ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП Российский патент 1994 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю, может быть использовано для дефектоскопии электропроводящих объектов.

Известен вихретоковый дефектоскоп [1], содержащий электромагнитный преобразователь, последовательно соединенные управляемый автогенератор с включенным в его колебательный контур электромагнитным преобразователем, амплитудный детектор и пороговое устройство, а также последовательно соединенные генератор импульсов, управляемый ключ, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, и индикатор, подключенный к выходу порогового устройства. Недостаток устройства - зависимость точности и достоверности результатов контроля от величины зазора между вихретоковым преобразователем и электропроводящей поверхностью контролируемого изделия.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является вихретоковый дефектоскоп [2], содержащий вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные управляемый автогенератор, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговое устройство, индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов, первый счетчик импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь и аналоговый сумматор, выход которого подключен к управляющему входу автогенератора, последовательно соединенные второй управляемый ключ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй счетчик импульсов и второй цифроаналоговый преобразователь, и блок индикации.

Недостаток данного устройства - влияние величины зазора между вихретоковым преобразователем и электропроводящей поверхностью контролируемого изделия на оценку степени дефектности этой поверхности.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что вихретоковый дефектоскоп, содержащий вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные управляемый автогенератор, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговое устройство, индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов, первый управляемый ключ, первый счетчик импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь и аналоговый сумматор, выход которого подключен к управляющему входу автогенератора, а также последовательно соединенные второй управляемый ключ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй счетчик импульсов и второй цифроаналоговый преобразователь, и блок индикации, снабжен частотным детектором, вход которого подключен к выходу автогенератора, последовательно соединенными усилителем - компенсатором изменений амплитуды, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и аналоговым ключом, выход которого соединен с вторым входом аналогового сумматора, а управляющий вход - с входом сброса второго счетчика импульсов, потенциометром, входы которого подключены к выходу частотного детектора и к выходу усилителя - компенсатора изменений амплитуды, компаратором, к входам которого подключены соответственно выходы потенциометра и второго цифроаналогового преобразователя. Выход компаратора соединен с управляющим входом второго управляемого ключа и входом индикатора. Одна пара входов переключателя режимов индикации подключена к входам сброса первого и второго счетчиков импульсов и служит для поочередного соединения их с входом сброса блока индикации, соединенным с выходом переключателя режимов, вторая пара входов которого подключена к выходам управляемых ключей и служит для поочередного соединения их с входом счета блока индикации, соединенным с выходом переключателя режимов. Выход порогового устройства соединен с управляющим входом первого управляемого ключа.

На фиг.1 представлена блок-схема вихретокового дефектоскопа; на фиг.2 - график зависимости выходного напряжения частотного детектора от величины зазора Z между вихретоковым преобразователем и электропроводящей поверхностью изделия для неферромагнитного (NF) и ферромагнитного (F) электропроводящих материалов; на фиг. 3 - график зависимости выходного напряжения U_a усилителя - компенсатора изменений амплитуды от величины зазора Z между вихретоковым преобразователем и электропроводящей поверхностью изделия для неферромагнитного и ферромагнитного электропроводящих материалов в отсутствие и при наличии дефекта поверхности (h = 0 и h = 0 соответственно); на фиг.4 - графики зависимости выходного напряжения, полученного как аU_a + fU_f, потенциометра, и выходных напряжений U_a и U_f для случая ферромагнитных электропроводящих материалов в отсутствие и при наличии дефекта поверхности (h = 0 и h = 0 соответственно).

Вихретоковый дефектоскоп состоит из вихретокового преобразователя 1, последовательно соединенных управляемого автогенератора 2 с включенным в его колебательный контур вихретоковым преобразователем 1, амплитудного детектора 3, порогового устройства 4, последовательно соединенных генератора 5 импульсов, первого управляемого ключа 6, первого счетчика 7 импульсов и первого цифроаналогового преобразователя 8, индикатора 9, также последовательно соединенных второго управляемого ключа 10, второго счетчика 11 импульсов и второго цифроаналогового преобразователя 12, аналогового сумматора 13. Выход первого цифроаналогового преобразователя 8 соединен с входом аналогового сумматора 13, выход которого соединен с управляющим входом автогенератора 2. Вихретоковый преобразователь содержит также частотный детектор 14, вход которого соединен с выходом автогенератора 2, блок 15 индикации и переключатель 16 режимов, одна пара входов которого подключена к входам сброса счетчиков 7 и 11 импульсов, причем вход второго управляемого ключа 10 подключен к выходу генератора 5 импульсов. А также последовательно соединенные усилитель - компенсатор 17 изменений амплитуды, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора 3, и аналоговый ключ 18, выход которого соединен со вторым входом аналогового сумматора 13, а управляющий вход - с входом сброса второго счетчика 11 импульсов, потенциометр 19, входы которого подключены к выходам частотного детектора 14 и усилителя - компенсатора 17 изменений амплитуды, и компаратор 20, ко входам которого подключены соответственно выходы потенциометра 19 и второго цифроаналогового преобразователя 12. Выход компаратора 20 соединен с управляющим входом второго управляемого ключа 10 и входом индикатора 9. Вторая пара входов переключателя 16 режимов подключена к выходам управляемых ключей 6 и 10, а его выходы - к входам блока 15 индикации.

