Устройство для магнитографической дефектоскопии Советский патент 1983 года по МПК G01N27/90 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОГРАФИЧЕСКОЙ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю металлических изделий и может быть использовано для обнаружения де.фектов при магнитографическом контроле стальных изделий и их сварных соединений.

Известен электронный регистратор к магнитографическому дефектоскопу, содержащий многоканальный анализатор сигналов сканирующего преобразователя Q подключенный к выходу анализатора узел записи и связывающий их узел синхронизации l.

Недостатками известного регистратора являются громоздкость коммута- 5 тора - синхронизатора, невозможность воспроизведения полутоновых изображений магнитных отпечатков полей дефектов. Кроме того, запись диаграммы максимальных значений сигналов вое- 20 произведений не позволяет определить глубину залегания дефектов и их величину вне зависимости от глубины залегания и не дает полного представДЕФЕКТОСКОПИИ

ления о форме исходных сигналов, что приводит к снижению информативности и достоверяости результатов контроля.

Наиболее близким к изобретению является устройство для магнитографической дефектоскопии, содержащее соединенные последовательно узел поперечно-построчного считывания отпечатков полей дефектов с магнитной ленты со считывающим магниточувствительным датчиком, электронный анализатор и узел записи сигналов на электрохимическую бумагу с записывающими электродами, выполненными в виДе рычагов, установленных с возможностью маятникового качания 2.

