Доброе время суток. Есть задача бесконтактно определить (не очень точно, с точностью 2мм) толщину стального листа(2мм - 12мм). Недавно читал про импульсные металлоискатели и предположил, что для моих целей подойдёт их принцип. Идея такая: вблизи поверхности металла поместить плоскую катушку. Генератором тока сформировать максимально прямоугольный импульс тока в ней(единичный импульс), который обеспечит появление магнитной индукции. Как только появится фронт магнитной индукции, тут же на поверхности металла возникнут вихревые токи и образуется скинслой, глубже которого, в начальный момент времени, поля не будет. Далее постепенно поле будет проникать вглубь металла, пока асимптотически не приблизится к распределению постоянного поля, т.е. промагнитит толщину металла полностью. ИМХО вихревые токи в начальный момент будут создавать поля с частотами сравнимыми с величиной равной 1 делить на длительность фронта моего импульса тока, далее помере промагничивания стали спектр частот будет смещаться в сторону нуля. Таким образом, вроде бы, после такого фронта можно фиксировать с этой катушки поля вихревых токов, анализируя которые(зная заранее зависимость изменения частоты от глубины проникновения) можно говорить о толщине материала.
Прав ли я в своих рассуждениях? какого время проникновения поля вглубь металла? есть ещё идеи по определению толщины металла бесконтактно (ультразвук не работает, поверхность сильно кородирована переотражений много)

Ещё идея такая есть: вблизи поверхности металла расположить соленойд, осью параллельно металлу. От генератора подавать на него напряжение или ток какой-то частоты. При изменении частоты генератора будет изменяться скин слой и чем меньше будет частота, тем глубже поле будет проникать в металл и тем больше будет потерь. Т.е. уменьшаем частоту, скин слой увеличивается, потребление мощности увеличивается. На какой-то низкой частоте, на которой скин слой будет больше , чем толщина металла потребление перестанет увеличиваться от уменьшения частоты. таким образом, смотря на какой частоте перестаёт расти потребление, можно определить толщину.(?)

Многа букафф.. Досконально не вьехал в смысел предлагаемого. Имп. металлоискатели работают так: В катушку транзистором закачивают фиксированный ток(так фиксируется энергия), потом транзистор закрывают, и анализируют экспоненциальный спад напряжения после индуктивного выброса(1-2 мкс). Фронт там наносекунд 50. Ну смысл примерно тот же, что и у тебя, но реализация проще. Чтобы не перегружать вх. цепи, напряжение с катушки ограничивают резистор-диодом. Думаю, что с близким стальным листом весьма хорошо будет работать.
Индуктивность катушки - вроде сотни микрогенри, полевик - IRF740, ток - 3-5 ампер. В твоем случае энергия закачки будет меньше.
Насчет соленоида - с частотой его собств. добротность тож. меняется. ХЗ.

Если есть возможность доступа с обоих сторон листа, то можно предложить вариант проходного вихретокового датчика.

Приветствую!

Звенит он.

На этом принципе я в свое время делал систему бесконтактного (зазор 0.3 - 1мм) контроля толщины стен труб в движении. Диапазон 2-20 мм точность 0.1 мм. Только вместе с плоской катушкой нужен еще и магнит (чем сильнее тем лучше). Короткий импульс (0.1-6 мкс) тока (сотни ампер) в катушке генерирует на поверхности металла кольцевой вихревой ток, который взаимодействуя с магнитным полем формирует ультразвуковую волну. Волна распространяется вглубь отражается от противоположной стенки возвращается к катушке. Вибрация поверхности металла в магнитном поле генерирует в катушке напряжение (единицы мкВ) который только и остается усилить и замерить задержку. В реальности ультразвуковая волна после импульса "бегает" от стенки к стенке несколько раз постепенно затухая. Данный принцип неплохо работает для толщин начиная от ~4мм. Для меньших толщин можно использовать и другие принципы.

Успехов! Rob.

Вихретоковый метод применять для ферромагнитных материалов нецелесообразно, ИМХО. Если есть доступ к обратной стороне листа, я бы сделал так: две П-образные половинки сердечника трансформатора расположил напротив друг друга по обоим сторонам. На одной половинке - первичная, на другой - вторичная обмотка. Далее, думаю, понятно. Да и одностороннюю конструкцию можно выполнить, используя лист как часть магнитопровода. По-моему, так выйдет проще и надёжнее.

Спад анализируют уже после интегратора, который интегрирует, именно тот звенящий сигнал вихревых токов после импульса поля (обрыва тока в цепи), о котором я и писал.



)))))) Мы с вами коллеги!!! Я ЭМАП уже 4 года занимаюсь=) Но тут, как я уже писал, ультразвук не подходит - вместо донных сплошной лес из-за отражений от неровной поверхности и из-за пластов ржавчины т.е. не просто о плохой точности речь идёт, а о том, что вообще нельзя даже предположить, какой толщины металл сейчас находиться под ржавчиной. Поэтому и ищу другие методы.



К сожалению доступ есть только с одной стороны. Как я понял, вы предлагаете подавать сигнал на одну обмотку и смотреть на его уровень в другой. Проблема в том, что такая система будет зависеть от зазора до металла. Поверхность имеет в некоторых местах отложения ...чёрти чего, благодаря которым, зазор до металла плавает в районе 5мм. Поэтому в идеале мне бы использовать что-то, что мало зависит от зазора.
Хотя может, если использовать такой трансформатор, и снимать не просто амплитуду на одной частоте, а прогонять скажем от 10Гц до 1кГц и измерять опять же потери (сердечник сделать из феррита чтобы пренебреч потерями на вихревые токи), то вроде как, можно найти такую, соответствующую толщине металла, уменьшая которую уже нельзя будет увеличивать потери. Как думаете?

Да, плавающий зазор - неприятность, конечно. Но, если отложения "посторонние", то, возможно, до самого металла зазор может оставаться более-менее неизменным? Пока у меня нет идеи, как с этим правильно бороться. Тема моего дипломного проекта была очень похожей, но уже столько лет прошло...

Когда датчик наедет на это отложение, горку, зазор увеличиться на высоту этой горки. На поверхности самого металла, металлических горок нету, только впадины выеденные ржавчиной.

Почему наедет? У Вас же способ бесконтактный. Просто от листа до датчика должно быть минимальное расстояние, но достаточное для того, чтобы не цепляться за "горки". А с раковинами от коррозии всё равно только усреднением замеров по некоторой площади бороться придётся.

Вообще, задача только на первый взгляд простая. Естественно сохраняется зависимость сигнала от расстояния до стального объекта. На этом основана методика измерения расстояний до валов промышленных машин , износ подшипников , вибрации этих объектов и тд и тп. Потери в стали на вихревые токи , кроме расстояния до стали, зависят от проводимости стали, проводимость меняется в разы от малых конценрации примесей, особенно серы и фосфора. + Сильная температурная зависимость, как добротности вашего контура, так и проводимости и магнитной проницаемости стали . Толщина скин слоя зависит от магнитной проницаемости, которая имеет еще зависимость от рабочей частоты контура. Самая простая схема - подаете на контур видеоимпульс тока . На фронте и спаде импульса имеете затухающий звон. Частота звона слабо зависит от толщины стали на частотах порядка 1 Мгц и ниже (это результат опыта ), а добротность сильно, если толщина сравнима с глубиной скин слоя. В общем, проблем будет много.