Некоторые типовые конструкции датчиков

Рассмотрим некоторые типовые конструкции накладных ВТП для ручного контроля. Основной элемент ВТП – катушки, обычно размещаемые на каркасе и выполненные либо намоткой изолированным проводом (обычно медным), либо методом фотолитографии на изоляционном основании (печатные обмотки).

Обмотки катушек, намотанных проводом, располагают на каркасе по разному рис. 4.7.1,(а) а, возбуждающая и измерительная обмотки имеют наибольшую взаимную паразитную емкость, что отрицательно влияет на характеристики ВТП при высоких частотах. Кроме того, здесь нет доступа к внутренней обмотки в случае ее повреждения.

Рис. 4.7.1, (б) наименьшая паразитная емкость между обмотками, и поэтому он удобен при высоких частотах тока возбуждения, хотя каркас здесь несколько сложнее. Имеется доступ к обеим обмоткам.

Вариант рис.4.7.1, в – промежуточный.

Рис. 4.7.1. Варианты катушек накладных ВТП:

1- каркас; 2,3 – возбуждающая и измерительная обмотки соответственно

Рис 4.7.2. Накладной ВТП с фиксированным положением катушки в корпусе

Каркасы катушек изготовляют из изоляционных материалов ( капролон, гетинакс, оргстекло, эбонит и т.д.) путем токарной обработки, а при серийном производстве – прессованием из пресс – порошков. Диаметр проводов обмоток возбуждения 0.08 ... 0.2 мм, а измерительная обмотка – 0.03 ...0.08 мм.

На рис.4.7.2 показана конструкция накладного ВТП. Каркас катушки 1с обмотками 2 размещен в корпусе 3, закрытом сверху крышкой 4 с соединительными кабелями 5. Катушка окружена экраном 6, выполненным из пермалоя и меди. Экран служит для локализации магнитного поля обмоток и уменьшает диаметр зоны контроля. После сборки ВТП заливается компаудом для предохранения обмоток от внешних воздействий и придания прочности всей конструкции.

Как видно из рис. 4.7.2 конструкция достаточно проста; ее недостаток – возможное изменение зазора между торцом ВТП и объектом контроля, что может приводить к погрешности измерения. Зазор может изменяться при изменении усилия прижима ВТП к поверхности ОК рукой оператора.

Гибкая диэлектрическая подложка 1 со сформированным на противоположных ее сторонах возбуждающей 3 и измерительной 2 обмотками закрепляется на несущем стержне 5, который затем запрессовывается в колпачек 6 из пластмассы. Выводы обмоток привариваются к контактным площадкам 4 и 7 и после запрессовки оказываются внутри полого колпачка 6. Такие обмотки создают магнитный поток радиального направления вблизи своей поверхности, что используется для возбуждения вихревых токов осевого направления в стенках отверстия, в которое вводится ВТП .Наружный диаметр рабочей части ВТП 0.5 ... 1.3мм, ее длина 2...4мм [41].

Рис.4.7.3 Печатные обмотки ВТП

Рис. 4.7.4. Размещение и электрическая схема соединения печатных обмоток катушки

Обмотки включены по дифференциальой схеме рис. 4.7.4 б для компенсации начального напряжения U_{о .} Возбуждающие L₁ (L₂) и измерительные L₃ (L₄) обмотки формируются на противоположных сторонах тонкой изоляционной подложки ( стеклотекстолит, полимид, лавсан), чем достигается высокий коэффициент индуктивной связи между ними. Затем подложки со сформированными на них обмотками наклеивают на торцы диэлектрического каркаса, обмотки соединяют электрически и заклеивают каркас в корпусе. (на рисунке не показан). Ширина проводника таких обмоток 20 ... 100мкм при толщине 5 ... 50мкм и расстояние между проводниками 20 ... 100мкм.

Корпус 1 с установленным в его нижней части ферритовым магнитопроводом в виде цилиндрического стержня 2 с намотанными на нем обмотками 3 охвачен оправкой 4 с колпачком 5. сквозь который проходит кабель 6 .

Приведенную на рис 4.7.5. 5-ю конструкцию называют датчиком карандашного типа. Она имеет широкое распространение и разные модификации. некоторые из них позволяют устранить влияние перекоса оси ВТП относительно поверхности ОК благодаря гибкой связи катушки с корпусом реализуемой резиновой манжетой или способной изгибаться спиральной пружиной. [40].

Контроль изделий из немагнитных материалов. Большинство физических свойств немагнитных материалов функционально связаны с электропроводностью, которая является важной обобщенной характеристикой немагнитного материала, непосредственно влияющей на ВТ, сигнал датчика, показания прибора. Это позволяет путем измерения электропроводности определять химический состав, структуру, режимы термообработки, напряженное состояние, твердость, прочность и т. д. Поэтому закономерности влияния электропроводности на сигнал различных типов датчиков являются основными при контроле МВТ немагнитных материалов. Электропроводность σ входит в формулу обобщенного параметра

.