ЭЛЕКТРОМАГНИТОРЕОЛОГИЯ.

Электромагнитореология — научно-техническое направление, связанное с изучением деформационных свойствам и текучестью магнитных жидкостей в явлениях электромагнитной индукции.

МАГНИТНЫЕ ЖИДКОСТИ.

Магнитные жидкости –  искусственно созданный материал, обладающий жидкотекучими и магнитоуправляемыми свойствами.

В настоящее время магнитные жидкости используется в различных областях науки и техники, например, для уплотнения валов и поршней, для смазки, для сбора нефти, разлитой на воде, для обогащения полезных ископаемых, для лечения и диагностики многих болезней и даже для прямого превращения тепловой энергии в механическую.

ДИАГНОСТИКА И ЭЛЕКТРОМАГНИТОРЕОЛОГИЯ.

Настоящим предлагается использовать магнитные жидкости в явлениях электромагнитной индукции в качестве детектирующего агента по обнаружению направлений / интенсивности внешнего воздействия и построении на их основе различных измерительных приборов и комплексов для диагностических целей.

Это позволит создавать универсальные системы для одновременного измерения основных параметров и характеристик, как например: виброскорость, виброперемещение, виброускорение, удары, ускорения, торможения, наклоны, перемещения, скорости, утечки и т.п.

Такие системы по своим конструктивным особенностям будет лишены основных недостатков системклассической диагностики, а именно:

— особые требования к способам крепления датчиков;

— зависимость параметров от большого количества посторонних факторов и сложность выделения сигнала.

— точность диагностирования в большинстве случаев зависит от числа усреднённых параметров.

ИДЕЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТОРЕОЛОГИИ.

Идея электромагнитореологии достаточно проста и её базовые принципы может повторить каждый в домашних условиях согласно рис. № 14.1. Эксперимент: катушка индуктивности, внутри ампула с магнитной жидкостью. Катушка через усилитель подключена к осциллографу. 

Рис. № 14.1. Базовый принцип электромагнитореологии (магнитная жидкость внутри катушки).

Технологии изготовления магнитных жидкостей для опыта описаны в интернете в открытом доступе.

Малейший толчок или изменение наклона ёмкости приводит к движению магнитной жидкости, а значит, и к изменению магнитного потока. При этом в катушке возникает ЭДС, амплитуда и частота которой пропорциональны скорости и частоте магнитной жидкости.

На экране осциллографа мы можем наблюдать количественный параметр результата такого движения.

КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Немного изменим конструктивное исполнение выше поименованного эксперимента. Такое изменение связано с одним из основных недостатков в классической диагностике, которое заключается в особых требованиях к способам крепления датчиков к диагностируемому оборудованию.  Дополнительно воспользуемся свойством магнитной жидкости “замораживается” магнитным полем в объёме катушки. 

Рис. № 14.2. Базовый принцип электромагнитореологии (магнитная жидкость внутри/снаружи катушки и “заморожена” отдельной катушкой).

Согласно рис. № 14.2. Магнитная жидкость заливается во временный короб, в котором размещены две катушки.

Магнитоуправляемость магнитной жидкости позволяет удерживать её в нужном месте под действием магнитного поля отдельной катушкой так называемого “замораживания”.

После “заморозки” временный короб удаляется и “замороженная” магнитная жидкость можно сказать –идеально контактирует своей нижней (верхней, боковой) частью с поверхностью диагностируемого оборудования (корпус двигателя, подшипника, прибора и т.п.)

В такой конструкции жёсткие требования к способам крепления датчиков к диагностируемому оборудованию отпадают. 

Рассмотрим остальные два основных недостатка диагностики классическими средствами, и как они нивелируются электромагнитореологией, а именно:

1. зависимость параметров вибрации от большого количества факторов и сложность выделения вибрационного сигнала.

2. точность диагностирования в большинстве случаев зависит от числа осреднённых параметров.

