СПОСОБ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ СТЕНОК ТРУБОПРОВОДОВ Российский патент 2000 года по МПК G02F1/09 F17D5/06 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в дефектоскопии стенок трубопроводов, в других областях техники.

Известен способ контроля трубопроводов ультразвуковым методом (Евразийский патент по заявке N 199600002 МКИ⁶ G 01 N 29/00 1998). Для контроля газопроводящих трубопроводов с помощью ультразвука чувствительные элементы должны быть погружены в жидкость.

Недостатком способа является его неэкономичность, связанная с расходом в процессе контроля контактной жидкости и невысокое качество контроля.

Известен также способ магнитооптической дефектоскопии, выбранный в качестве прототипа, заключающийся в возбуждении магнитного потока в исследуемом образце, воздействии полями рассеяния дефектов на пленку магнитооптического материала (МОМ), освещении поляризованным светом пленки МОМ, пропускании отраженного от МОМ светового пучка через анализатор, ориентированный под углом (π/2 - Ф) к плоскости поляризации падающего на МОМ света (где Ф - максимальный угол Фарадеевского вращения в данной МОМ), формировании изображения дефектов за счет эффекта Фарадея (Вилесов Ю.Ф., Вишневский В.Г., Грошенко Н. А. Устройство для визуализации и топографирования магнитных полей. - ИЛ 38-98, Крымский ЦНТИ, 1998). Способ позволяет визуализировать скрытые дефекты в ферромагнитных материалах. На дефектах исследуемого образца, например в трещинах в его объеме, образуются магнитные заряды, которые создают поле рассеяния, перпендикулярное поверхности образца. Поля рассеяния индуцируют в МОМ структуру намагниченности, перпендикулярную ее поверхности, которая визуализируется за счет эффекта Фарадея. На основе визуализированного изображения исследуемого образца проводится его дефектоскопия. Дефектоскопия может производиться как иепосредственно в процессе наблюдения полученного изображения, так и после введения полученной информации в память компьютера.

Минимальная интенсивность светового потока, прошедшего через анализатор, соответствует максимальной величине магнитного поля в одном из двух перпендикулярных плоскости МОМ направлений. Соответственно, максимальная интенсивность светового потока будет при максимальной интенсивности поля в противоположном направлении. Нулевым значениям магнитного поля рассеяния соответствует среднее значение светового потока. Скрытые дефекты ферромагнетика проявляются и наблюдаются в виде соседствующих темной и светлой областей. Координата дефекта определяется по точке или линии (для протяженного дефекта, например трещины) перехода от светлой области к темной.

Недостатком способа является низкая производительность. Способ предусматривает последовательную визуализацию и дефектоскопию всей поверхности трубопровода.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствовать способ магнитооптической дефектоскопии стенок трубопроводов путем повышения производительности за счет выборочного анализа визуализированного изображения дефектов.

Поставленная задача решается тем, что в способе магнитооптической дефектоскопии стенок трубопровода, заключающемся в возбуждения магнитного потока в исследуемом образце, воздействии полями рассеяния дефектов на пленку магнитооптического материала, освещении поляризованным светом пленки МОМ, пропускании отраженного от МОМ светового пучка через анализатор, формировании изображения дефектов, введении изображения в память компьютера для последующей обработки, согласно изобретению анализатор ориентирован под углом π/2 к плоскости поляризации падающего на МОМ света, производится измерение суммарной величины прошедшего через анализатор светового потока, производится регистрация только тех визуализированых участков трубопровода, суммарный фотосигнал от которых превышает пороговое значение.

При отсутствии магнитных полей рассеяния на дефектах в стенках трубопровода на фотоприемное устройство свет не поступает, так как не будет пропущен анализатором. При наличии магнитного поля рассеяния в МОМ индуцируется структура намагниченности, отображающая дефекты, и вследствие эффекта Фарадея появятся колебания, перпендикулярные первоначальным, которые сформируют изображение. Интенсивность прошедшего через анализатор света пропорциональна напряженности магнитного поля рассеяния.

Малое значение светового потока, регистрируемого от бездефектных участков, свидетельствует об отсутствии дефектов и позволяет производить на них дефектоскопию без анализа изображения дефектов. Если суммарный световой поток от исследуемого участка трубопровода превышает пороговую величину, изображение дефектного участка вводится в память компьютера, например, с помощью видеокамеры или матрицы ПЗС. После чего производится анализ дефекта и на его основе определяется эксплуатационная пригодность трубопровода. Выборочный анализ изображения участков трубопровода позволяет уменьшить объем перерабатываемой информации и повысить производительность способа.

