Контроль труб и неферромагнитных биметаллических цилиндров

Рис. Биметаллический цилиндр в проходном преобразователе

На практике обычно применяется компенсация напряжения холостого хода измерительной обмотки U₀, т.е. напряжения, соответствующего отсутствию объекта в зоне контроля. Поэтому, как правило, рассматривают величинуотносительного вносимого комплексного напряжения.

где - комплексное напряжение измерительной обмотки ВТП при наличии объекта в преобразователе.

- то же при его отсутствии.

- модуль вектора напряжения холостого хода измерительной обмотки ВТП (т.е. при отсутствии ОК в обмотке)

Рис. Годографы относительного напряжения наружного проходного ВТП при контроле проходного неферромагнитного и ферромагнитного цилиндра

Под чувствительностью ВТП к влияющему параметру Pследует понимать предел отношения приращения выходного параметра к вызвавшему его малому приращению контролируемого (влияющего) параметраP.

Из практических соображений для определения чувствительности часто используют не абсолютные значения приращений, а относительные:

Sp– безразмерная комплексная величина.P– номинальное значение контролируемого параметра.

Чувствительность к изменению радиуса цилиндрического объекта:

S_R

Чувствительность к изменению удельной электрической проводимости σ:

S_=

Рассмотрим диаграммы чувствительности проходного ВТП к изменениям радиуса и удельной электрической проводимости цилиндра. Диаграммы построены для η=1и μ=1.

Рис. Диаграммы чувствительности наружного проходного ВТП к изменениям радиуса (а) и удельной электрической проводимости кругового цилиндра

На рисунке слева показана диаграмма чувствительности проходного ВТП к изменениям радиуса немагнитного цилиндра. Из диаграммы следует, что при x=0 чувствительность к изменению радиусаSR=0, приSR – 2, т.е. чувствительность проходного ВТП в пределе при максимальных частотах стремится к постоянной величине 2.

Из диаграммы, представленной на рисунке справа, следует, что при S _0, приS _0 . Оптимальные условия имеют место при:

, т.е. при

Рассмотрим диаграмму чувствительности S_R2для сплошного цилиндра () и для биметаллических цилиндров с отношением α12=0,6; 0,8; 0,9. и значениями==2; 0,25; 0,5.

Для сопоставления на этом же графике построена кривая S_R2для тубы (γ12=0 при α12=0,8 – пунктирная кривая). Из диаграммы видно, что для случая, когда внешний слой биметаллического цилиндра более проводящий, чем внутренний (γ12<1) чувствительностьS_R2 для большинства значений обобщенного параметраxбольше, чем для сплошного цилиндра, причем она возрастает с увеличением α12. Максимальных значений чувствительность достигает при 3<х<4.

Контроль цилиндрических объектов проходными преобразователями с неоднородным полем

Рис. Цилиндрический объект в проходном ВТП с неоднородным полем

Часто в преобразователях по конструктивным соображениям возбуждающая и измерительная обмотки располагаются не в одной плоскости, а на некотором расстоянии друг друга, причем не выполняется требование: гдеL– длина возбуждающей обмотки.

Т.е. создаваемое возбужденной обмоткой поле неоднородно. Сравнение показывает, что основные зависимости, характеризующие преобразователь с однородным и неоднородным полем, подобны. Одна из особенностей преобразователей с неоднородным полем состоит в том, что амплитуда и фаза измерительной обмотки ВТП зависит не только от параметров ОК, но и от расстояния Zмежду возбуждающей и измерительно

й обмоткой.

Рис. Зависимость модуля относительного вносимого сопротивления проходного параметрического преобразователя от изменения его длины

На рисунке представлена зависимость модуля относительного вносимого сопротивления проходного параметрического преобразователя от изменения его длины:

Вносимое сопротивление – это сопротивление в отсутствии ОК. Из рисунка видно, что при изменении L*от 0 до 410^-2 Zвн*возрастает приблизительно в 2 раза, но при измененииL*от 4*10до 10*10 Zвн*возрастает не более, чем на 15% . Другими словами, преобразователи сL*>4*10практически можно считать преобразователями с однородным полем.

На рисунке ** показаны годографы относительно вносимого напряжения проходных ВТП с неоднородным полем при изменении параметров неферромагнитных цилиндров. Кривые сZ*=0 соответствуют случаю, когда плоскости симметрии обмоток совпадают (совмещенные обмотки). Кривые ссоответствуют случаю, когда возбуждающая и измерительная обмотки разнесены.

Рис. Годографы относительного вносимого комплексного напряжения проходных ВТП с неоднородным полем для разнесенных и совмещенных обмоток в сравнении с для преобразователя с однородным полем

Рис. Зависимость приращения относительно напряжения проходного ВТП от относительной глубины залегания дефекта при различных значениях обобщенного параметра х² .

Кривая () соответствует случаю однородного магнитного поля, создаваемого возбуждающей обмоткой ВТП, т.е..

Анализ годографов показывает, что при возрастании Zотносительное вносимое комплексное напряжение увеличивается, причем для преобразователей с разнесенными катушками модуль относительного вносимого комплексного напряжения больше, чем для преобразователей с однородным полем (), а для преобразователей с совмещенными катушками () – меньше. Это говорит о том, что относительная чувствительность преобразователей с совмещенными короткими катушками меньше, а с разнесенными – больше (конечно, в некоторых пределах), чем для преобразователей с однородным полем.

Основной недостаток преобразователей с неоднородным полем состоит в сильном влиянии радиальных перемещений и переносов ОК в преобразователе, что необходимо учитывать при их использовании. Особенно сильное это влияние при больших радиусах контролируемых объектов. Для необходимого ослабления влияния радиальных перемещений контролируемых объектов в преобразователе рекомендуется располагать измерительную катушку ВТП на расстоянииот возбуждающей.

Кардинальным решением проблемы в этом случае является обеспечение механической стабилизации ОК в преобразователе.