УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ ПРОТЯЖЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 1997 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к устройствам для измерения или анализа материалов методом вихревых токов и может быть использовано для контроля труб в линиях станов и получения сигнала от поперечных сварных швов с последующим использованием его для автоматизации стана.

Известен вихретоковый дефектоскоп с вращающимся экраном для селективного приема индуцированных вихревых токов в контролируемом объекте [1] Дефектоскоп имеет две дифференциальные обмотки, через которые проходит контролируемый объект, намотанные с зазором на цилиндрический вращающийся экран с продолговатыми прорезями.

Недостатком данного дефектоскопа является невозможность селекции поперечного сварного шва труб. Кроме того, наличие привода вращения экрана снижает надежность прибора.

Известно также устройство для неразрушающего контроля пруткового материала [2]
Устройство содержит два индукционных датчика: рабочий и контрольный. Контрольный индукционный датчик находится вне линии стана и состоит из катушки, в которую помещается контрольный эталонный пруток без дефектов. Наличие дефектов в контролируемых прутках определяется по разнице сигналов, поступающих на экран оператора от рабочего и контрольного датчиков.

Недостатком данного изобретения является невозможность селекции поперечного сварного шва на фоне иных дефектов: утонение стенки, расслой и т.п.

Из известных вихретоковых дефектоскопов для контроля протяженных изделий наиболее близким по технической сущности является устройство для контроля оболочки кабеля [3]
Это устройство содержит последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, три сумматора, четыре фазовращателя, три регулятора уровня, три дифференциальных усилителя, три амплитудно-фазовых детектора и три компаратора, логическую схему ИЛИ и регистратор. Вихретоковый преобразователь выполнен из трех сегментных обмоток, повернутых на 120^o одна относительно другой и подключенных к соответствующим входам сумматоров и вторым входам дифференциальных усилителей.

Недостаток известной конструкции устройства заключается в том, что, ослабляя сигналы от поперечных швов изделия, оно не позволяет достоверно установить наличие поперечного шва в зоне контроля вихретокового преобразователя.

Другим недостатком известной конструкции является большое количество функциональных узлов в устройстве, что снижает его надежность.

Техническим результатом настоящего изобретения является надежное выявление поперечного сварного шва и выдача нормализованного сигнала в схему автоматики стана.

Кроме того, техническим результатом является повышение надежности контроля путем исключения ложных сигналов от поперечных швов и утонений стенки изделий.

Технический результат достигается тем, что устройство для выявления дефектов протяженных изделий, содержащее генератор, соединенный с ним вихретоковый преобразователь, два канала обработки сигнала, соединенные с выходами соответствующих измерительных обмоток вихретокового преобразователя, блок логики и выходной узел, согласно изобретению, снабжено инвертером, а блок логики выполнен в виде двух схем совпадений, при этом выход первого канала обработки соединен с первыми входами двух схем совпадений, выходами соединенных с соответствующими входами выходного узла, выход второго канала обработки сигнала соединен со вторым входом второй схемы совпадений и входом инвертора, выход которого соединен со вторым входом первой схемы совпадений, а вихретоковый преобразователь выполнен из четырех связанных гальванически трехобмоточных сегментных датчиков, каждый из которых содержит индукторную обмотку и две измерительные обмотки первого и второго канала обработки сигнала, причем индукторные обмотки и измерительные обмотки первого канала включены встречно, а измерительные обмотки второго канала включены согласно.

Такое конструктивное выполнение устройства для выявления дефектов позволит исключить влияние поперечных сварных швов на выявляемость дефектов труб и получить выходной сигнал, свидетельствующий о поперечном сварном шве, для использования его в схеме автоматики стана.

Это достигается тем, что измерительные обмотки вихретокового преобразователя первого канала включены так же, как и индукторные обмотки, поэтому сигнал от кольцевого дефекта, таким является поперечный шов, суммируется в этих обмотках, а во втором канале этот сигнал попарно вычитается и на выходе отсутствует. Для дефектов продольных и локальных оба канала обладают приблизительно одинаковой чувствительностью.

Применение простейший логической схемы, содержащей две схемы совпадений и один инвертор, позволяет на выходе устройства получить два четких сигнала: один в первом канале от поперечного сварного шва и второй во втором канале от дефекта.

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример выполнения изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - пространственное расположение обмоток трехобмоточного сегментного вихретокового преобразователя; на фиг. 3 схема соединений обмоток вихретокового преобразователя; на фиг. 4 конструкция вихретокового преобразователя.