Однако отсутствие возможности определения глубины залегания обнаруживаемых дефектов и однозначного определения их величины вне зависимости от глубины залегания снижает достоверность и объективность получаемой информации. Так, например, дефекты большей величины, но при большей глубине их залегания относительно контролируемой поверхности изделия, могут давать сигналы, равные по амплитуде сигналам от дефектов меньшей величины, но расположенных ближе к указанной поверхности. Целью изобретения является повышение достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено многоканаль ным частотным анализатором с числом каналов не менее трех и непрерывнопоследовательно распределенными по каналам селекции амплитудно-частотными характеристиками, входы канало объединены и подключены к выходу , электронного анализатора, а выход ка дого из каналов соединен с одним из электродов узла записи сигналов. При этом электронный анализатор выполнен многоканальным с числом каналов, равным числу каналов в многоканальном частотном анализаторе, каж дый из каналов настроен на одну из четных гармоник сигнала, входы всех каналов объединены и подключены к считывающему магниточувствитальному датчику, а Jвыxoды - к соответствующим входам каналов многоканального частотного анализатора. Причем считывающими магниточувстви тельный датчик узла поперечно-построчного считывания отпечатков полей дефектов с магнитной ленты выполнен многоэлементным с заданными рабочими зазорами между элементами, а каждый элемент датчика через соответствующий канал электронного анализатора подключен к входу соответствующего канала частотного анализатора. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для магнитографической дефектоскопии; на фиг. 2 - то хсе, в случае использования многоканального анализатора; на фиг. 3 - то же, при использовании многоэлементного датчика; на фиг. t - функции зависимости амплитуды и длительности сигна лов от глубины залегания дефектов; на фиг. 5 - полосы пропускания каналов частотной селекции для трех участков. Устройство содержит соединенные последовательно узел 1 поперечно построчного считывания отпечатков поле дефектов с магнитной ленты 2 со считывающим магниточувствительным датчи ком 3 электронный анализатор , состоящий из последовательно соединенных полосового усилителя 5 и детектора 6, переключатель 7, частотный анализатор 8, состоящий из трех каналов, выполненных в виде последовательно соед-иненных селекторов 1 , усилителей 12-1,с заданными амплитудно-частотными характеристиками, потенциометров , измерительных механизмов 18-20 и рычагов 21-23 с электродами , узла записи на электрохимическую бумагу 27. Дополнительно к выходу электронного анализатора k подключены соединенные последовательно усилитель 28 с рычагом 29 и записывающим электродом 30 для регистрации изображения магнитного отпечатка дефекта в плане. На электрохимической бумаге 27 изображены сигналограммы 31 и 32. Устройство при использовании многоканального электронного анализатора содержит соединенные последовательно узел 33 поперечно построчного считывания отпечатков полей дефектов со считывающим магниточувствительным датчиком 3, многоканальный электронный анализатор 35, состоящий из трех каналов, каждый из которых выполнен в виде соединенных последовательно полосовых усилителей Зб-38, настроенных на разные четные гармоники, и детекторов . I Выходы многоканального электронного анализатора через переключатель 42 подключены к многоканальному частотному анализатору 43 и к узлу записи сигналов на электрохимическур бумагу, выполненному аналогично фиг.1 и содержащему ,три потенциометра 5 7, усилители 8-50, электроды с рычагами и усилитель 5 для регистрации изображения магнитного отпечатка дефекта в плане. При использовании в устройстве многоэлементного датчика 55 каждый элемент датчика 55 подключен к соответствующему входу полосовых усилителей 36-58 электронного анализатора 59 и соответственно через детекторы 60-б2 к переключателю 63. Работа устройства основана на том, что с увеличением глубины залегания дефекта амплитуда сигнала от него экспоненциально снижается, а длительность сигнала монотонно возрастает (фиг. k), где Vi - глубина залегания дефектов; А - амплитуда сигнала; Т - длительность сигнала; 1,|| Id зоны по толщине контроли|)уемого изделия; 0,О,-о,2-.- кривые, зависимости амплитуды сигнала от глубины залегания дефекта, расположенные в порядке возрастания величины { диаметра дефекта; Q,S,l кривые зависимости длительности сигнала от -глубины залегания дефектов. С увеличением размера дефекта кри вые (фиг. k/ зависимости параметров Сигналов от глубины залегания дефектов располагаются близко одна над другой, причем характер этих зависимостей остается практически неизменным. Частотный анализ заключается в то что весь диапазон длительностей си|- налов от дефектов, залегающих на раз личной глубине (.от минимальной до ма симальной), делится на ряд поддиапазонов (по меньшей мере на три поддиапазона), для ка) из которых с помощью системы активных фильтров верхних и нижних частот, а также полосовых фильтров обеспечиваются раздельные каналы частотной селекции с заданными полосами пропускания (фиг. где i - частота сигнала; К - коэффициент усиления канала; u,5|j,ui-полосы пропускания каналов селекции, для зон .1 , 11, 111. Таким образом, через каждый из каналов селекции с заданной амплитуд но-частотной характеристикой могут проходить сигналы только одного.поддиапазона длительностей от тех дефек тов, которые залегают в определенной зоне ( 1 , 11 , 111) толщины контролиру емого изделия. Кроме того, в каждом канале частотного анализато(эа предусмотрена амплитудная коррекция сигналов, позволяющая определять величи ну дефектов вне зависимости от глуби ны их залегания. Устройство для магнитографической дефектоскопии работает следующим образом. Магнитную ленту 2 с записью и электрохимическую бумажную ленту 27 заправляют в лентопротяжный механизм и включают привод узла считывания (н показан). При этом рычаги, несущие на своих концах магниточувствительный датчик 3 и записывающий электрод 30 (соответственно), начинают синхронно качаться поперек протягиваемых с одинаковой скоростью лент 2 и 27I осуществляя соответственно поперечно-построчное воспроизведение магнитограммы и запись сигналов на соответствующей дорожке электрохимической бумажной ленты 27. Электрические сигналы с датчика 3 поступают на вход полосового усилителя 5, с выхода которого, пройдя через детектор 6, поступают на вход усилителя 28 низкой частоты. С выхода усилителя 28 сигнал передается на записывающий электрод, предназначенный для регистрации на бумажной ленте 27 полутонового, изображения 31 магнитных отпечатков полей дефектов в плане. Одновременно с этим, сигналы воспроизведения с выхода детектора 6, пройдя через переключатель 