СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ КОНТРОЛЕ ЗАЗОРОВ С ВИХРЕТОКОВОГО ДАТЧИКА

На величину вихревого тока и соответственно информационного параметра влияют: удельная электрическая проводимость s, магнитная проницаемость µ материала,  толщина объекта α и частота возбуждаемого тока ω. Возбудителем и приёмником вихревого тока является катушка индуктивности. Выделением информации о результатах взаимодействия с объектом основано на анализе амплитуды, частоты, фазы (или их комбинации) вторичного электромагнитного поля. Для контроля размеров, перемещений и вибраций объектов используются катушки индуктивности накладного типа, которые характеризуются активными R₀ и индуктивными L₀ сопротивлениями. При включении катушки в электрическую схему дополнительно требуется учитывать также её межвитковую емкость и емкость соединительного кабеля C₀ = C_M + C_k. В этом случае катушку индуктивности можно рассматривать как цепь с последовательным соединением R₀, L₀ и емкостью С₀, включенной параллельно. Резонансная частота такого контура в отсутствие объекта контроля определяется выражением:

Полное сопротивление контура равно:

Явление резонанса в контуре проявляется тем резче, чем меньше активное сопротивление контура. Влияние R₀ на ход резонансной кривой представлено на рисунке 1.

Рисунок 1. Влияние R₀ резонансную кривую контура

Внесение проводящего объекта контроля в электромагнитное поле катушки приводит к возрастанию в ней активных потерь и уменьшению ее индуктивности. Данное физическое явление является основой для создания различных способов выделения информации.

Для линеаризации обычно используются аналоговые методы кусочно-линейной аппроксимации. Таким образом, для каждого типа материала объекта измеряемый зазор h, например, может быть представлен результирующим вектором полного сопротивления обмотки

,

что позволяет реализовать амплитудный способ выделения информации, который заключается в простом измерении амплитуды напряжения на обмотке датчика.

Структурная схема амплитудно-фазового способа выделения информации приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Структурная схема амплитудно-фазового способа

Выходное напряжение U_вых в этом случае зависит от величины фазового угла и напряжения на обмотке датчика.

Список литературы:

1. Шустов М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. М.: Наука и техника. – 2013. – 352с.
2. Райтман М.А. Энциклопедия электронных компонентов. Том 3. Датчики местоположения, присутствия, ориентации, вибрации. М.: БХВ – Петербург. – 2017. – 254 с.