Вихревые токи на поверхности металла, как увеличить их плотность? Опции

[yrbis]

есть такая задача. К поверхности металла прилегает круглая плоская катушка, зазор между металлом и катушкой 500 мкм. На катушку подаётся импульс напряжения(несколько периодов синусойды с частотой 4 МГц, например два периода) с относительно большой скважностью... Соответственно переменный ток катушки создаёт поле под действием которого образуются вихревые токи в металле вблизи поверхности. И собственно вопрос к физикам... можно ли как - нибудь увеличить плотность вихревых токов при неизменном токе в самой катушке? может внешним источником поднять потенциал металлической поверхности? как-то изменить сопротивление вблизи поверхности?

[Stanislav]

...можно ли как - нибудь увеличить плотность вихревых токов при неизменном токе в самой катушке?

По-моему, можно попробовать. Магнитопроводы рассматриваем?

...может внешним источником поднять потенциал металлической поверхности?

Простите, непонятно. Какой потенциал?

...как-то изменить сопротивление вблизи поверхности?

Просьба пояснить и это.

[tvv]

есть такая задача. К поверхности металла прилегает круглая плоская катушка, зазор между металлом и катушкой 500 мкм. На катушку подаётся импульс напряжения(несколько периодов синусойды с частотой 4 МГц, например два периода) с относительно большой скважностью... Соответственно переменный ток катушки создаёт поле под действием которого образуются вихревые токи в металле вблизи поверхности. И собственно вопрос к физикам... можно ли как - нибудь увеличить плотность вихревых токов при неизменном токе в самой катушке? может внешним источником поднять потенциал металлической поверхности? как-то изменить сопротивление вблизи поверхности?

Поставте ВТСП ток будет максимальным. Вот пример с постоянным магнитом.

[yrbis]

...прошу прощения за долгий ответ, заработался

По-моему, можно попробовать. Магнитопроводы рассматриваем?

Из магнитной системы уже выжили всё что можно, вроде бы уже некуда(и так датчик неотодрать от металла)

Простите, непонятно. Какой потенциал?

Я предположил, что если увеличить колличество электронов в области под катушкой, то и плотность вихревых токов увеличится, а для этого помоему можно увеличить потенциал в этой области.

Просьба пояснить и это.

ну напримр если выделить под катушкой кольцо с некоторой проводимостью, а внутри кольца и с наруже проводимость будет низкая, то вся энергия магнитного поля в катушке перейдёт в итоге в вихревой ток в этом кольце и тогда в области кольца плотность будет больше чем если бы такой неоднородности небыло. Т.е. таким способом можно концентрировать ток в некоторой области

[tvv]

ну напримр если выделить под катушкой кольцо с некоторой проводимостью, а внутри кольца и с наруже проводимость будет низкая, то вся энергия магнитного поля в катушке перейдёт в итоге в вихревой ток в этом кольце и тогда в области кольца плотность будет больше чем если бы такой неоднородности небыло. Т.е. таким способом можно концентрировать ток в некоторой области

Так это и будет магнитопровод о котором сказал Stanislav. А чем Вам свехпроводники не понравились или принципиально ограничивает конструктив? Задача-то в чем?

[yrbis]

А чем Вам свехпроводники не понравились или принципиально ограничивает конструктив? Задача-то в чем?

Не, задача не максимальный ток создать, а именно максимальный в заданном металле.. Я просто не раз уже тему про ЭМАП поднимал и поэтому предположил, что Станислав уже про магниты датчика говорит о которых я здесь не писал. В общем есть ЭМА толщиномер, это штука которая формирует ультразвук в металле не требуя контакта с поверхностью. Все источники волны образуются непосредственно в металле вблизи поверхности. Вкратце катушка вблизи поверхности создаёт вихревой ток, т.е. движение электронов по замкнутым траекториям. Так же вблизи катушки помещается постоянный магнит, тогда электроны движутся по замкнутым траекториям в поле постоянного магнита и на них действует сила Лоренца, которая есть заряд умножить на векторное произведение скорости электрона и индукции в области нахождения электрона. Меняя направление тока в катушке(и направление вихревого тока соответственно) можно менять направление этой силы, она либо расширяет либо сужает контур по которому движутся электроны. Вот таким образом двуполярный импульс тока в катушке формирует "импульс деформации" некоторых областей под катушкой, собственно он служит источником поперечной волны в металле.. Так вот была и есть проблема эффективности таких систем, для работы требуется киловольтный импульс и малошумящий усилитель...Схемы и генераторов и усилителей уже довольно изрядно вылизаны и вот думаем как улучшить эффективность с помощью датчика. Деформация пропорциональна силе Лоренца и плотности тока. т.е для одного заряда Fl = Q * [V,B] и чем таких больше тем лучше...Индукция поднята до предела, остаётся манипулировать зарядом электрона(вроде константа), скоростью электрона и плотностью тока...Вот собственно задача вроде бы сводится к увеличению этих величин

[blackfin]

Так вот была и есть проблема эффективности таких систем, для работы требуется киловольтный импульс и малошумящий усилитель...Схемы и генераторов и усилителей уже довольно изрядно вылизаны и вот думаем как улучшить эффективность с помощью датчика.

