Домашнее
задание по дисциплине: «Неразрушающий контроль узлов и деталей подвижного
состава» для группы Т-45В от 27.02.26
|
Тема задания
|
Учебные пособия
|
|
Тема: «Классификация и применение
вихретоковых преобразователей (ВТП)», Прочитайте прилагаемую лекцию. Ответьте
на в опросы
|
Основной учебник: Современные методы
технической диагностики и неразрушающего контроля деталей и узлов подвижного
состава железнодорожного транспорта
[Текст] : учебник / под ред. Криворудченко В.Ф. – М.: Маршрут» , 2016 – 503с.
|
|
Контрольные
вопросы:
1.
На какие типы делятся вихретоковые
преобразователи?
2. На какие типы делятся проходные вихретоковые преобразователи?
3. На какие
типы делятся преобразователи по виду преобразования параметров объекта в
выходной сигнал?
4. Какие объекты контролируют с помощью
накладных преобразователей?
5. Какие объекты контролируют с помощью
погружных преобразователей?
|
Классификация
и применение вихретоковых преобразователей (ВТП).
Классификация и
применение вихретоковых преобразователей (ВТП). По рабочему положению
относительно объекта контроля преобразователи делят на проходные, накладные и
комбинированные.
Накладные преобразователи
выполняют с ферромагнитными сердечниками или без них. Благодаря ферромагнитному
сердечнику (обычно ферритовому) несколько повышается абсолютная
чувствительность преобразователя и уменьшается зона контроля за счет
локализации магнитного потока.
Проходные ВТП целят на
наружные, внутренние, погружные. Отличительная особенность проходных ВТП в том,
что в процессе контроля они проходят либо снаружи объекта, охватывая его, либо
внутри объекта либо погружаются в жидкий объект. Обычно
проходные ВТП имеют однородное магнитное поле в зоне контроля, в результате
чего радиальные смещения однородного объекта контроля не влияют на выходной
сигнал преобразователя. Для этого длина L возбуждающей обмотки должна не менее
чем в 34 раза превышать ее диаметр D, а длина Ly измерительной обмотки,
размещенной в середине возбуждающей обмотки, должна быть значительно меньше
длины последней. Однородное поле получают также, применяя возбуждающую обмотку,
выполненную в виде колец Гельмгольца, и измерительную — в виде короткой
катушки, причем
Комбинированные
преобразователи представляют собой комбинацию накладных и проходных ВТП. К ним
относятся также ВТП в виде линейнопротяженных витков или рамок, которые можно
условно назвать линейными
Особую разновидность
представляют собой экранные ВТП, отличающиеся тем, что их возбуждающие и
измерительные обмотки разделены контролируемым объектом. Различают накладные
экранные ВТП и проходные экранные ВТП —
соответственно преобразователи первого и второго типов
По виду преобразования
параметров объекта в выходной сигнал преобразователя ВТП делят на
трансформаторные и параметрические. В трансформаторных ВТП, имеющих как минимум
две обмотки (возбуждающую и измерительную), параметры объекта контроля
преобразуются в напряжение измерительной обмотки, а в параметрических ВТП,
имеющих, как правило, одну обмотку, — в комплексное сопротивление. Преимущество
параметрических ВТП заключается в их простоте, а недостаток, который в
трансформаторных ВТП выражен значительно слабее, — в зависимости выходного
сигнала от температуры преобразователя.
В зависимости от способа
соединения обмоток различают абсолютные и дифференциальные ВТП.
Выходной сигнал
абсолютного ВТП определяется абсолютным значением .параметров объекта, а
дифференциальногоприращениями этих параметров. Выходной сигнал
дифференциального ВТП зависит и от абсолютных значений параметров объекта, но
при малых приращениях этих параметров можно считать, что он определяется только
приращениями.
Накладными ВТП
контролируют в основном объекты с плоскими поверхностями и объекты сложной
формы. Эти преобразователи применяют также, когда требуется обеспечить
локальность и высокую чувствительность контроля. Наружными проходными ВТП
контролируют линейно протяженные объекты (проволоку, прутки, трубы и т.д.);
применяют их и при массовом контроле мелких изделий. Внутренними проходными ВТП
контролируют внутренние поверхности труб, а также стенки отверстий в различных
деталях. Проходные ВТП дают
а—с проходной
возбуждающей и накладной измерительными обмотками; б — линейные интегральную
оценку контролируемых параметров по периметру объекта, поэтому они обладают
меньшей чувствительностью к локальным вариациям его свойств.
