Вращающийся вихретоковый датчик

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Автор Чернышев Алексей Всеволодович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Вращающийся вихретоковый датчик, содержащий корпус, электрический двигатель,вращающийся диск, накладной вихретоковый преобразователь, состоящий из ферритового сердечника и расположенных на нем обмоток, электронный блок, отличающийся тем, что дополнительно он снабжен жгутом гибких электрических проводов для связи обмоток накладного преобразователя с электронным блоком, осью, размещенной у края вращающегося диска, на которой расположена втулка, вращающаяся вокруг этой оси и на выступах которой закреплены накладной вихретоковый преобразователь и один из концов жгута.(56) 1. Быков Д.А., Васенин Ю.Г. Применение универсальных вихретоковых дефектоскопов в авиации // В мире неразрушающего контроля. -2 (44), июнь 2009. - С. 24-27. 2. Герасимов В.Г., Покровский А.Д., Сухоруков В.В. Неразрушающий контроль. Книга 3. Электромагнитный контроль. - М. Высш. шк., 1992. - 312 с. 3. Патент США 4454473, МПК 301 33/00, 1984. 4. Неразрушающий контроль и диагностика Справочник / Под. ред. В.В.Клюева. - М. Машиностроение, 2003. - 656 с. 5. Патент РБ 4448, МПК (2006)01 27/90, 2008. 6. Патент США 5481916, МПК 301 29/10, 1996. 74502011.08.30 Полезная модель относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использована для обнаружения дефектов сплошности материала ферромагнитного изделия. Известен датчик, в котором миниатюрный накладной вихретоковый преобразователь(НВТП) закреплен на диске (роторе), который в процессе контроля приводится во вращение электродвигателем 1. В результате повышается производительность контроля, упрощается процесс сканирования поверхности контролируемого изделия. При этом также имеется возможность обеспечения так называемого модуляционного (или динамического) способа выделения информации из вторичного электрического сигнала НВТП 2, при котором наиболее успешно осуществляется автоматизация процесса контроля и обеспечивается отстройка от влияния на его результаты различных мешающих факторов. При применении НВТП, который вращается вместе с ротором в процессе контроля, необходимо обеспечить электрический контакт обмоток этого НВТП с источником тока возбуждения и с измерительной схемой датчика. Для этой цели возможно применение скользящих контактов 3. Однако на практике применение таких контактов всегда приводит к возникновению дополнительных электрических помех во вторичном электрическом сигнале НВТП (из-за непостоянства электрического сопротивления в месте контакта, вызванного, например, окислением, загрязнением контактов), что снижает чувствительность НВТП к дефектам. Известно, что повысить достоверность обнаружения дефектов в ферромагнитном изделии можно измеряя, в дополнение к суммарной выходной ЭДС НВТП, одну или несколько высших гармонических составляющих этой ЭДС. При этом ток возбуждения НВТП должен изменяться по синусоидальному закону 4-5. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является комбинированный ультразвуковой и вращающийся вихретоковый датчик 6. В нем НВТП закреплен на диске,который приводится во вращение электрическим двигателем. Электрическая связь между НВТП и электронной частью датчика, состоящей из источника тока возбуждения НВТП и блока анализа его вторичной ЭДС, обеспечивается при помощи вращающегося трансформатора,который состоит из статора и ротора, выполненных из ферромагнитного материала или из феррита, и расположенных на них обмоток. (Следовательно, у вращающегося трансформатора отсутствуют скользящие контакты.) Недостатками такого вращающегося вихретокового датчика являются а) дополнительные потери энергии в цепи электрической связи между НВТП и электронным блоком датчика, вызванные присутствием воздушного зазора между его статором и ротором б) применение ферромагнитного материала или феррита в качестве материала сердечников вращающегося трансформатора не позволяет получить синусоидальный ток возбуждения НВТП ввиду нелинейной зависимости магнитной индукции ферромагнетика или феррита от напряженности намагничивающего его поля, что не позволяет достичь высокой достоверности обнаружения дефектов за счет дополнительного измерения высших гармонических составляющих вторичной ЭДС НВТП. Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что с целью обеспечения высокой достоверности обнаружения дефектов сплошности в материале ферромагнитного изделия и минимизации потерь энергии в электрической цепи между НВТП и электронным блоком она содержит корпус, электрический двигатель, вращающийся диск, НВТП,состоящий из ферритового сердечника и расположенных на нем обмоток, электронный блок, а дополнительно введены жгут гибких электрических проводов, соединяющий обмотки НВТП с электронным блоком, ось, размещенная у края вращающегося диска, на которой расположена втулка, способная вращаться вокруг этой оси, на выступах которой закреплены НВТП и один из концов жгута. В результате при перемещении НВТП по замкнутой линии в процессе вращения диска за счет подключения обмоток НВТП к электронному блоку при помощи жгута гибких электрических проводов достигается повышение достоверности обнаружения дефектов в процессе сканирования поверхности 74502011.08.30 контролируемого ферромагнитного изделия и минимизируются потери энергии в электрической цепи между НВТП и электронным блоком. Предлагаемая полезная модель представлена на фигуре. Согласно фигуре, она состоит из корпуса 1, электрического двигателя 2, вала двигателя 3, расположенного на нем вращающегося диска 4, оси 5, расположенной у края вращающегося диска 4, втулки 6 с выступами 7 и 8, расположенной на оси с возможностью вращения, НВТП, содержащего ферритовый сердечник 9 с обмотками 10 и закрепленного на выступе 8 втулки 6, жгута гибких электрических проводов 11, один конец которого закреплен на выступе 7 втулки 6 и подключен к обмоткам НВТП, а второй конец подключен к электронному блоку 12 датчика. Цифрой 13 обозначен участок контролируемого изделия. Работа устройства осуществляется следующим образом. Электродвигатель 2 приводит во вращение диск 4. Так как втулка 6 может вращаться на оси 5, а жгут 11 выполнен из гибких электрических проводов, обеспечивающих ему требуемую упругость к изгибанию, то в процессе вращения диска 4 втулка 6 поворачивается на оси 5, предотвращая закручивание жгута 11. В результате НВТП циклически перемещается по замкнутой линии, выполняя сканирование участка поверхности 13 контролируемого изделия, и при этом осуществляется электрическая связь его обмоток 10 с электронным блоком 12 датчика посредством жгута электрических проводов 11. Это обеспечивает повышение достоверности обнаружения дефектов сплошности материала контролируемого ферромагнитного изделия за счет того, что не происходит искажение формы тока возбуждения в жгуте 11. Следовательно, при синусоидальной форме тока возбуждения на выходе электронного блока такая же его форма сохранится и при поступлении на обмотку возбуждения НВТП, что позволяет проводить контроль изделия на предмет наличия дефектов с использованием метода высших гармонических составляющих. Кроме этого, достигается уменьшение потерь электрической энергии в цепи, соединяющей НВТП с электронным блоком, по сравнению с прототипом. Это приводит к уменьшению потребляемой датчиком электрической энергии, а также к практически полному устранению ослабления вторичного электрического сигнала НВТП при передаче его от НВТП к электронному блоку. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3