Преобразователи трансформаторного типа

На рис. 2.32 изображен накладной преобразователь карандашного типа.

Рис. 2.32. Трехобмоточный преобразователь карандашного типа к толщиномеру ИТГП-2

Представленный преобразователь выполнен по трехобмоточной схеме с на ферритовом стержневом сердечнике. Чувствительный элемент подпружинен. Витки обмоток, ферритовый стержень и детали внутреннего корпуса фиксируются эпоксидным клеем, что не дает возможности виткам смещаться и нарушать балансировку. Ферритовый стержень от истирания защищается торцом трубки внутреннего корпуса, с которой он заделан заподлицо. С поверхностью объекта контроля соприкасается торец трубки внутреннего корпуса. Таким образом, уменьшается истирание ферритового стержня. Подпружиненный внутренний корпус позволяет уменьшить влияние нажатия преобразователя на его сигналы, в защитная трубка принимает большую часть нагрузки на себя, снимая нагрузку с чувствительного элемента. Размер преобразователя соответствует размерам карандаша, поверхность его корпуса выполнена из шероховатого пластика.

Тип чувствительного элемента – абсолютный трансформаторный скомпенсированный трехобмоточный, неэкранированный, с ферритовым стержневым сердечником. Балансировка осуществляется подбором числа витков в обмотках. Такой тип чувствительного элемента может реализовывать амплитудный, фазовый, амплитудно-фазовый методы контроля. Преобразователь применяется для измерения толщины гальванических покрытий различного вида (в основном на изделиях с плоской поверхностью).

На рис. 2.33 изображен накладной преобразователь карандашного типа с жестко фиксированным чувствительным элементом и дополнительным балансировочным ферритом.

Рис. 2.33. Накладной преобразователь карандашного типа с жестко фиксированным чувствительным элементом и дополнительным балансировочным ферритом

Чувствительный элемент преобразователя трехобмоточный на ферритовом стержневом сердечнике. Чувствительный элемент жестко закреплен в корпусе преобразователя. Витки обмоток, ферритовый сердечник и носик фиксируются совместно в виде сборки эпоксидным клеем. Сборка склеена с внутренним корпусом, в котором по резьбе передвигается дополнительный балансировочный феррит. На корпусе преобразователя выполнены канавки, не дающие преобразователю скользить в руках. Ферритовый сердечник, для обеспечения максимальной чувствительности, от истирания не защищен. Его истирание в процессе эксплуатации можно скомпенсировать отодвиганием дополнительного балансировочного феррита от конца сердечника с компенсационной обмоткой. Данная схема, за счет непосредственного контакта ферритового стержня с поверхностью объекта контроля, позволяет получить наибольшую чувствительность по фазе к толщине электропроводящего покрытия, но обладает рядом недостатков. Среди них следует отметить большое влияние шероховатости на сигналы с преобразователя, чувствительность к зазору, необходимость проведения настройки в процессе эксплуатации, недолговечность.

Используя преобразователи такого типа возможно реализовать только фазовый метод измерения толщины покрытий.

На рис. 2.34 изображен накладной преобразователь карандашного типа со стальным стержневым сердечником.

Рис. 2.34. Накладной преобразователь карандашного типа со стальным стержневым сердечником.

Преобразователь трехобмоточный со стальным стержневым сердечником. Стальной сердечник играет роль как магнитопровода, так и защитного элемента. Для уменьшения износа на стальной стержень наносится хромовое покрытие. Для распределения усилия нажатия стержень упирается через толстую шайбу во внутренний корпус, а сам внутренний корпус подпружинен. Внешний корпус имеет призматические углубления на торце, что позволяет устанавливать преобразователь перпендикулярно не только на плоские, но и на цилиндрические поверхности.

Тип чувствительного элемента – абсолютный, трансформаторный, трехобмоточный с ферромагнитным стальным сердечником. Грубая балансировка осуществляется подбором числа витков обмоток, точная балансировка осуществляется перемещением по резьбе стального кольца. При использовании данного способа балансировки, в стальном балансировочном кольце индуцируются вихревые токи, искажающие картину магнитного поля преобразователя (фаза магнитного поля вихревых токов отличается от фазы магнитного поля обмотки возбуждения более чем на 90°). В результате этого преобразователь не может быть сбалансирован так, чтобы при отнесении его от объекта контроля на выходе наблюдалась нулевая амплитуда сигнала.

Дополнительный фазовый сдвиг, а так же его зависимость от температуры окружающего воздуха (температуры балансировочного кольца) не позволяют использовать такой преобразователь для реализации фазового метода измерения, с таким преобразователем возможно использование только амплитудного метода.

На рис. 2.35 изображен накладной преобразователь с экранированным чувствительным элементом.