7. поступают на общий вход параллельных каналов селекции частотного анализатора 8. Сигнал от дефекта, пройдя через один из селекторов полосе пропускания которого соответствует его длительность, передается на вход соответствующего усилителя-12-1 низкой частоты, являющегося продолжением данного канала частотной селекции и имеющего заданные амплитудночастотную характеристику и коэффициент усиления, предварительно установленный с помощью потенциометров 15 17 соответственно. С выхода одного из усилителей сигналы от дефекта передаются на поляризованный магнитоэлектрический механизм, на оси которого укреплен маятниковый рычаг 2123 с соответствующим данному каналу селекции записывающим электродом . Электроды предназначены для регистрации на одной из дорожек электрохимической бумажной ленты 27 диаграммы максимальных значений сигналов от дефекта, залегающего в верхней, в средней или в нижней части толщины контролируемого изделия. Высота диаграммы отградуирована по величине (вертикальному размеру дефектов. При работе устройства для магнитографической дефектоскопии, выполненного по второму варианту, сигнал от дефекта со считывающего магниточувствительного датчика З поступает на общий вход полосовых усилителей 3638, настроенных, например, на вторую, четвертую и шестую гармоники тока возбуждения датчика 3. С выходов усилителей 36-38 сигнал от дефекта/ через детекторы соответственно и переключатель 42, передается одновременно на входы частотного анализатора 43 с заданными амплитудночастотными характеристиками и полоса ми пропускания. При этом сигнал от дефекта проходит только через тот канал частотной селекции, полосе про пускания которого соответствует его длительность. Настройка полосовых усилителей 3 38 на разные четные гармоники облег чает разделение тракта воспроизведения на каналы частотной селекции и исключает возможность попадания сигналов одного канала селекции в другой, поскольку их полосы пропускания в данном случае разнесены друг от др га со значительными частотными интервалами .. Пройдя через свой канал селекции, сигнал от дефекта, как и в первом варианте, поступает на вход соответствующего усилителя 8-50 низкой частоты, с выхода которого сигнал передается на один-из поляризованных магнитоэлектрических механизмов, являющийся приводом для соответствуюи1его маятникового рычага с записывающим электродом 5153 соответственно. При этом на соответствующей дорожке элект рохимической бумажной ленты осуществляется регистрация диаграммы величины дефекта, находящегося на определенной глубине. Как уже упоминалось амплитуда сигнала от дефекта снижается по мере увеличения глубины его залегания. Одновременно с настройкой полосового усилителя на гармонику более высокой частоты (4-ая. 6-ая и т.д.) происходит затухание амплитуды сигнала от одного и того же дефекта. Этот эффект использован в предлагаемом варианте устройства и обеспечивает дополнитель ную коррекцию амплитудно-частотной характеристики сигнала (в(равнивание амплитуды сигнала от дефектов, залегающих на разной глубине). В устройство для магнитографической дефектоскопии, выполненном по третьему варианту (фиг. 3) для считывания магнитной записи с ленты применена система датчиков 55 (микроферрозондов), в каждом из которых выбрано разное расстояние (рабочий зазор) между парами элементов { полузондов | с таким расчетом, что никроферрозонд с минимальным расстоянием между элементами лучше реагирует на магнитные отпечатки полей дефектов, залегающих на малой глубине, микроферрозрнд со средним расстоянием между элементами - на поля дефектов, залегающих в средней части толщины контролируемого изделия, и микроферрозонд с большим расстоянием между элементами ( полузондами) - на поля дефектов, залегающих на значительной глубине. В процессе считывания магнитной записи сигнал от дефекта с каждой пары элементов, т.е. с каждого микроферрозонда, поступает на вход соответствующего полосового усилителя 56-58, , с выходов которых через детекторы 6062 соответственно и через переключатель 63 сигнал от дефекта одновременно поступает на выходы каналов частотной селекции.., Пройдя через один из каналов селекции, полосе пропускания которого соответствует длительность, сигнал от дефекта как и в первых двух вариантах, направляется на вход усилителя низкой частоты, с выхода которого - на поляризованный измерительный механизм соответствующего маятникового рычага с записывающим электродом (соответственно) для регистрации диаграммы величины дефекта на соответствующей дорожке- электрохимической бумаги, по которой определяется глубина залегания данного дефекта. Изобретение обеспечивает высокую достоверность результатов контроля путем повышения полноты и надежности информации о дефекте, благодаря возможности однозначного определения его величины независимо от глубины залегания, а также определения глубины залегания дефекта. Формула изобретения 1, Устройство для магнитографической дефектоскопии, содержащее соединенные последовательно узел поперечно-построчного считывания отпечатков полей дефектов с магнитной лен- ты со считывающим магниточувствительным датчиком, электронный анализатор и узел записи сигналов на электрохимическую бумагу с записываюи(ими электродами,,выполненными в виде рычагов, установленных с возможностью маятникового качания, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью поввшения достоверности контроля, оно снабжено многоканальным частотным анализатором с числом каналов не менее трех и непрерывно-последовательно рас пределенными по каналам селекции амплитудно-частотными характеристиками, входы каналов объединены и подключены к выходу электронного анализатора, а. выход каждого из каналов соединен с одним из электродов узла записи си1- налов. 2. Устройство .по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что электронный ана лизатор выполнен многоканальным с числом каналов, равным числу каналов в многоканальном частотном анализаторе, каждый из каналов настроен на одн из четных гармоник сигнала, входы всех каналов объеденены и подключены К 10 i810 считывающему магниточувствительному датчику, а выходы - к соответствующим входам каналов многоканального частотного анализатора. 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а 10 щ е е с я тем, что считывающий магниточувствительный датчик выполнен многоэлементным с заданными рабрчими зазорами мещу элементами, а каждый элемент датчика через соответствующий канал электронного анализато- ра подключен к входу соответствующего канала частотного анализатора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 68887&, кл, G 01 N 27/82, 197&. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2755320/25-28, кл. G 01. N 27/90, 1979 (прототип).

-iilli

j

L..

A,в ffA/C

ffffjff.

ffff

0ffl. J

0&f.

Ф,:

f.

Ktp,ff6

.f4

Нф.дУ

/;

f.f4

(ffl/t.f