестирования преобразователя с намотанными обмотками

Исследовалось влияние объема объекта на ЭДС, фиксируемой в измерительной обмотке преобразователей различных размеров. Диаметр измерительной обмотки обычного преобразователя составлял 0,5 мм. Диаметр измерительной обмотки миниатюрного преобразователя составлял 0,05 мм.

В качестве модельных объектов использовались медные образцы различных размеров (рис. 2).

Фотография изготовленных медных образцов

Рис.2. Фотография изготовленных медных образцов

Напряжение на возбуждающей обмотке варьировали от 100 до 3000 мВ, частоту варьировали от 2000 до 200000 Гц. Наводимое на измерительной обмотке напряжение, в зависимости от напряжения на возбуждающей обмотке, менялось от 20 до 600 мВ. Амплитудно-частотные зависимости, отражающие изменение уровня напряжения на измерительной обмотке, представлены на рис.3,4.

Зависимость вносимого напряжения от частоты тока на возбуждающей обмотки, напряжение на возбуждающей обмотке 200 мВ, ГСО 59М См/м.

Рис. 3. Зависимость вносимого напряжения от частоты тока на возбуждающей обмотки, напряжение на возбуждающей обмотке –200 мВ, ГСО 59М См/м.

Зависимость вносимого напряжения от объемной доли объекта, напряжение на возбуждающей обмотке 200 мВ, ГСО 59МСм/м, частота  20 кГц.

Рис.4. Зависимость вносимого напряжения от объемной доли объекта, напряжение на возбуждающей обмотке –200 мВ, ГСО 59МСм/м, частота – 20 кГц.

Представленные зависимости позволяют сделать выводы о минимально возможных размерах объектов контроля, допустимых для исследования с помощью вихретокового метода. По зависимостям, представленным на рис. 3,4 хорошо видны размеры объекта при которых перестает наблюдаться зависимость вносимого напряжения от объема объекта контроля (рис. 4: для обычного преобразователя – 1 см3, для миниатюрного преобразователя 0,4 см3)

Заключение

Проведены исследования влияния объемной доли объекта на отклик разработанных прототипов преобразователей. Построен ряд зависимостей, отражающих влияние различных параметров преобразователя на отклик. После анализа данных зависимостей станет возможным задавать наиболее оптимальные параметры напряжения и частоты электрического сигнала, посылаемого на возбуждающую обмотку, что позволит производить поиск дефектов, исследование толщины покрытий и изучение электропроводности слоистых структур.

Список литературы

  1. Эккердт К.Ю., Маликов В.Н., Филимонова А.Ю., Абдикенова А.Д., Дмитриев С.Ф., Дерендяева А.Д. Диагностика бурового и нефтепромыслового оборудования в условиях крайнего севера // В сборнике: Ломоносовские чтения на Алтае: фундаментальные проблемы науки и образования Сборник научных статей международной конференции. Алтайский государственный университет. Барнаул, 2015. С. 1418-1420.
  2. Дмитриев C.Ф., Ишков А.В., Маликов В.Н., Сагалаков А.М. Сверхминиатюрные токовихревые преобразователи для исследования переходов металл–диэлектрик // Приборы и техника эксперимента. 2014. № 6. С. 102.
  3. Поляков В.В., Дмитриев С.Ф., Ишков А.В., Колубаев Е.А., Маликов В.Н. Диагностика композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов с помощью сверхминиатюрных вихретоковых преобразователей // Известия Алтайского государственного университета. 2013. № 1-2 (77). С. 181-183.
  4. Поляков В.В., Дмитриев С.Ф., Ишков А.В., Руденский Г.Е., Колубаев Е.А., Маликов В.Н. О дефектоскопии многослойных металлополимерных слоистых композитов системы AL-(ПЭНД-AL)X-AL методом вихревых токов // Ползуновский вестник. 2013. № 2. С. 133-138.