Рис.2.35 . Преобразователь ФД1 с экранированным чувствительным элементом и чувствительный элемента:

1 – обмотки, 2 – ферритовый полуброневой сердечник, 3 – вставка (опора), 4 – корпус (ферритовый полуброневой сердечник компенсационной обмотки установлен внутри корпуса)

Преобразователь четырехобмоточный выполнен на двух ферритовых полуброневых сердечниках. Чувствительный элемент экранирован внешней стенкой ферритового полуброневого сердечника. Преобразователь подпружинен во внешнем установочном корпусе. Витки обмоток, каркас катушек, ферритовые сердечники и детали внутреннего корпуса фиксируются эпоксидным клеем. Ферритовый сердечник от истирания защищается вставкой из стеклонаполненного волокнистого полимера. Вставка позволяет распределить усилие нажатия так, чтобы оно через твердый ферритовый сердечник распределилось на внутренний подпружиненный корпус. Компенсационный элемент безопасно размещен внутри внутреннего корпуса и зафиксирован эпоксидным клеем. Внешний корпус имеет призматические углубления на торце, что позволяет устанавливать преобразователь перпендикулярно не только на плоские, но и на цилиндрические поверхности, рис. 2.36. Корпус преобразователя снабжен канавками и юбкой, а его поверхность выполнена из шероховатого пластика. Это позволяет удобно удерживать преобразователь в руке, а юбка не дает соскальзывать пальцам при установке преобразователя на контролируемый объект. Эти решения снижают утомляемость оператора при длительном использовании преобразователя.

Рис. 2.36. Применение преобразователя ФД1

Тип чувствительного элемента – абсолютный трансформаторный четырехобмоточный, экранированный, с ферритовым полуброневым сердечником. Балансировка осуществляется подбором числа витков обмоток. Поскольку большая часть пути магнитного потока обмоток возбуждения проходит в объеме феррита, его температурные свойства оказывают сильное влияние на сигналы с преобразователя. Для повышения термостабильности применяется термостабильный феррит с небольшой магнитной проницаемостью. Экранированный чувствительный элемент позволяет проводить измерения непосредственно возле края объекта контроля (диаметр зоны измерения не более 7 мм при внешнем диаметре 6 мм). Так же экранированный чувствительный элемент позволяет уменьшить изменение диаметра зоны контроля при увеличении зазора, что улучшает его метрологические характеристики. Полностью разъединенные измерительный и компенсационный элементы позволяю максимально увеличить чувствительность преобразователя при фазовом методе измерения. Основное назначение такого преобразователя – это измерение толщины гальванических покрытия большой толщины (до 0,5 мм в зависимости от частоты возбуждения), измерение толщины металлических листовых материалов или электропроводящих покрытий на диэлектрическом основании в диапазоне до 3 мм и измерение толщины покрытий с большой шероховатостью поверхности, например, нанесенные методом горячего напыления.

На рис. 2.37 изображен высокостабильный накладной преобразователь с экранированным чувствительным элементом.

Рис. 2.37. Высокостабильный накладной преобразователь ФД1-65 с экранированным чувствительным элементом

1 – измерительная и 2 - возбуждающая обмотки, 3, 4 – полуброневые сердечники; 5 – компенсационная и 6 – возбуждающая обмотки

Представленный преобразователь является развитием описанного выше преобразователя. Его отличия следующие:

Использована электрическая несимметричная схема подключения обмоток, что позволяет производить точную многократную балансировку преобразователя.

Электрическая схема вторичного измерительного преобразователя размещена внутри корпуса преобразователя, что позволяет избавиться от длинных соединительных проводов, а по соединительному кабелю передается цифровой сигнал. Все это позволяет значительно уменьшить влияние электрических помех на показания толщиномера.

Измерительный и компенсационный элементы расположены в непосредственной близости друг от друга. За счет этого, при изменении температуры окружающего воздуха или объекта контроля, температура обеих элементов остается одинаковой, и сигналы с элементов обусловленные изменением температуры компенсируются.

На рис. 2.38 изображен накладной преобразователь с миниатюрным чувствительным элементом со сменным защитным колпачком.

Рис. 2.38. Накладной преобразователь ФД3-1,8 с миниатюрным чувствительным элементом и сменным защитным колпачком: 1 – измерительная, 2 – возбуждающая и 3 – компенсационная обмотки, 4 – ферритовый сердечник, 5 – защитный колпачок, 6 - корпус

Преобразователь трехобмоточный с ферритовым стержневым сердечником. Витки обмоток и ферритовый стержень фиксируются вместе клеем, а удерживающие элементы соединены с корпусом таким образом, чтобы усилие нажатия на стержень не передавалось обмоткам, а распределялось через твердый ферритовый стержень на донышко углубления его корпуса. Ферритовый сердечник от истирания защищен сменным защитным колпачком. Колпачок может быть выполнен либо из стеклонаполненного полимера, либо из пластика с добавлением твердой тефлоновой смазки, обеспечивающей и защиту от царапания поверхности объекта контроля. Контактирующая поверхность колпачка квазисферическая. В сочетании с миниатюрностью чувствительного элемента и отстройкой от зазора/наклона, реализованной методическим способом, это позволяет измерять толщину покрытий на малоразмерных деталях с большой кривизной поверхности (рис. 2.39). Корпус и все выступающие с торца элементы выполнены с общим уклоном 15°, что обеспечивает оператору обзор при проведении измерений на малоразмерных деталях.

Рис. 2.39. Применение преобразователя ФД3-1,8 для измерения толщины гальванических покрытий на крепеже

Тип чувствительного элемента – абсолютный трансформаторный трехобмоточный, с ферритовым стержневым сердечником. Балансировка осуществляется электрическим методом по несимметричной схеме. Для повышения термостабильности применяется высокостабильный феррит и ряд методических приемов. Представленный тип чувствительного элемента может реализовывать амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый методы измерений, однако в данном случае реализован фазовый метод. Основное назначение такого преобразователя – это измерение толщины гальванических покрытий на малоразмерных деталях с большой кривизной поверхности.