ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ПРОВОДЯЩИХ ИЗДЕЛИЙ Российский патент 2010 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) длинномерных доводящих изделий, например труб и проката. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, дифференциальный проходной вихретоковый преобразователь, усилитель и амплитудно-фазовый детектор, соединенные с выходом усилителя амплитудный детектор, индикатор, а также фазовращатель, включенный между выходом задающего генератора и вторым входом амплитудно-фазового детектора; источник постоянного тока, регулирующее устройство и электромагнит [1]. Недостатком такого дефектоскопа является сильное влияние шумов от неоднородностей магнитных свойств контролируемого изделия, что существенно понижает помехозащищенность прибора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый дифференциальный преобразователь проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, предварительный усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, регулируемый усилитель низкой частоты, пороговое устройство, блок управления сортировкой, а также фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид; при этом генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора через фазовращатель [2]. Недостатком такого дефектоскопа является слабая защищенность от помех, близких по спектру к сигналам от дефектов. Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности дефектоскопа за счет отстройки от импульсных помех, возникающих при соударении трубы с роликами транспортного рольганга.

Эта цель достигается за счет того, что дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток, смещеной по оси преобразователя на заданное расстояния аналого-цифровым преобразователем (АЦП), программно-управляемым микропроцессором, вторым измерительным каналом, состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС, усилителя высокой частоты, амплитудно-фазового детектора, фильтра нижних частот, предварительного усилителя низкой частоты, фильтра верхних частот, регулируемого усилителя низкой частоты, фазовращателя, включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора; при этом микропроцессор связан по адресным шинам и шинам данных с генератором, двумя фазовращателями, двумя регулируемыми усилителями низкой частоты, двумя фильтрами верхних частот, АЦП, пороговым устройством и блоком управления сортировкой.

На чертеже представлена структурная схема дефектоскопа.

Дефектоскоп состоит из вихретокового преобразователя 1, содержащего возбуждающую обмотку 2, две дифференциальные пары измерительных обмоток 3 и 4, генератора переменного тока 5, двух компенсаторов начальной ЭДС 6 и 7, фазовращателей 8 и 11, усилителей высокой частоты 9 и 10, ампитудно-фазовых детекторов 12 и 13, фильтров нижних частот 14 и 15, предварительных усилителей низкой частоты 16 и 17, фильтров верхних частот 18 и 19, регулируемых усилителей низкой частоты 20 и 21, порогового устройства 22, источника постоянного тока 23, программно-управляемого микропроцессора 24, блока управления сортировкой 25, соленоида 26.

Дефектоскоп работает следующим образом. Контролируемая труба перемещается по роликам транспортного рольганга и проходит внутри проходного преобразователя. С помощью генератора переменного тока 5 и возбуждающей обмотки 2 преобразователя в контролируемой трубе возбуждаются вихревые токи. При появлении в зоне преобразователя дефекта типа нарушения сплошности металла (трещины, волосовины, раковины, плены, непровары сварного шва и др.) происходит перераспределение вихревого тока, магнитное поле которого наводит в измерительной обмотке электрический сигнал, который усиливается, обрабатывается по фазе, фильтруется и регистрируется в измерительном канале дефектоскопа. По результатам анализа этих сигналов трубы сортируются на «годные» (при U_д<U_з.п) и брак (U_д≥U_з.п), где U_д - сигнал от дефекта, U_з.п - заданный пороговый уровень сигналов от опасных дефектов. В процессе контроля часто происходит соударение переднего конца трубы о ролики транспортного рольганга (из-за кривизны концевых участков, износа роликов, их несоосного размещения и др. причин). Возникающую при этом импульсную помеху подавить за счет частотной фильтрации, чаще всего, не удается, так как, во-первых, помеха имеет широкий частотный спектр, и значительная часть спектра совпадает со спектром сигналов от дефектов; и во-вторых, амплитуда таких помех значительно превышает амплитуду сигнала от дефектов.

