МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Авторы
Файлы

Минниханов Р.Р. Статья в формате PDF 495 KB

В настоящее время проводятся расширенные работы по созданию преобразователей для неразрушающего контроля на основе измерения параметров магнитного поля для определения качества ферромагнитного изделия, измерения глубины закалки и упрочнения, обнаружения внутренних неоднородностей и других дефектов.

Актуальным в настоящие время в контрольно- измерительной технике

для неразрушающего метода контроля параметров магнитного поля и качества изделия является создание таких преобразователей, которые бы обладали повышенной избирательностью и разрешающей способностью к дефектом контролируемого изделия. В статье приводится конструкция преобразователя для неразрушающего контроля, который удовлетворит вышеописанным к ним требованием, найдет в перспективе широкое применение в машиностроении, черной металлургии, нефтяной и газовой промышленности.

Электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля технологических дефектов ферромагнитного изделия изображен на рисунке. Преобразователь содержит магнитопровод 1, возбуждающую 2 и измерительную 3 обмотки. На магнитопроводе 1 выполнены пазы, в которых размещена m-фазная обмотка 2 создающая вращающееся магнитное поле. Одновременно в пазах расположена измерительная обмотка 3. Закрепление возбуждающих и измерительных обмоток позволяет исключить помехи от высших гармоник паза магнитопровода. Преобразователь имеет возможность двигаться внутри контролируемого изделия. Особенностью функционирования такого преобразователя является то, что в случае появления дефектов на изделии симметрично вращающееся магнитное поле становится несимметричным и на измерительной обмотке 3 возбуждающая m-фаза обмотки 2 наводит ЭДС, на основе которой определяют местонахождение и параметры дефектов.

В процессе работы получена математическая модель разработанного преобразователя. Круговое вращающееся поле представлено через гармонику в виде

(1)

где F_vm - амплитуда гармоники; v_m - максимальная гармоника; τ₁ - полюсное деление первой гармоники; х - координата магнитной индукции вдоль воздушного зазора; ω - угловая скорость вращающегося магнитного поля.

Магнитная проводимость зазора, учитывая ее постоянную составляющую, имеет вид, G_δl - проводимость зазора вдоль дефекта

(2)

Тогда индукция в воздушном зазоре преобразователя, определяющая параметры дефектов
изделия

(3)

где B_δ - магнитная индукция в зазоре; v - высшие гармоники поля или при v = 1

(4)

Тогда с учетом тригонометрических соотношений

(5)

Соответственно индукция магнитного поля зазоре с учетом высших гармоник v = 2; 3; 4...

(6)

Электромагнитный преобразователь
для неразрушающего контроля

ЭДС в сигнальных обмотках по закону трaнcформации

(7)

где р - число пар полюсов; n - частота вращения поля; w_с - число витков сигнальной обмотки.

Эффективная площадь поверхности сердечника сигнальной обмотки.

(8)

где D_a - внешний диаметр преобразователя; ld - длина активной части датчика (длина сердечника).

ЭДС в сигнальной обмотке

(9)

Окончательно действующие значения сигнала

(10)

Для анализа результатов решения рассмотрим частный случай, когда v = 2; х = τ₁. Тогда с учетом тригонометрических соотношений, для сигнала преобразователя датчика дефекта имеем

(11)

или приближенное действующее значения сигнала

(12)

Полученная математическая модель позволяет аналитически исследовать подобный преобразователь с необходимыми техническими параметрами и является теоретической основой для их проектирования.

ЭКОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОБИОНТОВ – ВАЖНОЕ НАПРАВЛЕНИЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО РАЗНООБРАЗИЯ ВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ КОЛЬСКОГО СЕВЕРА

Статья в формате PDF 209 KB...