Вихретоковый датчик перемещения Опции

[НЕХ]

Имею желание соорудить вихретоковый (eddy current) датчик перемещения для измерения изменения расстояния от сенсора до металлической поверхности.
Расстояние 5мм - 10мм, разрешение необходимо не хуже 10 микрон. Долговременная стабильность не заботит - перекалибровка возможна несколько раз в минуту. Важна линейность и устойчивость к внешним факторам, например к температуре датчика/поверхности металла. Первые вопросы знатокам :
Какой металл лучше подходит для решения задачи : сталь или алюминий ?
В датчике установить одну катушку или вторую использовать для измерения разбалансировки моста ?

[bornbash]

ориентироваться можно на величину 1500частиц/см3, но это не догма. В идеале хочется видеть отклик и от 1 частицы.
Чтение соответствующей литературы (Соболев, Шкарлет, Герасимов и т.д.) не дало мне понимание того, как можно перейти от "известных" моделей витка над полуплоскостью или проходного датчика с бесконечной проволокой к модели витка и частицы, размеры которой много меньше размеров витка

[Holly]

1) частички -они парамагнитные или ферромагнитные (разные?)?
2) Вы хотите разделять их только по магнитному моменту/намагниченности?

Сообщение отредактировал Holly - Jul 18 2010, 19:55

[bornbash]

1) частички -они парамагнитные или ферромагнитные (разные?)?
2) Вы хотите разделять их только по магнитному моменту/намагниченности?

Разделять необходимо частицы по признаку магнитный/немагнитный материал. А будет магнитный пара- или ферро-... об этом даже пока и не задумывался, но чисто интуитивно полагаю, что будет сложно при столь малых размерах частиц (от 5 мкм) вести классификацию по типу магнитного материала, хотя могу и заблуждаться. А вообще было бы здорово иметь и такую возможность. В данный момент необходимо вообще "научиться видеть" такие малоразмерные объекты.

[Holly]

Разделять необходимо частицы по признаку магнитный/немагнитный материал. А будет магнитный пара- или ферро-... об этом даже пока и не задумывался, но чисто интуитивно полагаю, что будет сложно при столь малых размерах частиц (от 5 мкм) вести классификацию по типу магнитного материала, хотя могу и заблуждаться. А вообще было бы здорово иметь и такую возможность. В данный момент необходимо вообще "научиться видеть" такие малоразмерные объекты.

дело в том, что с помощью каких-либо стандартных методов, работающих при комнатной температуре, на практике невозможно детектировать магнитный момент одиночной парамагнитной частицы размером в 5 микрон (титан, нержавейка и т.п.).
Совершенно иное дело - ферромагнитные частицы. Одиночные частицы такого размера ТОЛЬКО (подчеркиваю - только) по магнитному моменту детектировать возможно. Такие системы уже существуют в разнообразных видах и модификациях. Но главная часть в любой такой системе - постоянный магнит (чтобы получить сперва достаточно большой магнитный момент частицы, который потом уже и детектировать). Поэтому, если хочется детектировать именно магнитный момент, то надо начинать с габаритов и стоимости магнита, которые будут, в конечном итоге, практически полностью определять габариты и стоимость установки.

[bornbash]

Совершенно иное дело - ферромагнитные частицы. Одиночные частицы такого размера ТОЛЬКО (подчеркиваю - только) по магнитному моменту детектировать возможно. Такие системы уже существуют в разнообразных видах и модификациях. Но главная часть в любой такой системе - постоянный магнит (чтобы получить сперва достаточно большой магнитный момент частицы, который потом уже и детектировать). Поэтому, если хочется детектировать именно магнитный момент, то надо начинать с габаритов и стоимости магнита, которые будут, в конечном итоге, практически полностью определять габариты и стоимость установки.

Я не вполне глубоко еще разобрался с физикой ВТП. Когда Вы говорите о детектировании магнитного момента, Вы подразумеваете именно вихретоковый метод? Если я все правильно понимаю, в вихретоковом методе не применяют предварительное намагничивание.

дело в том, что с помощью каких-либо стандартных методов, работающих при комнатной температуре, на практике невозможно детектировать магнитный момент одиночной парамагнитной частицы размером в 5 микрон (титан, нержавейка и т.п.).

Т.е. пытаться зафиксировать наличие парамагнитной (или любой неферромагнитной, а просто проводящей) частицы размером в 5 микрон любым неоптическим методом - это утопия?

[Holly]

Я не вполне глубоко еще разобрался с физикой ВТП. Когда Вы говорите о детектировании магнитного момента, Вы подразумеваете именно вихретоковый метод? Если я все правильно понимаю, в вихретоковом методе не применяют предварительное намагничивание.

Т.е. пытаться зафиксировать наличие парамагнитной (или любой неферромагнитной, а просто проводящей) частицы размером в 5 микрон любым неоптическим методом - это утопия?

