Снос зданий:
ecosnos.ru
Главная  Микромагнитоэлектроника: направление технологии 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 [ 105 ] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122

*ч f<l

S 3 s s

Ы

3 S:

Pi <N


Рмс. 6.75. Принципиальная электрическая схема электронного тракта дефектоскопа, реализованная с

применением полевого элемента Холла



Магнитоэлектронное устройство для дефектоскопии стальных канатов, реализованное с использованием элементов Холла

Еще одним примером использования магнитоэлектронных устройств является их применение для дефектоскопии стальных канатов, которые используются во многих областях народного хозяйства (на канатных дорогах, в горной промьппленности, в подъемно-транспортных машинах, лифтах и др.), а потому контроль их состояния имеет важное значение. Для контроля состояния несущих и тяговых канатов, применяемых на канатных дорогах, а также подъемных канатов обьгано используются электромагнитные приборы, основанные на магнитоиндукщюнном методе обнаружения оборванных проволок и на индуктивном методе контроля рабочего сечения стальных канатов.

Принцип действия больпшнства приборов, контролируюпщх рабочее сечение канатов, основан на зависимости индуктивности катуппси искателя от сечения стального каната. Индуктивный искатель включен в одно из плеч измерительного резонансного моста переменного тока. Измерительный мост балансируется при установке индуктивного искателя на неизношенном участке исследуемого каната.

Вокруг каната на этом участке появляется магнитное поле рассеяния. При перемеш:ении магнитной системы с искателем вдоль бездефектного каната с выхода искателя снимается постоянный сигнал, обусловленный равномерно распределенным вдоль каната полем рассеяния.

Прохождение через индуктивный искатель з^частка каната с уменьшенным сечением приводит к разбалансу измерительного моста. Напряжение разбаланса постзгпает на вход усилителя регистрируюш:его устройства, проградуированного в процентах потери сечения контролируемого каната. Прибор, построенный на описанном принципе, не является универсальным и предназначен для исследования только подъемных канатов в горной промьппленности, так как его конструкция не позволяет преодолевать опоры на подвесных канатных дорогах [29].

Работа другого типа приборов для обнаружения обрыва проволок в стальных канатах основана на фиксации полей рассеяния, подвергаюпщхся изменению у оборвапных проволок намагниченпого каната. Принцип действия таких приборов заключается в следуюш:ем. Магнитное поле, создаваемое магнитной системой, намагничивает участок каната, заключенный между полюсами магнита. При этом вокруг исследуемого участка каната появляются малые поля рассеяния. Чувствительный элемент искательного устройства, расположенный в середине между полюсами и охватываюпрш канат, вьшолнен в виде индукционных катушек. Магнитная система и искательное устройство жестко связаны между собой, благодаря чему вдоль каната перемеш:ается как магнитная система, так и чувствительный элемент. Относительное перемеш:ение поля рассеяния и чувствительного элемента отсутствует. Поэтому на выходе искательного устройства при бездефектном канате сигнала нет.

При наличии обрыва проволок в канате на месте дефекта снаружи каната происходит деформация поля рассеяния, которое в момент прохождения искательным устройством места дефекта приводит к возникновепию импульса ЭДС в индукционных катушках. Этот импульс усиливается, а затем с помош;ью регистрируюш:его устройства записывается на бумажной ленте, таким образом искательное устройство дефектоскопа реагирует на изменение характера магнитного поля рассеяния в месте повреждения, воспринимая это изменение как прираш:ение магнитного потока на единицу длины каната при постоянной скорости перемеш:ения искателя.

Существенным недостатком рассмотренного дефектоскопа является то, что появление сигнала на выходе искательного устройства возможно только при перемеш:ении искателя или исследуемого каната относительно искателя. Поскольку в момент остановки сигнал дефекта исчезает, то возможность точного определения места повреждения при этом затруднена.

Более перспективным представляется использование элементов Холла для суждения о характере поля рассеяния вдоль каната, а следовательно, о наличии и характере дефекта. Элемент Холла позволяет регистрировать магнитные поля рассеяния вне зависимости от скорости перемещения преобразователя вдоль каната. Вместе с тем появляется необходимость отстроиться от составляющей постоянного поля рассеяния, поскольку преобразователь Холла чувствителен к величине индукщш магнитного поля, а не к его производной [29].

