СПОСОБ ЭЛЕКТРОИНДУКЦИОННОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК G01N27/82 

Способ электроиндукционной дефектоскопии материалов относится к области неразрушающих методов контроля, позволяет определять наличие трещин, пор и усталостных явлений в материалах и предназначен для диагностики деталей в машиностроении и ремонтном производстве.

Известен способ многочастотного контроля, согласно которому один из преобразователей располагают на контролируемой детали, а другой - на эталонной. Посредством преобразователей в детали возбуждают вихревые токи. Затем анализируют сигналы каждой из частот, снятые с дифференциальной схемы. Информация, получаемая о контролируемом изделии, зависит от качества эталона (авт. свид. СССР N 181364).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является вихретоковый способ измерения параметров изделий, согласно которому сначала контролируемое изделие помещают в переменное магнитное поле измерительного преобразователя, а эталонное изделие - в переменное магнитное поле эталонного преобразователя, а потом наоборот: контролируемое изделие помещают в эталонное переменное магнитное поле, а эталон помещают в измерительное переменное магнитное поле, и по разности полученных сигналов судят о контролируемых параметрах изделий. В этом способе также используют эталоны, следовательно, достоверность получаемой информации будет зависеть от качества эталонных объектов (авт. свид. СССР N 637656).

Целью изобретения является повышение технологичности и достоверности контроля путем исключения переменных мешающих факторов типа непостоянства зазоров относительно поверхности контролируемого материала.

Суть способа состоит в том, что каждый участок поверхности контролируемого материала возбуждают поочередно двумя разными полями, сохраняя их взаимную ориентацию при измерениях, при этом величины наведенных полей вычитают.

Предлагаемый способ содержит следующую очередность действий, составляющих единый цикл.

В непосредственной близости от контролируемого изделия располагают источник возбуждения магнитного поля, в частности катушку индуктивности.

Возбуждают магнитное поле, например синусоидальное.

В зоне действия возбужденного магнитного поля размещают измерительный преобразователь наведенного магнитного поля, в частности вторую катушку индуктивности.

Измеряют и регистрируют величину наведенного поля, например, в виде потенциала.

Затем на той же позиции контроля вместо первого магнитного поля возбуждают другое магнитное поле посредством второй из пары катушек. Посредством первой катушки измеряют второе наведенное поле. Иными словами меняют местами функции возбуждения и измерения. С физической точки зрения возможно полагать, что посредством манипуляций с катушками изменяют конфигурацию и объем возбуждающих полей.

Цикл завершают регистрацией величин наведенного поля.

Циклы с манипуляцией возбуждения полей и измерениями их повторяют многократно, перемещаясь с одной позиции на последующую. Каждый раз измеряют и регистрируют пару величин, пропорциональную наведенным полям. Во всех циклах при измерении наведенных полей поддерживают ток возбуждения равным току возбуждения первого поля, и сохраняют постоянной взаимную ориентацию элементов (источника и преобразователя) возбуждения и измерения.

По последовательностям величин четных и нечетных измерений формируют два непрерывных сигнала.

Сформированную пару сигналов используют в качестве составляющих, и образуют разностный непрерывный сигнал. Такой разностный сигнал несет полную информацию о дефектности участков контролируемого материала.

Из разностного сигнала определяют экстремальные значения, и одно из них принимают за опорный уровень для дальнейшего распознавания дефектности материала.

Реализация предлагаемого способа поясняется следующими опытами.

Для опытов взяты две катушки индуктивности и закреплены неподвижно относительно друг друга. Катушки совместно установлены вблизи контролируемого материала.

Согласно циклу способа первоначально на второй катушке измерена и зарегистрирована величина наведенного поля, когда первая катушка подключена к генератору синусоидального сигнала.

Затем вместо первой катушки к тому же генератору подключили вторую катушку. Измерения наведенного поля теперь выполнены на первой катушке, которые зарегистрированы в качестве второго сигнала. При втором измерении ток, пропускаемый по катушке возбуждения, поддерживался равным по величине установленной для первого измерения.

По двум измерениям получен разностный сигнал, который в общем случае не равен нулю.

Опытная проверка способа продолжена в условиях смещения пары катушек по участку материала, содержащего дефект, заранее внесенный в материал, в частности в виде сквозной термической трещины, наблюдаемой визуально.

Смещения катушек выполнялись с равным шагом при соблюдении постоянства зазора катушек относительно материала и сохранении их первоначальной ориентации. Эти условия проще соблюдать при перемещении материала при неподвижных катушках.

Регистрация результатов измерения и определение разностей между каждой парой измерений в последовательных циклах выразились графически характерной зависимостью. Зависимость имеет вид двугорбой кривой с относительно глубокой впадиной между ними.

Форма зависимости сохранилась при повторении замеров и манипуляций с полями и разностными сигналами в соответствии со способом при равномерно увеличенных зазорах и при разновеликих зазорах между катушками и материалом.

Опыты однозначно подтвердили единство характера зависимости изменений амплитудных значений.

Манипуляции с возбуждением и измерением позволили исключить из результирующего разностного сигнала случайные и неизбежные влияния переменных зазоров, вызываемые перемещением по участкам контроля.

На основании результирующего сигнала можно с высокой степенью достоверности сделать вывод о наличии дефектов в контролируемом материале. Способ не требует эталонов, прост в реализации и обладает высокой информативностью.

Способ относится к неразрушающим методам контроля и позволяет определять наличие трещин, пор и усталостных явлений в материалах. При измерении источник возбуждения и измерительный преобразователь устанавливают неподвижно относительно друг друга. Формируют разностный сигнал по результатам двух измерений на каждой позиции измерения. Второе измерение на каждой позиции производят при придании источнику возбуждения функции измерительного преобразователя, а измерительному преобразователю - функции источника возбуждения. Способ позволяет исключить влияние на результат контроля переменных мешающих факторов, например непостоянства зазора при смещении преобразователей по поверхности контроля, без использования эталонов. 1 з.п.ф-лы.

1. Способ электроиндукционной дефектоскопии материалов, заключающийся в том, что при поочередной смене возбуждающего и наведенного им измеряемого магнитных полей формируют разностные сигналы, по которым судят о наличии дефекта, отличающийся тем, что магнитные поля возбуждают и величины наведенных ими полей измеряют не менее, чем дважды на каждой позиции измерения поверхности контролируемого материала, затем разностный сигнал формируют по результатам этой пары измерений, дополнительно многократно повторяют упомянутый цикл возбуждений и измерений при смещении на соседние позиции и формируют очередные разностные сигналы циклов, затем последовательность разностных сигналов отдельных циклов объединяют в единый сигнал, по которому судят о дефектности, при этом источник возбуждения и измерительный преобразователь закрепляют неподвижно относительно друг друга, а смену возбуждающего и измеряемого ими магнитных полей производят путем придания источнику возбуждения функции измерительного преобразователя и наоборот. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении дефектности одного из экстремальных значений единого сигнала, например максимальное, принимают за опорный уровень.