Устройство для выявления дефектов протяженных изделий содержат генератор 1 переменного напряжения и соединенный с ним вихретоковый преобразователь (ВТП) 2, два канала 3, 4 обработки сигнала, соединенные с выходами соответствующих измерительных обмоток вихретокового преобразователя, инвертор 5, блок логики, выполненный в виде двух схем 6, 7 совпадений, и выходное устройство 8. Выход первого канала 3 обработки сигнала соединен с первыми входами двух схем 6, 7 совпадений блока логики, выходами соединенных с соответствующими входами выходного узла. Выход второго канала 4 обработки сигнала соединен со вторым входом второй схемы 7 совпадений блока логики и входом инвертора 5, выход которого соединен со вторым входом первой схемы 6 совпадений. Вихретоковый преобразователь выполнен из четырех связанных гальванически трехобмоточных сегментных датчиков, каждый из которых содержит индукторную обмотку 9, измерительную обмотку 10 первого канала обработки и измерительную обмотку 11 второго канала обработки. Индукторная обмотка ВТП 12 состоит из 4-х гальванически связанных обмоток 9. Измерительная обмотка первого канала состоит из 4-х гальванически связанных обмоток 10. Измерительная обмотка второго канала состоит из 4 гальванически связанных обмоток 11. Индукторные обмотки 9 и измерительные обмотки 10 первого канала включены встречно. Измерительные обмотки 11 второго канала включены согласно.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое изделие, проходя через вихретоковый преобразователь 2, вызывает на выходе измерительных обмоток 10 и 11 появление ЭДС. Если дефект носит продольный (трещина) или локальный (непровар) характер, то на входах каналов обработки сигналов 3, 4 будут действовать одинаковые ЭДС, так как эта ЭДС возникает в одном из четырех сегментных датчиков. На выходах каналов 3, 4 появятся уровни логических единиц, которые поступят на схему совпадений 7 и выходное устройство 8 выдает сигнал "дефект". Схема совпадений 6 не сработает, так как на выходе инвертора 5 будет уровень логического нуля.

При прохождении через вихретоковый преобразователь поперечного сварного шва, охватывающего весь периметр трубы, на выходе первого канала 3 появится уровень логической единицы, а на выходе второго канала 4 останется уровень логического нуля, так как ЭДС от поперечного шва находится во всех четырех сегментных датчиках вихретокового преобразователя 2 и в обмотках 11 попарно вычитается. При этом сработает схема совпадений 6 и на выходное устройство 8 выдает сигнал "шов".

Предложенное устройство для выявления дефектов протяженных изделий по сравнению с известными позволяет повысить достоверность контроля и вырабатывать сигнал о наличии поперечного шва для схема автоматики стана.

Использование: изобретение может быть использовано для контроля труб методом вихревых токов в линиях станов и получения сигнала от поперечных швов с последующим использованием его для автоматизации стана. Сущность: устройство содержит генератор 1 переменного напряжения и вихретоковый преобразователь 2 (ВТП), первый канал 3 обработки сигнала и второй канал 4 обработки сигнала, инвертор 5, блок логики, состоящий из двух систем 6, 7 совпадений, и выходное устройство 8. Вход инвертора 5 подключен к выходу второго канала 4 обработки сигнала, а выход - к входу первого канала 3 обработки сигнала. Выход первого канала 3 обработки сигнала подключен к первым входам двух схем 6, 7 совпадений блока логики, а выход второго канала 4 подключен ко второму входу второй схемы 7 совпадений блока логики. ВТП выполнен из четырех связанных гальванически трехобмоточных сегментных датчиков, каждый из которых содержит индукторную обмотку 9 и измерительные обмотки 10, 11 первого и второго канала обработки сигнала, причем индукторные обмотки и измерительные обмотки первого канала включены встречно, а измерительные обмотки второго канала включены согласно. 4 ил.

Устройство для выявления дефектов протяженных изделий, содержащее генератор, соединенный с ним вихретоковый преобразователь, два канала обработки сигнала, соединенные с выходами соответствующих измерительных обмоток вихретокового преобразователя, блок логики и выходной узел, отличающееся тем, что оно снабжено инвертором, а блок логики выполнен в виде двух схем совпадений, при этом выход первого канала обработки соединен с первыми входами двух схем совпадений, выходами соединенных с соответствующими входами выходного узла, выход второго канала обработки сигнала соединен с вторым входом второй схемы совпадений и входом инвертора, выход которого соединен с вторым входом первой схемы совпадений, а вихретоковый преобразователь выполнен из четырех связанных гальванически трехобмоточных сегментных датчиков, каждый из которых содержит индукторную обмотку и две измерительные обмотки первого и второго канала обработки сигнала, причем индукторные обмотки и измерительные обмотки первого канала включены встречно, а измерительные обмотки второго канала включены согласно.