Погружные ВТП применяют
для контроля жидких сред, экранные накладные — для контроля листов, фольги,
тонких пленок, а экранные проходные — для контроля труб.
С помощью
дифференциальных ВТП «самосравнения» можно резко повысить отношение
сигнал/помеха в дефектоскопии. При этом обмотки преобразователя размещают так,
чтобы их сигналы исходили от близкорасположенных участков контроля одного
объекта. Это позволяет уменьшить влияние плавных изменений электрофизических и
геометрических параметров объектов. При использовании проходных
преобразователей с однородным магнитным полем в зоне контроля значительно
уменьшается влияние радиальных перемещений объекта. Применяя экранные накладные
преобразователи, можно практически исключить влияние смещений объекта между
возбуждающей и измерительной обмотками. Преобразователи с взаимно
перпендикулярными осями обмоток нечувствительны к изменению электрофизических
характеристик однородных объектов. При нарушении однородности объекта, например
при появлении трещин, на выходе такого преобразователя возникает сигнал.
Аналогично работают и комбинированные преобразователи. Они также могут быть
применены для дефектоскопии. Их недостаток заключается в сильном влиянии
перекосов осей преобразователей относительно поверхности объектов контроля.
Чтобы уменьшить влияние
края объекта на сигналы ВТП, применяют концентраторы магнитного поля в виде
ферритовых сердечников и электропроводящие неферромагнитные экраны, вытесняющие
магнитное поле из занятой ими зоны. При размещении экранов в торцах проходных
преобразователей влияние краев объектов контроля уменьшается, но при этом
ухудшается однородность поля в зоне контроля. Специальные экраны с отверстиями
могут служить «масками», при этом отверстие служит источником магнитного поля,
возбуждающего вихревые токи в объекте. При использовании «масок» значительно
снижается чувствительность ВТП, но повышается их локальность. Повышения
локальности ВТП добиваются также комбинацией кольцевых ферромагнитных
сердечников с электропроводящими неферромагнитными (обычно медными) экранами и
короткозамкнутыми витками, вытесняющими магнитный поток из сердечников в зону
контроля. Кольцевые ферритовые сердечники служат также основой щелевых ВТП,
применяемых для контроля проволоки. Для ослабления влияния радиальных
перемещений объекта контроля на сигналы ВТП применяют экранирование
магнитопровода вблизи щели с целью повышения однородности магнитного поля в
щели.
Трансформаторные ВТП
обычно включают по дифференциальной схеме. При этом возможны схема сравнения со
стандартным образцом и схема «самосравнения». В первом случае рабочий и
образцовый ВТП не связаны индуктивно и имеют независимые измерительные и
возбуждающие обмотки. Во втором случае возбуждающая обмотка часто служит общей
для двух измерительных. При включении ВТП по дифференциальной схеме повышается
стабильность работы прибора. Однако в ряде случаев измерительную обмотку
включают последовательно с компенсатором, представляющим собой регулятор амплитуды
и фазы напряжения. При этом компенсатор выполняет роль образцового ВТП: когда
рабочий ВТП контролирует стандартный образец, то компенсатором устанавливается
требуемое напряжение компенсации. Такая схема позволяет устранить
нестабильность, связанную с разогревом стандартного образца вихревыми токами.
При использовании
дифференциальной схемы обычно не исключается применение компенсатора, который в
этом случае необходим для компенсации напряжения, вызванного неидентичностью
рабочего и образцового ВТП, и включается последовательно со встречновключенными
измерительными обмотками.
Компенсаторы часто
выполняют в виде разнообразных фазорегуляторов и аттенюаторов — пассивных (RC и
LC типов) и активных. Эффективны компенсаторы в виде регуляторов действительной
и мнимой составляющих вектора компенсирующего напряжения.
Параметрические ВТП
включают в схему, преобразующую изменение их комплексного сопротивления в
изменение амплитуды и фазы (или частоты) напряжения. При включении
параметрических ВТП в резонансные контуры, а также в контуры автогенераторов
абсолютная чувствительность устройства повышается.
Контрольные
вопросы:
1. На какие типы делятся вихретоковые преобразователи?
2. На какие типы делятся проходные
вихретоковые преобразователи?
3. На какие типы делятся преобразователи по виду преобразования
параметров объекта в выходной сигнал?
4. Какие объекты контролируют с помощью накладных преобразователей?
5. Какие объекты контролируют с помощью погружных преобразователей?
|