В электромагнитореологии катушка индуктивности является, можно сказать, пространственным фильтром, который отфильтровывает (не учитывает) любые движения магнитной жидкости внутри катушки, которые не направлены вдоль её оси.  Таким образом повышается точность диагностирования и отфильтровываются большое количество побочных факторов.

 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ 3-DПРИБОР.

А теперь о самой идее универсального электромагнитореологического 3-D диагностического прибора для одновременного измерения и поиска основных параметров и характеристик, таких как: виброскорость, виброперемещение, виброускорение, удары, ускорения, торможения, наклоны, перемещения, скорости, утечки и т.п.

В полной комплектации прибор состоит минимум из трёх идентичных датчиков (см. рис. 14.3), принцип работы которых описан выше. Датчики разнесены в пространстве и для полного контакта с исследуемыми объектами “заморожены” магнитными жидкостями.

Каждый датчик состоит из трёх сборок катушек, которые начинаются в общем центре и разнесены друг относительно друга по направлениям (осям) X, Y, Z.

Каждая сборка катушек для свой оси координат идентична другим и состоит из одной катушки так называемого “замораживания” магнитной жидкости в объёме всего датчика и нескольких “информационных” катушек. Так называемое “замораживание”  обеспечивает полный контакт датчика с исследуемым объектом, будь то корпус исследуемого объекта или земля, если датчик устанавливается в землю.

Рис. № 14.3.  3-D датчик универсального 3-D измерительного прибора.

Сигналы от всех “информационных” катушек  усиливаются и преобразуются “в цифру” для дальнейшего использования в выше поименованных целях.

При этом для многих измерений достаточно использовать только один датчик с тремя сборками катушек по направлениям (осям) X, Y, Z.

ИТОГИ

1. Малейшие движения магнитной жидкости от внешних воздействий в измерительной катушке приводят к изменению магнитного потока. При этом в катушке возникает ЭДС, амплитуда и частота которой пропорциональны скорости и частоте магнитной жидкости.
2. Магнитоуправляемость магнитной жидкости позволяет удерживать её в нужном месте под действием магнитного поля отдельной катушкой так называемого “замораживания”, тем самым обеспечивая полный контакт поверхности исследуемого тела с поверхностью или объёмом датчика. Исследуемым объектом в данном случае может выступать как корпус/объём прибора, механизма и т.п. , так и например земля, если датчики устанавливаются в землю для поиска местоположения утечек и других целей геодезической или технологической направленности.
3. Каждая измерительная катушка датчика является пространственным фильтром, который отфильтровывает (не учитывает) любые движения магнитной жидкости внутри катушки, которые не направлены вдоль её оси.  Таким образом повышается точность диагностирования и отфильтровываются большое количество побочных факторов.

ВЫВОД

Настоящим предлагается электромагнитореология, которая связана с текучестью магнитных жидкостей в явлениях электромагнитной индукции в зависимости от внешнего воздействия.

Магнитные жидкости в этом случае используются в качестве детектирующего агента по обнаружению направлений/интенсивности внешнего воздействия и построении на их основе различных измерительных приборов и комплексов для диагностических целей.

В таких системах малейший толчок, вибрация или изменение наклона приводит к микро движениям магнитной жидкости, а значит, и к изменению магнитного потока. При этом в катушке возникает ЭДС, амплитуда и частота которой пропорциональны скорости и частоте магнитной жидкости.  В таком приборе полностью отсутствуют все недостатки вибрационной диагностики.

          Работы в этом направлении позволят создать принципиально новый единый универсальный 3-D диагностический прибор для одновременного измерения, поиска, определения основных параметров и характеристик технологической, гидравлической, электрической, геодезической, магнитной и т.п. направленности .

В зависимости от количества и способов крепления/установки датчиков прибор позволит определять различные характеристики, для которых раньше использовались различные узко специализированные приборы. 

Измеряемые характеристики прибора для примера могут быть такими: виброскорость, виброперемещение, виброускорение, удары, ускорения, торможения, наклоны, перемещения, скоростные характеристики, утечки различной природы, определение координат проблемных мест и т.п.