В данном дефектоскопе осуществляется разделение сигналов от дефекта и помехи за счет их временного несовпадения. Сигналы от помехи возникают одновременно в двух измерительных каналах - основном: в составе компенсатора 6, усилителя 9, амплитудно-фазового детектора 12 с фазовращателем 8; фильтра нижних частот 14, предварительного усилителя 16, фильтра верхних частот 18, регулируемого усилителя 20; и дополнительном, с соответствующими аналогичными блоками 7, 10, 11, 13, 15, 17, 19.

Сигналы же от дефекта возникают сначала в измерительной обмотке 3, а следовательно и на выходе основного канала, а затем через время - смещение обмоток; V - скорость перемещения трубы) - в измерительной обмотке 4 и на выходе дополнительного канала.

Алгоритм временного разделения сигналов легко реализуют программно с помощью микропроцессора 24.

Измерение выходных сигналов U производится с помощью АЦП. Если U_сигн<U_з.п, его значение сбрасывается и в ОЗУ не заносится. На первом этапе измеряется сигнал основного канала. Если U_сигн>U_з.п, значение U₁ основного канала заносится в ОЗУ. Затем через Δt₁≈5 мкс измеряется сигнал дополнительного канала. Если U₂>U_з.п, его значение также заносится в ОЗУ. При наличии двух сигналов оба значения сбрасываются (признак помехи). Если через время Δt₁ сигнал на выходе дополнительного канала не фиксируется, повторяют измерение сигнала U₂ через время . Его появление является признаком дефекта. Значение U₂ заносится в ОЗУ, и по этому признаку блок управления сортировкой отбраковывает трубу в карман брака. С помощью описанного алгоритма удается отстраиваться от импульсной помехи при значениях ее амплитуды, в несколько раз превышающих амплитуду сигнала от дефекта.

Источники информации

1. Авт. свид. №172539, кл. G 01 N 27/86, 1964.

2. Полевода А.А., Федосенко И.Ю. «О вихретоковой дефектоскопии с проходными преобразователями для поточного контроля труб и проката» Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 1998, 1, с.35.

Использование: для контроля длинномерных проводящих изделий посредством вихретокового дефектоскопа. Сущность заключается в том, что вихретоковый дефектоскоп для контроля длинномерных проводящих изделий содержит последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый дифференциальный преобразователь (ВТП) проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, предварительный усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, регулируемый усилитель низкой частоты, пороговое устройство, блок управления сортировкой, фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид, причем генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора через фазовращатель, при этом дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток, смещенной по оси ВТП на заданное расстояние аналого-цифровым преобразователем (АЦП), с помощью которого производится измерение выходных сигналов, программно-управляемым микропроцессором, вторым измерительным каналом, состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС, усилителя высокой частоты, амплитудно-фазового детектора, фильтра нижних частот, предварительного усилителя низкой частоты, фильтра верхних частот, регулируемого усилителя низкой частоты, фазовращателя, включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора, микропроцессор также связан по адресным шинам и шинам данных с генератором, двумя фазовращателями, двумя фильтрами верхних частот, двумя регулируемыми усилителями низкой частоты, АЦП, пороговым устройством и блоком управления сортировкой. Технический результат: повышение помехозащищенности дефектоскопа. 1 ил.

Вихретоковый дефектоскоп для контроля длинномерных проводящих изделий, содержащий последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый дифференциальный преобразователь (ВТП) проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, предварительный усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, регулируемый усилитель низкой частоты, пороговое устройство, блок управления сортировкой, а также фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид; при этом генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора - через фазовращатель, отличающийся тем, что дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток, смещенной по оси ВТП на заданное расстояние l, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), с помощью которого производится измерение выходных сигналов, программно-управляемым микропроцессором, вторым измерительным каналом, состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС, усилителя высокой частоты, амплитудно-фазового детектора, фильтра нижних частот, предварительного усилителя низкой частоты, фильтра верхних частот, регулируемого усилителя низкой частоты, фазовращателя, включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора, при этом микропроцессор связан по адресным шинам и шинам данных с генератором, двумя фазовращателями, двумя фильтрами верхних частот, двумя регулируемыми усилителями низкой частоты, АЦП, пороговым устройством и блоком управления сортировкой.