В системе АН ГрССР [29] был разработан и испытан в лабораторных и промышленных условиях дефектоскоп стальных канатов на элементах Холла. Дефектоскоп состоит из магнитной системы с искателем на преобразователях Холла, усилителя выходного сигнала искателя, регистратора сигналов и источников питания для усилителя и искателя. Конструкция искателя изображена на рис. 6.76.

Устройство функционирует следующим образом. Магнитное поле, создаваемое магнитной системой, намагничивает контролируемый участок каната, находящийся между полюсами постоянного магнита. Вокруг каната на этом участке появляется магнитное поле рассеяния. При перемещении магнитной системы с искателем вдоль бездефектного каната с выхода искателя снимается постоянный сигнал, обусловленный равномерно распределенным вдоль каната полем рассеяния.

Этот сигнал компенсируется таким образом, что на выходе искателя при бездефектном канате сигнал отсутствует. При обрьше проволок в канате в зоне дефекта происходит деформация магнитного поля рассеяния. Изменение поля рассеяния приводит к разбалансу схемы компенсации и появлению сигнала на выходе искателя.

Так как ток управления элементами Холла поддерживается неизменным, то выходной сигнал зависит только от индукции магнитного поля рассеяния снаружи каната, характер изменения которого определяется дефектом в канате. Таким образом, сигнал на выходе искателя зависит от количества оборванных проволок, но не зависит от скорости перемещения искателя вдоль каната. Этот сигнал, обусловленный наличием дефекта в канате, присутствует как при его перемещении, так и в неподвижном состоянии. Это обстоятельство позволяет остановить искатель на месте дефекта и точно определить место повреждения.




<--

----

Рмс. 6.76. Конструкция искателя дефектоскопа стальных канатов с жпользованием элементов Холла: 1 - стальной канат; 2 -магнитная система; 3 - концентрирующие кольца; 4 - скосы внутренних стенок колец; 5 - поле рассеяния; 6 - элементы Холла

Магнитные ноля рассеяния вдоль каната имеют относительно малые значения (примерно 0,5-15 мТл). Поэтому магнитную чувствительность преобразователей Холла, воспринимающих эти поля, повышают с помощью ферромагнитных концентраторов. Магнитный концентратор состоит из двух концентрирующих колец, в воздушные зазоры которых помещены преобразователи Холла (рис. 6.76). Длина зазора определяется толщиной элемента Холла и должна быгь как можно меньше. Для установки концентратора на канате концентрирующие кольца, состоящие из двух полуколец, вьшолняются разъемньп*а1.

Выбор материала концентрирующих колец определяется их назначением и вытекающим из этого основньпи требованием, которому должен удовлетворять материал. Это прежде всего высокая магнитная проницаемость. Вместе с тем для магнитопроводов с воздупшьпи зазором эффективная магнитная проницаемость зависит от отношения длины воздупшого зазора к длине магнитного контура и с ростом этого отношения она сильно падает. При этом значение магнитной проницаемости самого материала уже не играет роли. Поэтому для концентратора онисьшаемой конструкции применение материалов с высокой магнитной проницаемостью, к которым относятся дорогие пермаллоевые сплавы, нецелесообразно. Концентраторы изготовлены из малоуглеродистой термообработанной стали.

Элементы Холла располагаются в воздушных зазорах концентратора равномерно по окружности центрирующих полуколец. ЭХ по входу (токовые вьшоды) соединяются параллельно и питаются от общего источника питания. Для питания элементов выбран постоянный управляющий ток, так как он наиболее приемлем в переносных приборах и не усложняет схемы питания. Чтобы лучше сконцентрировать и направить магнитные силовые линии поля рассеяния, возникающие в месте дефекта, на поверхности элементов Холла, края внутренних стенок колец скошены. По выходу элементы соединяются последовательно и согласно. Остаточное напряжение компенсируется на выходе группы ЭХ при номинальном управляющем токе включением одного компенсирующего резистора между общими токовьпи и холловскими вьшодами. Поскольку во время проведения испытания канатов значение управляющего тока остается неизменньпи, то нарушения компенсации остаточного напряжения от изменения управляющего тока не будет. Для регистрации сигнала дефекта, снимаемого с элементов Холла, сигнал с выхода ЭХ усиливается усилителем постоянного тока [29].

Дефектоскоп, реализованный с применением элементов Холла, обеспечивает возможность контроля канатов как находящихся в эксплуатации (в том числе в труднодоступных местах), так и подлежащих введению в эксплуатацию и не укрепленных на опорах. Подробнее см. [29].



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 [ 105 ] 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122