На фиг. 1 представлена оптическая схема устройства для реализации способа. 1 - источник поляризованного света, 2 - формирователь пучка света, 3 - пленка МОМ, 4 - анализатор 5 - оптическая система формирования изображения, 6 - частично отражающее зеркало, 7 - матрица фотоприемников, расположенных последовательно по ходу луча света, 8 - фотоприемник, расположенный на пути отраженного зеркалом (7) светового пучка, 9 - формирователь магнитного потока параллельно плоскости МОМ в исследуемом образце (10), полюса формирователя магнитного потока (9) расположены симметрично с двух сторон относительно МОМ (3).

В исследуемом образце (10) источником постоянного поля (9) создается магнитный поток. В бездефектном исследуемом образце силовые линии магнитного поля не выходят из образца и вектор намагниченности в пленке МОМ (3) лежит в ее плоскости. На дефектах в стенках трубопровода, например трещинах, образуются магнитные заряды, которые создают поля рассеяния, силовые линии которых выходят из образца и наводят в МОМ (3) структуру намагниченности, перпендикулярную ее поверхности. Геометрия структуры намагниченности, перпендикулярной поверхности МОМ, совпадает с геометрией дефектов. Непосредственно над дефектом, например трещиной, силовые линии магнитного поля параллельны плоскости МОМ. В близлежащих областях они имеют перпендикулярную плоскости МОМ составляющую. Интенсивность полей рассеяния трещины пропорциональна ее размерам (количеству силовых линий магнитного потока, которые она пересекает) и, соответственно, угол поворота вектора намагниченности в МОМ в направлении нормали также пропорционален глубине трещины.

Источник поляризованного света (1) через формирователь пучка света (2) освещает пленку МОМ (3). Свет, отраженный от участков МОМ, соответствующих бездефектным областям исследуемого образца (10), гасится анализатором (4). Свет, прошедший через участки МОМ, содержащие перпендикулярную поверхности структуру намагниченности, изменит вследствие эффекта Фарадея ориентацию плоскости поляризации на ортогональную первоначальной и пройдет через анализатор (4). Часть излучения отразится от зеркала (6) и попадет на фотоприемник (8).

Оптическая система (5) сформирует изображение бездефектной области в виде темного поля и дефектов в виде светлых участков. Геометрические размеры и форма светлого участка на изображении воспроизводит геометрические размеры и форму дефекта в исследуемом образце. Яркость светлой области пропорциональна, например, глубине и ширине трещины в стенке трубопровода (величине магнитного дипольного момента дефекта). Существует однозначная зависимость между размерами дефекта и интенсивностью отраженного МОМ света, прошедшего через анализатор (4). Суммарный световой поток, попадающий на матрицу фотоприемников (7) или фотоприемник (8) отображает количество и глубину дефектов на исследуемом участке трубопровода.

Равный световой поток на фотоприемном устройстве могут создать несколько малых дефектов в стенке трубопровода или один большой. Реальную опасность для нормального функционирования трубопровода создают большие дефекты. Поэтому сам по себе световой поток не дает полной информации о состоянии трубопровода. Для определения реальной возможности дальнейшей эксплуатации трубопровода дефектные участки, определенные с помощью измерения фототока на фотоприемнике (8), подвергаются дополнительному исследованию с помощью анализа изображения дефектов, снимаемого матрицей фотоприемников (7).

Выборочный анализ визуализированного изображения дефектов в стенке трубопровода позволяет повысить производительность (длину участка обследованного трубопровода) устройства для путевого обследования внутренней поверхности трубопровода в 10 - 1000 раз.

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в дефектоскопии стенок трубопроводов, в других областях техники. В способе магнитооптической дефектоскопии стенок трубопровода производят возбуждение магнитного потока в исследуемом образце. Полями рассеяния дефектов воздействуют на пленку магнитооптического материала. Освещают поляризованным светом пленку магнитооптического материала. Пропускают отраженный от магнитооптического материала световой пучок через анализатор. Формируют изображение дефектов. Вводят изображение в память компьютера для последующей обработки, причем анализатор ориентирован под углом π/2 к плоскости поляризации падающего на магнитооптический материал света. В способе производится измерение суммарной величины прошедшего через анализатор светового потока. Регистрируются только те визуализированные участки стенок трубопровода, суммарный фотосигнал от которых превышает пороговое значение. Выборочный анализ изображения дефектов позволяет повысить производительность устройства для обследования внутренней поверхности трубопровода в 10-1000 раз. 1 ил.

Способ магнитооптической дефектоскопии стенок трубопроводов, заключающийся в возбуждении магнитного потока в исследуемом образце, воздействии полями рассеяния дефектов на пленку магнитооптического материала, освещении поляризованным светом пленки магнитооптического материала, пропускании отраженного от магнитооптического материала светового пучка через анализатор, формировании изображения дефектов, введении изображения в память компьютера для последующей обработки, отличающийся тем, что анализатор ориентирован под углом π/2 к плоскости поляризации падающего на магнитооптический материал света, производится измерение суммарной величины прошедшего через анализатор светового потока, производится регистрация только тех визуализированных участков трубопровода, суммарный фотосигнал от которых превышает пороговое значение.