Пределы применимости и оптимизация режимов работы устройства

На величину выходных параметров устройства для измерения изменений толщины изделий могут оказывать существенное влияние различные факторы: соотношение геометрических размеров датчиков, изделия, частота намагничивающего тока, степень идентичности датчиков, материал магнитопроводов, изменение удельной электрической проводимости, величина воздушного зазора между преобразователем и изделием.

Естественно, для того, чтобы измерять толщину изделия, необходимо полностью его промагнитить. С этой точки зрения, глубина проникновения магнитного поля δ должна быть больше толщины изделия. Однако случай δ > > а приводит к значительному снижению чувствительности преобразователя.

Увеличение толщины магнитопровода приводит к росту чувствительности устройства, однако, существует ограничение и на этот размер, связанное с требуемой площадью контролируемого участка изделия, соприкасаемой с рабочей поверхностью магнитопровода.

Даже из физических соображений ясно, что рассматриваемый электромагнитный преобразователь должен иметь оптимальный режим работы по такому параметру, как частота намагничивающего тока (или возбуждающего магнитного поля). Действительно, при низких частотах (δ > > а) чувствительность устройства мала. Та же ситуация должна наблюдаться и при высоких частотах, когда δ < < а. Отсюда следует, что обязан существовать такой частотный диапазон, при котором чувствительность датчика к изменению толщины будет максимальна.

Достаточно простое приближенное расчетное соотношение для оптимальной частоты преобразователя по величине наибольшей относительной чувствительности к изменению толщины изделия можно получить из выражения (2.10) при условии а/δ < 1. В этом случае

5.14

Увеличение величины напряженности магнитного поля Но в зазоре магнитопровода играет важную роль в повышении чувствительности устройства. Однако, такое увеличение должно быть конечным и связано с эффектами нагрева изделия вихревыми токами, которые могут привести к изменению характеристик изделия. Степень нагрева изделия зависит от величины Но, закона распределения плотности вихревых токов, материала изделия, состояния его поверхности и других. целесообразно оценивать эту величину Но по значению плотности тока усредненной по толщине изделия, так как в случае толщинометрии δ > а. выражение для такой усредненной плотности тока имеет вид

5.17

Исходя из этой формулы, можно для каждого материала определить предельную величину Но по допустимой плотности вихревых токов.