Вихретоковый дефектоскоп работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 1 устанавливают на образцовый участок контролируемого изделия (не показано). Переключателем 16 режимов устанавливают режим компенсации. После этого на входы 1 и 2 схемы входы сброса счетчиков 7 и 11 импульсов подают соответственно короткий импульс и уровень установки в "ноль", устанавливая их и блок 15 индикации в нулевое состояние, а также закрывая аналоговый ключ 18. Цифровой код, соответствующий нулевому состоянию счетчиков 7 и 11, поступает на входы цифроаналоговых преобразователей 8 и 12, где преобразуется в постоянное напряжение, близкое по величине к нулю. Так как аналоговый ключ 18 закрыт, то через аналоговый сумматор 13 на управляющий вход автогенератора 2 поступает нулевое напряжение. Это приводит к срыву генерации автогенератора 2. Так как высокочастотное напряжение на выходе управляемого автогенератора 2 при этом отсутствует, то напряжение на выходе амплитудного детектора 3 и на входе порогового устройства 4 равно нулю и обеспечивает включенное состояние управляемого ключа 6. Через него с выхода генератора 5 импульсов на вход счетчика 7 импульсов и на вход блока 15 индикации через переключатель 16 режимов будут поступать счетные импульсы. В соответствии с изменением кода на выходе счетчика 7 импульсов изменяется выходное напряжение цифроаналогового преобразователя 8, которое в определенный момент достигает величины, достаточной для возникновения генерации в управляемом автогенераторе 2. После того, как напряжение на входе порогового устройства 4, соответствующее амплитуде высокочастотного сигнала на выходе автогенератора 2, превысит порог срабатывания, управляемый ключ 6 выключается. Это состояния дефектоскопа соответствует установке управляемого автогенератора 2 в режим, близкий к срыву генерации. При этом показания блока 15 индикации монотонно связаны с электромагнитными свойствами металла контролируемого изделия. После этого переключателем 16 режимов устанавливают режим контроля. При этом состояние счетчика 7 импульсов сохраняется. Уровень установки в "ноль" на входе сброса счетчика 11 импульсов отключают. При этом изменение амплитуды сигнала управляемого автогенератора 2, вызванное изменением зазора между вихретоковым преобразователем 1 и электропроводящей поверхностью контролируемого изделия, а также наличие дефекта поверхности, будет компенсироваться напряжением отрицательной обратной связи, поступающим на управляющий вход автогенератора 2 через усилитель - компенсатор 17 изменений амплитуды, открытый аналоговый ключ 18 и аналоговый сумматор 13, которое позволяет поддерживать постоянный уровень выходного напряжения амплитудного детектора 3. Для выявления дефекта и количественной оценки дефектности с компенсацией влияния изменений зазора на выходе потенциометра 19 постоянно формируется напряжение, составленное в необходимой пропорции из выходного напряжения частотного детектора 14 (зависимость выходного напряжения частотного детектора 14 U_f от величины зазора Z для неферромагнитного NF и ферромагнитного F электропроводящих материалов представлена на фиг.2), вход которого подключен к выходу автогенератора 2, и выходного напряжения усилителя - компенсатора 17 изменений амплитуды (зависимость выходного напряжения усилителя - компенсатора 17 изменений амплитуды (зависимость выходного напряжения усилителя - компенсатора 17 изменений амплитуды U_a от величины зазора Z для неферромагнитного и ферромагнитного электропроводящих материалов в отсутствие и при наличии дефекта поверхности -h = 0 и h = 0 соответственно (представлена на фиг.3), подаваемых на его входы. Зависимости выходного напряжения потенциометра 19, полученного в виде аU_а + fU_f, где а и b - коэффициенты, определяемые настройкой потенциометра, с компенсацией величины зазора Z для неферромагнитных и ферромагнитных электропроводящих материалов в отсутствие и при наличии дефекта поверхности (h = 0, h =0 соответственно) представлены на фиг.4. Координаты а и b выбираются регулировкой потенциометра 19 таким образом, чтобы на бездефектном участке поверхности изделия изменением зазора в пределах 0,3 мм вызвало наименьшие изменения выходного напряжения потенциометра 19 (и показания индикатора 15). Это напряжение поступает на вход компаратора 20, где сравнивается с выходным напряжением цифроаналогового преобразователя 12. Выходное напряжение компаратора 20 через управляющий вход управляемого ключа 10 разрешает поступление счетных импульсов с выхода генератора 5 импульсов на вход счетчика 11 импульсов до тех пор, пока входные напряжения на компараторе 20 не сравняются. Количество импульсов на входе счетчика 11 импульсов, поступающее также через переключатель 16 режимов на вход блока 15 индикации отображается им как оценка дефектности. Потенциометром 19 устанавливается такое соотношение между напряжениями на его входах, что в отсутствие дефекта при изменении зазора напряжение на его выходе не изменяется и близко к нулю. При подаче на вход сброса счетчика 11 импульсов короткого импульса сброса блок 15 индикации в результате работы счетчика 11 импульсов, цифроаналогового преобразователя 12, компаратора 20, управляемого ключа 10 отобразит нулевую или близкую к ней оценку дефектности. При контроле наличия дефекта под вихретоковым преобразователем 1 вызывает формирование такого напряжения на выходе усилителя - компенсатора 17 изменений амплитуды, которое не может быть скомпенсировано на выходе потенциометра 19 изменением на его входе выходного напряжения частотного детектора 14. Выходное напряжение потенциометра 19 при подаче на вход сброса счетчика 11 импульса сброса вызывает через компаратор 20 и управляемый ключ 10 прохождение на вход счета счетчика 11 импульсов, а также через переключатель 16 режимов на вход счета блока 15 индикации, такого количества импульсов, которое монотонно связано со степенью дефектности, например с глубиной дефекта, и отображается блоком 15 индикации.

