Определение оптимальных режимов работы датчика

На величину выходных характеристик устройства для измерения конфигураций толщины изделий могут оказывать существенное воздействие разные причины: соотношение геометрических размеров датчиков, изделия, частота намагничивающего тока, степень идентичности датчиков, материал магнитопроводов, изменение удельной электронной проводимости, величина зазора меж преобразователем и изделием.

Естественно, для того чтоб определять толщину изделия, нужно на сто процентов его промагнитить Определение оптимальных режимов работы датчика. С этой точки зрения, глубина проникания магнитного поля δ должна быть больше толщины изделия. Но случай δ >> а приводит к значительному понижению чувствительности преобразователя. Оценки демонстрируют, что довольно высочайшая чувствительность устройства достижима при условии 0,3 ≤ а/δ ≤ 0,77. При всем этом нужно обеспечить выполнение ограничений на соотношение геометрических размеров магнитопровода и изделия, связанных Определение оптимальных режимов работы датчика с распространением магнитного поля в изделии и за ним (с ≥ d, d = a + a1). Повышение толщины магнитопровода приводит к росту чувствительности устройства, но, существует ограничение и на этот размер, связанное с требуемой площадью контролируемого участка изделия, соприкасаемой с рабочей поверхностью магнитопровода.

Даже из физических суждений ясно, что Определение оптимальных режимов работы датчика рассматриваемый электрический преобразователь обязан иметь лучший режим работы по такому параметру, как частота намагничивающего тока (либо возбуждающего магнитного поля). Вправду, при низких частотах (δ >> а) чувствительность устройства мала. Та же ситуация должна наблюдаться и при больших частотах, когда δ << а. Отсюда следует, что должен существовать таковой частотный спектр, при котором чувствительность датчика к Определение оптимальных режимов работы датчика изменению толщины будет наибольшей.

Довольно обычное приближенное расчетное соотношение для хорошей частоты преобразователя по величине большей относительной чувствительности к изменению толщины изделия можно получить из выражения (1.10) при условии а/δ < 1. В данном случае

. (1.14)

Из формулы (1.14) следует, что зависимо от материалов применяемого магнитопровода и изделия есть определенные ограничения на наименьшую толщину эталонного эталона Определение оптимальных режимов работы датчика а. Если использовать в качестве материала магнитопровода феррит, то даже при малой начальной толщине изделия измерения на хороших частотах не представляют особенных проблем. Например, при а = 0,2 мм для медного листа fопт ≈ 16 кГц. В случае использования шихтованного магнитопровода, набранного из ферромагнитных пластинок (конструкции которого подвергнутся рассмотрению ниже), имеется Определение оптимальных режимов работы датчика наибольшее значение частоты, при которой еще не очень выражен поверхностный эффект в отдельных пластинках магнитопровода. Таким макаром, есть верхний предел по частоте для шихтованного магнитопровода, который находится в зависимости от толщины и материала применяемых пластинок. К примеру, для пластинок, выполненных из электротехнической стали шириной 0,35 мм любая, большая частота составляет 4–5 кГц Определение оптимальных режимов работы датчика. Если принять эту частоту в качестве хорошей, то из выражения (2.14) следует ограничение на малый размер начальной толщины изделия. Например, для медного изделия (σ = 5,6×10–7См/м) и частоте 5 кГц amin = 0,35 мм, а для изделия из дюралевого сплава
(σ = 1,72∙10–7См/м) amin = 0,6мм. Необходимо подчеркнуть, что ограничение на наибольшее значение начальной толщины Определение оптимальных режимов работы датчика изделия а связано с требуемым отношением полезного сигнала к сигналу небаланса Ендвух датчиков, помещённых на схожие изделия. В фактически принципиальном случае Dа/а1 << 1 самую большую начальную толщину изделия можно найти из выражения

. (1.15)

Порядок вычисления этой величины последующий. Измерив значение сигнала небаланса Ени считая, что нужный сигнал Е должен превосходить Определение оптимальных режимов работы датчика величину Ен хотя бы на порядок, можно определять а, которое соответствует наименьшим данным приращениям толщины а.

При использовании формулы (1.10) нужно также ввести ограничение на наибольшее изменение толщиныа. В данном случае максимально допустимая величина а связана с погрешностью разложений. Ординарную оценку таковой погрешности можно получить из соотношения

, (1.16)

где β – задаваемая погрешность разложения; верхний Определение оптимальных режимов работы датчика и нижний знаки соответствуют уменьшению и повышению толщины изделия. К примеру, при β= 3 %величины допустимых относительных приращений а/δ толщин изделий составляют 0,19 и 0,16 при уменьшении и увеличении толщины а.

