|
|
Индукционная дефектоскопияПассивные и активные преобразователи. По закону Фарадея во всяком замкнутом проводящем контуре при изменении потока магнитной индукции
где
Рис. 2.23. Катушка (1) с сердечником (2) в магнитном поле В общем случае контур может иметь магнитный сердечник с некоторой проницаемостью
Существует 4 варианта возникновения э. д. с. в контуре:
Во всех четырёх случаях контур является преобразователем магнитного поля в электрический сигнал, но только в трёх последних могут быть измерены как переменные, так и постоянные поля, а в первом - только переменные. В случае (2.81) необходимо менять площадь катушки - это возможно за счёт приклеивания катушки к подложке, обладающей пьезо- или электрострикционными свойствами; в случае (2.82) катушка вращается в магнитном поле, такие преобразователи называют индукторами; наконец, в случае (2.83) необходимо менять проницаемость сердечника в катушке (феррозондовые преобразователи). В трех рассмотренных случаях к катушке надо подводить дополнительную энергию, поэтому такие преобразователи называются активными. В случае (2.80) э. д. с. возникает только за счёт энергии измеряемого поля, поэтому такой преобразователь называется пассивным. В дефектоскопии часто приходится иметь дело с переменными полями (во времени или пространстве), поэтому пассивные преобразователи широко используются, имея важные преимущества в простоте изготовления и эксплуатации. При намагничивании изделия переменным полем могут быть измерены тангенциальная При намагничивании постоянным полем необходимо движение катушки относительно объекта контроля. Наиболее удобными объектами контроля являются три типа изделий: плоские длинные изделия с поперечными дефектами, когда достаточно осуществить только продольное перемещение катушки (или системы катушек); цилиндрические изделия с продольными дефектами, когда осуществляется вращение преобразователей по окружности изделия, и плоские изделия с продольными дефектами - в этом случае осуществляется вращение катушки в плоскости объекта (рис. 2.24).
Рис. 2.24. Схемы индукционного контроля: 1 - объект контроля; 2 – дефект (движение катушки по стрелке).
Есть несколько особенностей, которые следует учитывать при организации такого контроля. Пусть для определённости катушка движется вдоль оси x. Как следует из (2.80), при
где скорость Одним из наиболее удачных примеров применения указанного метода является контроль уложенных рельсов с помощью вагонов-дефектоскопов. Поскольку скорость вагона-дефектоскопа невозможно поддерживать постоянной на всех участках пути, то возникают трудности, показанные на рис. 2.25: сигналы от одного и того же дефекта могут сильно различаться в зависимости от
Рис. 2.25. Скорость движения катушки
На рис. 2.26 показан другой вывод, следующий из (2.84): два поля равной амплитуды, но разной протяжённости вдоль
А б Рис. 2.26. Зависимость сигнала
Рис. 2.27. Сигналы рельсового дефектоскопа: 1 - от подкладок; 2 – от стыкового соединения рельсов; 3 – от дефекта.
В рельсах, уложенных в пути, развиваются усталостные трещины (преимущественно в головке рельса), имеющие большую площадь в поперечном сечении рельса и очень малые размеры в направлении длины рельса. Для выявления таких дефектов целесообразно намагничивать рельс вдоль его длины и считывать поле рассеяния движущейся индукционной катушкой. Вагоны-дефектоскопы снабжены мощными электромагнитами, создающими постоянное магнитное поле, направленное вдоль рельса. Между полюсами электромагнитов располагается индукционная катушка. Если записать сигнал с катушки (например, на фотоплёнку), то запись схематически будет выглядеть, как показано на рис. 2.27. 
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
через площадь 
, ограниченную этим контуром, возникает э. д. с., равная
, (2.78)
- число витков контура; знак " - " указывает на то, что 
увеличивается при уменьшении и уменьшается при возрастании 
(правило Ленца).
, а поле 
может быть направлено под некоторым углом 
к нормали контура (оси x на рис. 2.23). Тогда магнитный поток равен
. (2.79)
, (2.80)
, (2.81)
, (2.82)
. (2.83)
и нормальная 
компоненты поля дефекта или с помощью комбинации двух катушек - его градиент. Для контроля значительной площади изделия необходимо ручное или автоматическое сканирование. Важным моментом является также и площадь поперечного сечения катушки: при 
следует 
. Однако при большом по сравнению с размерами дефектов увеличении 
падает чувствительность к полям этих дефектов вследствие их малой локализации.
и 
, (2.84)
. Видно, что индукционная катушка реагирует только на изменение поля, а не на его абсолютную величину. Для дефектоскопии этот факт является скорее положительным, так как поле дефекта является локальным и по (2.84) может быть выявлено на фоне большого намагничивающего поля. Кроме того, как следует из (2.84), для того, чтобы иметь однозначную связь между градиентом измеряемого поля (то есть поля дефекта) и выходным сигналом, необходимо иметь 
.
.
> 
при 
. Мы уже отмечали этот факт как положительный: можно считать поле на рис. 2.26а полем трещины, а на рис. 2.26б - полем лунки (если и дефекта, то не опасного).
от локальности поля 