Использование: для дефектоскопии электропроводящих объектов. Повышение достоверности контроля достигается тем, что вихретоковый дефектоскоп, содержащий вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные управляемый автогенератор, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговое устройство, индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов, первый управляемый ключ, первый счетчик импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь и аналоговый сумматор, содержащий также последовательно соединенные второй управляемый ключ, второй счетчик импульсов и второй цифроаналоговый преобразователь, и блок индикации, снабжен переключателем режимов, одна пара входов которого подключена к входам сброса счетчиков импульсов и служит для поочередного соединения их с входом сброса блока индикации, соединенного с выходом переключателя режимов, а вход второго управляемого ключа подключен к выходу генератора импульсов, частотным детектором, вход которого подключен к выходу управляемого автогенератора, последовательно соединенными усилителем-компенсатором изменений амплитуды, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и аналоговым ключом, выход которого соединен с входом сброса второго счетчика импульсов, а управляющий вход - с выходом порогового устройства, а также потенциометром, входы которого подключены к выходу частотного детектора и к выходу усилителя компенсатора изменений амплитуды, и компаратором, ко входам которого подключены соответственно выходы потенциометра и второго цифроаналогового преобразователя. Выход компаратора соединен с управляющим входом второго управляемого ключа и входом индикатора. Вторая пара входов переключателя режимов подключена к выходам управляемых ключей и служит для поочередного соединения их с входом счета блока индикации. 4 ил.

ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий вихретоковый преобразователь, последовательно соединенные управляемый автогенератор, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, амплитудный детектор и пороговое устройство, индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов, первый управляемый ключ, первый счетчик импульсов, первый цифроаналоговый преобразователь и аналоговый сумматор, выход которого подключен к управляющему входу автогенератора, а также последовательно соединенные второй управляемый ключ, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, второй счетчик импульсов и второй цифроаналоговый преобразователь, и блок индикации, отличающийся тем, что он снабжен частотным детектором, вход которого подключен к выходу автогенератора, последовательно соединенными усилителем - компенсатором изменений амплитуды, вход которого подключен к выходу амплитудного детектора, и аналоговым ключом, выход которого соединен с вторым входом аналогового сумматора, а управляющий вход - с входом сброса второго счетчика импульсов, потенциометром, входы которого подключены к выходу частотного детектора и к выходу усилителя - компенсатора изменений амплитуды, компаратором, к входам которого подключены соответственно выходы потенциометра и второго цифроаналогового преобразователя, выход компаратора соединен с управляющим входом второго управляемого ключа и входом индикатора, и переключателем режимов блока индикации, одна пара входов которого подключена к входам сброса первого и второго счетчиков импульсов и служит для поочередного соединения их с входом сброса блока индикации, соединенным с выходом переключателя режимов, вторая пара входов которого подключена к выходам управляемых ключей и служит для поочередного соединения их с входом счета блока индикации, соединенным с соответствующим выходом переключателя режимов, а выход порогового устройства соединен с управляющим входом первого управляемого ключа.