Повышение величины напряженности магнитного поля Н0в зазоре магнитопровода играет важную роль в повышении чувствительности устройства. Но такое повышение должно быть конечным и Определение оптимальных режимов работы датчика связано, по-видимому, с эффектами нагрева изделия вихревыми токами, которые могут привести к изменению черт изделия. Степень нагрева изделия находится в зависимости от величины Н0, закона рассредотачивания плотности вихревых токов, материала изделия, состояния его поверхности и др. Приведенное выше выражение (1.13), описывающее рассредотачивание плотности вихревых токов, недостаточно для оценки Определение оптимальных режимов работы датчика предельной величины Н0. Оптимально оценивать данную величину по значению плотности тока усредненной по толщине изделия, потому что в случае толщинометрии δ > а. Используя соотношение (1.13), можно получить выражение для таковой усредненной плотности тока, модуль которой имеет вид

. (1.17)

Исходя из формулы (1.17), можно для каждого материала найти предельную величину Н0по допустимой плотности вихревых токов Определение оптимальных режимов работы датчика.

Определение допустимых величин плотностей токов для разных материалов исходя из убеждений малого нагрева связано с решением сложных уравнений диффузии тепла и термического баланса проводящего изделия. Для решения вопроса выбора спектра допустимого конфигурации Н0, исходя из компромиссных решений заслуги сравнимо высочайшей чувствительности и слабенького воздействия термических эффектов вихревых токов Определение оптимальных режимов работы датчика, можно использовать справочные данные по допустимым плотностям тока для разных материалов. К примеру, если принять для медной пластинки допустимую плотность тока jдоп = 2 А/мм2 , то для предельного варианта а/δ = 0,77; а = 0,35 мм и f = 5000 Гц (шихтованный магнитопровод) наибольшее значение напряжённости магнитного поля в зазоре магнитопровода Ндоп составляет 944 А/м. При увеличении толщины Определение оптимальных режимов работы датчика изделия и при том же отношении а/δ, как видно из выражения (1.17), для заслуги таких же допустимых плотностей вихревых токов следует использовать более высочайшие значения напряженности магнитного поля, что, в свою очередь, приведет к повышению чувствительности устройства.

Мешающими параметрами при измерении приращения толщин являются удельная электронная проводимость (электропроводность) σизделия и Определение оптимальных режимов работы датчика зазор меж первичным преобразователем и поверхностью изделия.

На рис.1.3 приведены расчетные кривые зависимостей относительных значений выходных ЭДС дифференциального индуктивного преобразователя от величины δ при изменении удельной электронной проводимости (ω = const). Кривые построены для значений а = 10–2 м, а1 = 4∙10–3 м, ∆а = 10–3 м в случае уменьшения толщины (кривая 1), а = 6∙10–3 м, а1 = 8∙10–3 м, ∆а Определение оптимальных режимов работы датчика = 10–3 м – для роста толщины (кривая 2).

Из графических зависимостей (рис.1.3) видно, что наибольшее воздействие σ на результаты измерений наступает при глубинах проникания переменного магнитного поля δ ≈ а (кривая 1).

Набросок 1.3 – Зависимость относительной ЭДС от δ при изменении
удельной электронной проводимости изделия

Но в округи этого значения δ воздействие конфигурации удельной электронной проводимости мало. В подходящем, исходя Определение оптимальных режимов работы датчика из убеждений хороших режимов работы устройства, спектре конфигураций а/δвлияние конфигурации величины σ также не достаточно. Например, при а/δ= 0,6 (а = 10–2 м), изменение сигнала ∆Е/∆а не превосходит 2,0 %, а для а/δ= 0,35 (а = 6∙10–3 м), ∆Е/∆а меняется на 2,9 %при изменении σна 10 % в обоих случаях. Необходимо подчеркнуть, что повышение δприводит к уменьшению воздействия Определение оптимальных режимов работы датчика удельной электронной проводимости на результаты измерений приращений толщин.

Как было обозначено выше, преобразователь помещается конкретно на испытуемое изделие. В почти всех случаях нужно предугадать наличие маленького зазора lз меж полюсами магнитопровода и изделием. В силу того что в рассматриваемых преобразователях зазор магнитопровода, определяемый средней силовой линией, существенно превосходит величину lз, не Определение оптимальных режимов работы датчика следует ждать огромного воздействия последней на результаты измерений. При учетеlз значение разностной ЭДС уменьшится на величину 2∆Еlз /(с + d). К примеру, для датчиков с величиной с + d = 28∙10–3 м наличие зазора lз = 0,5∙10–3 м приводит к уменьшению выходной ЭДС на 3,6 %.


opredelenie-nizhnih-granic-legkih.html
opredelenie-norm-dlya-testa.html
opredelenie-normativnih-postoyannih-zagruzok.html