в том методе, который Вы называете "вихретоковым", основной вклад вносит проводимость (причем, обе компоненты - реальная и мнимая),
а не магнитный момент. Поэтому для детектирования проводящих частиц этот традиционный метод приемлем, но для детектирования/разделения
магнитных проводящих частиц от немагнитных (но тоже проводящих) может применяться лишь при наличии значительного внешнего магнитного поля.
Физика дела проста, как валенок; достаточно вспомнить, из каких материалов делаются трансформаторы.

[SBE]

в том методе, который Вы называете "вихретоковым", основной вклад вносит проводимость (причем, обе компоненты - реальная и мнимая),
а не магнитный момент. Поэтому для детектирования проводящих частиц этот традиционный метод приемлем, но для детектирования/разделения
магнитных проводящих частиц от немагнитных (но тоже проводящих) может применяться лишь при наличии значительного внешнего магнитного поля.
Физика дела проста, как валенок; достаточно вспомнить, из каких материалов делаются трансформаторы.

Вы извините конечно, но "А мужики то не знали!":). Что нельзя без значительного магнитного поля отличить проводящий ферромагнетик от проводящего немагнитного материала. И что основной вклад вносит проводимость, а не, например, магнитная проницаемость.

Вы посмотрите в любой книжке по ВТ годограф для ферромагнитного и немагнитного материла. Или что входит в описывающие уравнения, например, в выражение для оценки глубины проникновения ВТ.

Действительность такова, что для ВТ методов ферромагнитные и просто проводящие материалы это существенно разные вещи.

А из каких материалов делают трансформаторы?
А что даст наличие значительного внешнего магнитного поля (постоянного наверно)?

[Holly]

Вы извините конечно, но "А мужики то не знали!":).

Вы перепутали - я не Bornbash.

[Alex-GTU]

Появились вопросы по вихретоковым датчика....У нас установлен вихретоковый датчик с преобразователем сигнала, у которого два выхода - виброперемещение и осевое смещение. Параметры катушки, её активное и индуктивное сопротивление, изменяются при удалении и приближении к металлической поверхности. То есть по фазе и амплитуде можно судить о виброперемещении и о расстоянии до объекта? Заметили недавно, что виброперемещение не зависит от температуры, а величина осевого смещения зависит и очень сильно. Процентов на 12-15 меняется в течение дня. Какие могут быть варианты? Подскажите....

[hoochie_coochie_...]

Появились вопросы по вихретоковым датчика....У нас установлен вихретоковый датчик с преобразователем сигнала, у которого два выхода - виброперемещение и осевое смещение. Параметры катушки, её активное и индуктивное сопротивление, изменяются при удалении и приближении к металлической поверхности. То есть по фазе и амплитуде можно судить о виброперемещении и о расстоянии до объекта? Заметили недавно, что виброперемещение не зависит от температуры, а величина осевого смещения зависит и очень сильно. Процентов на 12-15 меняется в течение дня. Какие могут быть варианты? Подскажите....

Да, Алексей, работаю над вихретоковым преобразователем для измерения зазора и относительной вибрации. У вас происходит следующее: изменяется температура датчика, изменяется активное сопротивление обмотки (увеличивается с увеличением температуры). Катушка датчика образует с конденсатором на плате преобразователя колебательный контур. Не знаю какие фазовые измерения имелись ввиду, но в вашем случае генератор скорее всего настроен на резонансную частоту контура датчика. На резонансе как известно фазовы сдвиг колебаний в контуре относительно возбуждающих их колебаний равен нулю, т.е. на резонансе контур эквивалентен автивному сопротивлению. При приближении металла увеличиваются вихретоковые потери в нем, т.е. часть энергии контура расходуется в металле, что влечет за собой уменьшение амплитуды сигнала в контуре датчика. При увеличении активного сопротивления датчика, также увеличиваются потери энергии в контуре и амплитуда сигнала уменьшается. (ващ зазор с увеличением температуры должен плыть в сторону уменьшения).
Как вариант можно проводить измерения используя эффект изменения индуктивности с приближением металла (определяя например разностную частоту между опорным генератором и частоту контура с датчиком), но чувствительность этого метода в разы меньше чем описанного выше.
На относительном виброперемещении температурные эффекты не так заметны, т.к. там высчитывается разность амплитуд за некое короткое временное окно и при небольших значениях вибрации эти 12-15% практически не заметны.

[Alex-GTU]

Да, Алексей, работаю над вихретоковым преобразователем для измерения зазора и относительной вибрации.
На относительном виброперемещении температурные эффекты не так заметны, т.к. там высчитывается разность амплитуд за некое короткое временное окно и при небольших значениях вибрации эти 12-15% практически не заметны.

Вы правы, наши зазоры уменьшаются. А амплитуда виброперемещения при этом изменяется мало. Я, наверное, не правильно понимал работу преобразователя. А можно поподробней принцип его работы описать?

Причина редактирования: Избыточное цитирование

[Alex-GTU]

Вы правы, наши зазоры уменьшаются. А амплитуда виброперемещения при этом изменяется мало. Я, наверное, не правильно понимал работу преобразователя. А можно поподробней принцип его работы описать?