Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,736

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

Минниханов Р.Р.

В настоящее время проводятся расширенные работы по созданию преобразователей для неразрушающего контроля на основе измерения параметров магнитного поля для определения качества ферромагнитного изделия, измерения глубины закалки и упрочнения, обнаружения внутренних неоднородностей и других дефектов.

Актуальным в настоящие время в контрольно- измерительной технике

для неразрушающего метода контроля параметров магнитного поля и качества изделия является создание таких преобразователей, которые бы обладали повышенной избирательностью и разрешающей способностью к дефектом контролируемого изделия. В статье приводится конструкция преобразователя для неразрушающего контроля, который удовлетворит вышеописанным к ним требованием, найдет в перспективе широкое применение в машиностроении, черной металлургии, нефтяной и газовой промышленности.

Электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля технологических дефектов ферромагнитного изделия изображен на рисунке. Преобразователь содержит магнитопровод 1, возбуждающую 2 и измерительную 3 обмотки. На магнитопроводе 1 выполнены пазы, в которых размещена m-фазная обмотка 2 создающая вращающееся магнитное поле. Одновременно в пазах расположена измерительная обмотка 3. Закрепление возбуждающих и измерительных обмоток позволяет исключить помехи от высших гармоник паза магнитопровода. Преобразователь имеет возможность двигаться внутри контролируемого изделия. Особенностью функционирования такого преобразователя является то, что в случае появления дефектов на изделии симметрично вращающееся магнитное поле становится несимметричным и на измерительной обмотке 3 возбуждающая m-фаза обмотки 2 наводит ЭДС, на основе которой определяют местонахождение и параметры дефектов.

В процессе работы получена математическая модель разработанного преобразователя. Круговое вращающееся поле представлено через гармонику в виде

pic (1)

где Fvm - амплитуда гармоники; vm - максимальная гармоника; τ1 - полюсное деление первой гармоники; х - координата магнитной индукции вдоль воздушного зазора; ω - угловая скорость вращающегося магнитного поля.

Магнитная проводимость зазора, учитывая ее постоянную составляющую, имеет вид, Gδl - проводимость зазора вдоль дефекта

f (2)

Тогда индукция в воздушном зазоре преобразователя, определяющая параметры дефектов
изделия

f (3)

где Bδ - магнитная индукция в зазоре; v - высшие гармоники поля или при v = 1

f (4)

Тогда с учетом тригонометрических соотношений

f (5)

Соответственно индукция магнитного поля зазоре с учетом высших гармоник v = 2; 3; 4...

f (6)

pic

Электромагнитный преобразователь
для неразрушающего контроля

ЭДС в сигнальных обмотках по закону трансформации

f (7)

где р - число пар полюсов; n - частота вращения поля; wс - число витков сигнальной обмотки.

Эффективная площадь поверхности сердечника сигнальной обмотки.

f (8)

где Da - внешний диаметр преобразователя; ld - длина активной части датчика (длина сердечника).

ЭДС в сигнальной обмотке

f (9)

Окончательно действующие значения сигнала

f (10)

Для анализа результатов решения рассмотрим частный случай, когда v = 2; х = τ1. Тогда с учетом тригонометрических соотношений, для сигнала преобразователя датчика дефекта имеем

f (11)

или приближенное действующее значения сигнала

f (12)

Полученная математическая модель позволяет аналитически исследовать подобный преобразователь с необходимыми техническими параметрами и является теоретической основой для их проектирования.


Библиографическая ссылка

Минниханов Р.Р. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДАТЧИКА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ // Успехи современного естествознания. – 2011. – № 7. – С. 155-156;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=27186 (дата обращения: 18.10.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074