Может, есть смысл увеличить длительность "киловольтного импульса" с двух до сотни периодов гармоники
с последующей оцифровкой и фильтрацией уже в цифре?
В этом случае, за счет мат. обработки можно увеличить отношение С/Ш на несколько десятков дБ.

Сообщение отредактировал blackfin - May 6 2007, 05:54

[tvv]

Может, есть смысл увеличить длительность "киловольтного импульса" с двух до сотни периодов гармоники
с последующей оцифровкой и фильтрацией уже в цифре?
В этом случае, за счет мат. обработки можно увеличить отношение С/Ш на несколько десятков дБ.

Это когда хоть какой-то сигнал есть, а если совсем по нулям, то маловероятно, что поможет.
Тут или, как уже писали в другом посте, брать сверхпроводящий магнит (что звучит как угроза) или играть полем. yrbis с магнитопроводом, я не понял, как Вы его к тестируемому образцу подвесите? Контроль-то неразрушающий... На ум приходит только фокусировка, но для этого надо существенно уменьшить длину волны, а при этом в металл она проникать будет мало-мало. А вообще Вы не встречали таких исследований? Что-то вроде взять излучатель от микроволновки и промодулировать его звуковой частотой. IMHO мысль дурацкая, но вдруг.

[yrbis]

Может, есть смысл увеличить длительность "киловольтного импульса"

Длительность увеличивать нельзя т.к. при этом теряем разрешающую способность. Используется эхометод и отклик при увеличении длительности потеряется на фоне бороды от зондирующего и мерить тонкие пластины не получиться.

[blackfin]

Длительность увеличивать нельзя т.к. при этом теряем разрешающую способность. Используется эхометод и отклик при увеличении длительности потеряется на фоне бороды от зондирующего и мерить тонкие пластины не получиться.

А использовать сигналы с большой базой? Типа кодов Баркера?

[yrbis]

yrbis с магнитопроводом, я не понял, как Вы его к тестируемому образцу подвесите? Контроль-то неразрушающий... На ум приходит только фокусировка, но для этого надо существенно уменьшить длину волны, а при этом в металл она проникать будет мало-мало. А вообще Вы не встречали таких исследований? Что-то вроде взять излучатель от микроволновки и промодулировать его звуковой частотой. IMHO мысль дурацкая, но вдруг.

Магнитопровод разомкнут, т.е. просто датчик перемещается внутри трубы, в датчике есть магнит. Частота заполнения импульса 4 МГц, нам как раз и надо чтоб источники звука возникали вблизи поверхности...C микроволновкой не совсем понял... Она вроде поток электронов излучает с частотой 2.4 ГГц, который формируется ускорителем..как мне это поможет? Вот ускорить бы как-нибудь электроны под катушкой

А использовать сигналы с большой базой? Типа кодов Баркера?

Я не могу делать шире полосу из-за собственных шумов усилителя. А как бы это решило проблему с наложением откликов?

[vvs157]

есть такая задача. К поверхности металла прилегает круглая плоская катушка, зазор между металлом и катушкой 500 мкм. На катушку подаётся импульс напряжения(несколько периодов синусойды с частотой 4 МГц, например два периода) с относительно большой скважностью... Соответственно переменный ток катушки создаёт поле под действием которого образуются вихревые токи в металле вблизи поверхности. И собственно вопрос к физикам... можно ли как - нибудь увеличить плотность вихревых токов при неизменном токе в самой катушке? может внешним источником поднять потенциал металлической поверхности? как-то изменить сопротивление вблизи поверхности?

Нет, нельзя. Вихревой ток зависит от проводимости металла и от скорости изменения магнитного потока на поверхности металла. Поэтому ничего кроме, как увеличить dФ/dt не поможет

[blackfin]

А как бы это решило проблему с наложением откликов?

А никак..
А у вас что, катушка-излучатель одновременно является и датчиком?
Т.е. пространственно они расположены в одной точке и требуется измерить
параметры отраженной волны? Если это так, то длина импульса, ессно
ограничена временем прихода отраженной волны..
Видимо, я не вполне понял вопрос..

[MaslovVG]

В первом приближении систему можно расматривать как трансформатор. Певичка катушка, вторичка коротткозамкнутый виток повехность металла.
Путей увеличения плотности тока в металле два. Увеличения тока и уменьщение площади где он протекает. то есть Увеличение числа витков катушки. и концентрация магнитного поля катушки сердечником.

[yrbis]

А никак..
А у вас что, катушка-излучатель одновременно является и датчиком?
Т.е. пространственно они расположены в одной точке и требуется измерить
параметры отраженной волны? Если это так, то длина импульса, ессно
ограничена временем прихода отраженной волны..
Видимо, я не вполне понял вопрос..

Да, видимо не поняли..

Путей увеличения плотности тока в металле два. Увеличения тока и уменьщение площади где он протекает. то есть Увеличение числа витков катушки. и концентрация магнитного поля катушки сердечником.

На катушку подаётся импульс напряжения, поэтому тогда не увеличивать витки, а уменьшать надо, токо тоже нельзя потомучто катушка расчитана уже более менее оптимально с точки зрения генератора и усилителя(для одного чем меньше витков тем лучше, для другог чем больше тем лучше). А как вы полагаете можно уменьшить площадь, чем ограничить область протекания тока?