Лабораторная работа 6 (960780)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 6«Исследование вихретокового датчика накладного типа»Цель работы: ознакомление с принципом действия преобразователей вихретоковых локационных системи способами построения на их основе датчиков близости.1. Теоретическая частьРабота вихретокового датчика основана на взаимодействии внешнего магнитного поля с электромагнитным полем вихревых (замкнутых) токов, наводимых возбуждающей катушкой в любом электропроводящем объекте. Синусоидальный или импульсный ток, действующий в катушке возбуждения датчика, создает электромагнитное поле, которое вызывает вихревые токи в материале объекта. Электромагнитное поле этих токов воздействует на сигнальную катушку, наводя в ней ЭДС. В простейших схемах вихревые токи воздействуют непосредственно на катушку возбуждения.

Сила I вихревых токов, возбужденных1 dBв изделии, определяется уравнением Максвелла rot I  и зависит от частоты тока обмотки возбуж dtдения, материала объекта (его удельного электросопротивления  и магнитной проницаемости ), а такжерасстояний между катушками и объектом. Она максимальна на поверхности объекта в контуре, диаметр которого близок к диаметру катушки возбуждения (рис.

6.1).В настоящее время выпускают большое количество различных вихретоковых датчиков, размером от долей миллиметра до 0,5 м в диаметре и массой от нескольких граммов до сотен килограммов. В зависимостиот взаимного положения катушек датчика и объекта контроля вихретоковые датчики разделяют на три типа:проходные, накладные и комбинированные.Катушки проходного датчика устанавливают с двух сторон объекта (например, катушку возбуждениявнутри, а сигнальную снаружи трубы). Накладной датчик может содержать как одну, так и две катушки, ноих размещают с одной стороны объекта.

Наконец, в комбинированном датчике используют несколько катушек, расположенных с двух сторон объекта.Во всех случаях между катушками возникает взаимовлияние. Так, наводимая в сигнальной катушке ЭДС вызывается не только полем вихревых токов в объекте, но инепосредственно полем катушки возбуждения, а, в свою очередь, ток в сигнальной катушке вызывает противоЭДС в катушкевозбуждения. Для уменьшения взаимноговлияния катушек часто используют несколько дифференциально включенныхсигнальных катушек — так называемые катушки с восьмеркообразной намоткой, атакже схемы с коаксиальным и ортогональным расположением катушек.

В первомслучае ЭДС в каждой половинке восьмерки Рис. 6.1. Схема образования и эпюра вихревых токов:при отсутствии объекта компенсируются. 1 — генератор; 2 — катушка возбуждения; 3 — сигнальная катушка;Во втором случае при коаксиальном распо- 4 — измеритель; 5 — металлический объектложении катушек выходной сигнал в сигнальной катушке образуется совместным действием потока возбуждения и вихревых токов объекта контроля, что требует устранения постоянной составляющей, обусловленной катушкой возбуждения.

При ортогональном же расположении катушек ток в сигнальной катушкенаводится только вихревыми токами, однако и уровень выходного сигнала при этом будет ниже, чем в первом и втором случаях.Расчет вихревых токов достаточно сложен, поэтому в большинстве случаев используют эмпирическиезависимости, полученные для разных частных случаев. Например, для вихретокового датчика с накладнымпреобразователем глубину  проникновения вихревых токов определяют по приближенной формуле2,в0где в  2 f — круговая частота тока возбуждения;  — удельное электросопротивление материала.Значение  глубины проникновения вихревых токов тем ближе к реальному, чем больше диаметр катушки возбуждения. При работе в диапазоне частот 0,1…10 кГц для большинства металлов   0,5...5 мм иуменьшается с увеличением частоты.В дефектоскопии с помощью вихревых токов удается обнаружить трещины наружного и внутреннегозалегания длиной 1...2 мм и глубиной 0,1...0,3 мм, раковины с глубиной залегания до 6 мм, неметаллические включения.

Вихретоковые датчики позволяют измерять толщину покрытий в диапазоне 0,001...1,0 мм.Для увеличения глубины проникновения вихревых токов применяют специальные меры. Например, создавая в материале магнитное насыщение (уменьшая его магнитную проницаемость), увеличивают глубинупроникновения вихревых токов до 10 мм.Особенностью вихретоковых датчиков является их многопараметричность, так как ЭДС преобразователязависит от разных характеристик объекта контроля и окружающей среды, неявно влияющих на выходной сигнал.Это обстоятельство определяет как достоинства, так и недостатки таких систем.

Существенным недостатком всехмногокомпонентных вихретоковых датчиков является высокий коэффициент влияния информационных каналов( ij  12…20 %). Для компенсации интегрального влияния внешних факторов, вызывающих дополнительнуюпогрешность системы, в ее состав включают компенсационную катушку, на которую действуют те же факторы,что и на рабочие катушки, кроме непосредственно измеряемого параметра. Суммируя сигналы с катушек с помощью дифференциального усилителя можно существенно уменьшить дополнительную погрешность.2. Практическая частьВ практической части необходимо построить функцию преобразования вихретокового датчика.2.1. Лабораторная установкаЛабораторная установка включает в себя:1.

вихретоковый датчик с чувствительным элементом, закрепленным в струбцине,2. набор испытуемых образцов материала,3. микрометр,4. цифровой вольтметр В7-27,5. источник питания +15 В.Схема вихретокового датчика представлена на рис.6.2.УсилительнормализаторГенераторЧастотныйдискриминаторДетекторныйфильтрЧувствительныйэлемент (катушка)Рис. 6.2.Функциональная схема вихретокового датчикаЧувствительным элементом является катушка индуктивности, которая включена в LC цепь и образуетрезонансный контур.

Резонансному режиму соответствует минимальное значение индуктивности системы«чувствительный элемент – металлический объект», что соответствует максимальному удалению катушкиот поверхности материала.При приближении катушки к проводящему материалу электромагнитное поле катушки начинает взаимодействовать с электромагнитным полем наведенных в материале вихревых токов, в результате чего, приведенная индуктивность катушки увеличится, параметры контура отстроятся от резонанса и амплитуда наего выходе уменьшится пропорционально изменению расстояния. Пройдя через детекторный фильтр, сигнал принимает вид уровня напряжения, который подается на нелинейный усилитель-нормализатор, спрямляющий функцию преобразования в определенных пределах. Далее, нормализованный и усиленный сигналпоступает на следующий каскад или АЦП.2.2.

Порядок выполнения лабораторной работы1. Закрепить один из испытуемых образцов в струбцине напротив чувствительного элемента вихретокового датчика.2. Подключить вихретоковый датчик к цифровому вольтметру В7-27.3. Включить вольтметр и источник питания в сеть с напряжением 220 В 50 Гц.4.

Подать на датчик напряжение + 15 В от источника питания.5. Вращая микрометр и наблюдая изменение напряжения на вольтметре установить нулевое значениеотсчета.6. Увеличивая расстояние до образца наблюдать изменение выходного сигнала преобразователя.7. Заполнить табл. 6.1 для образцов из стали, меди и алюминия.Таблица 6.1.L, мм00,10,2Таблица записи результатов экспериментаUвых, B; сталь Uвых, В; медь Uвых, B; алюминий1,58.

Построить в одной системе координат графики функций преобразования датчика для трех образцов.9. Определить чувствительность датчика и погрешность для каждого типа образцов.10. Сделать выводы и ответить на контрольные вопросы.3. Контрольные вопросы1.2.3.4.Принцип действия и область применения вихретокового датчика.Тип датчика в данной работе.Структурная схема построения датчика.Влияние материала контролируемых образцов на показания датчика..

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лабораторной работы