Способ неразрушающего электромагнитного контроля физико-механических параметров материалов и изделий и устройство для его осуществления Советский патент 1983 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к нерзэрушающему элекгромагнитному контрОЛЮ физико-механических пар аметров и изделий и может использоваться д,ля опр деления магнитной проницаемости, электропроводности, толщины н других параметров изделий, I Известен способ неразрушающего электромагнитногО контроля физико-ме ханических параметров материалов и изделий, заключающийся п том, что изделие намагничивают поочередно в даух йзаинно перпендикулярных направления м гиализируют величину сигнала электромагнитиого преобразозателя ( измеря ют остаточную намагниченность изделия и по-величине угла поворота тангенциальной составляющей вектора остаточной намаг1 иченности судят о конрол -;руемом параметре ОУстройство для осуществления указанного способа содержит источник постоянного тока, электронный коммутатор, намагничивакнцую систему и феррозондовый преобразователь, устаноаленный в плоскости полюсов магнитопроводов намагничивающей системы с возиожкостью поворота вокруг ее оси,

Недостатками указанных способа и у :тройстБа являются зависимость результатов контроля от изменения величины зазора между преобразователем и изделием и отсутствие одновременного контроля нескольких параметров.

Известен также способ неразрушающего электромагнитного контроля физико-механических параметров материа лов и изделий, заключающийся в том, что в изделии возбуждают вихревые

токи прямоугольными импульсами ПО

средством электромагнитного преобразователя, определяют за четыре nep -;ода тока возбуждения среднее значение четырех промежутков времени- на протяжении котррых выходной аТТериодический сигнал уменьшается до соответствующих заданных уровней, i, по указанному среднему значению судят о результатах контроля 2.

Устройство для реализации данного способа содержит последовательно соединенные импульсный генератор тока,, индукционный датчик, усилитель, двухполупериодный выпрямитель, пиковый детектор-индикатор., а также блок стандартной амплитуды, выполненный в формирователя ступенчатого сигнала, схем совпадения, связанных

ь ним входами, и подключенного к выходам схем совпйдения масштабного узла,

Недостатком данных способа и устройстаа также является невозможност одновременного контроля нескольких параметров с взаимной их развязкой .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ неразрушающего электромагнитного контроля физико-механических Пгзраметров материалов и изделий, заключающийся в том, что измерительну с цепь перэичного преобразователя возбуждают периодически повторяющимися И мпульса1-1и напряжения и измеряют среднее значение однополярных полуволн собственных затухающи;-- колебаний на элементах цепи первичного преобразователя L 3 J.

Устройство для осуществления известного способа содержит последовательно соединенные генератор ;/;Нпульсоз напряжения, измерительную цепь ,рвичного преобразователя., блок обработки информац|-)И и измерительный блок,

К недостаткам известных спссооа Vf устройства относятся пэаимное влияние одних параметров контроля на другие ( например, сильное влияние изменения величины зазорг ме:аду преобразователем и объектом контроля на показания индикатора измеряемого параметра) и отсутствие одновременного контроля нескольких параметров с их взаимной развязкой.

Цель изобретения - повышение досверности контроля и расширение диапазона контролируе№1х параметров.

Поставленная цель достигается те что согласно способу неразрушающего контроля физико-механических параметров материалов и изделий, заключющемуся в том, что измерительную це первичного гфеобразователя эозбуждают периодически повторяодимися ими1ульсами напряжения и измерякл среднее значение однополяржых полуволн собственных затухающих колебаний и элементах цепи первичного преобразозателя, обеспечивают в измерительной цепи апериодический переходный процесс путем изменения характера коммутации и структуры измеритель ной цепи, .выбиозот по критерию максимальной чувствительност -, к паоамет 3 рам контроля или максимального отлич в чувствительности к этим параметр промежутки времени и полуволны дл отбора информации, общее число Которых равно числу одновременно контролируемых параметров, измеряют в апериодических выходных сигналах мгновенные знамения напряжений в выбранные моменты времени и средние значения .напряжений выбранных умаетков переходного процесса, а также максимальные или средние знамения напряжений выбранных полуволн собственных затухающих колебаний в измерительной цепи, приводят выделенн сигналы к одной форме и используют для определения контролируемых пара метров. Указанная цель достигается тем, что. в устройстве для неразрушающего электромагнитного контроля физико-механических параметров материалов и изделий, содержащем последовательно соединенные генератор импульсов напряжения, измерительную цепь первичного преобразователя,бло обработки информации и измерительный блок, измерительная цепь выполн на в виде колебательного контура, подключенного к генератору через ак тивное сопротивление посредством коммутатора. Сущность способа неразрушающего электромагнитного контроля состоит в использовании различного характера изменения чувствительности выход ных сигналов измерительной цепи пер вичного преобразователя к различным параметрам объекта контроля в н стационарных режимах работы преобра зователя для выделения связанной линейно независимой мнргопараметровой информации с последующей ее развязкой таким образом, что каждый из конечных сигналов является функцией только одного из контролир емых параметров, что и обеспечивает их одновременный раздельный контроль. Нестационарные режимы работы первичного преобразователя вызывают ся поочередным включением и отключе нием цепи первичного преобразователи от источника постоянного напряже ния, что равносильно питанию цепи периодическими импульсами напряжени прямоугольной формы. В общем случае период повторения возбуждающих импульсов следует выбирать примерно в 6 пять раз Ьольиав эквивалентной постоянной времени переходного процесса, что исключает потерю информации в конечной стадии переходных процессов. Наличие значительного активного сопротивления nps-; включении цепи обеспечивает апериодический характер переходного процесса, а при отключении цепи возникают собственные за/ухающие колебания за счет энергии магнитного поля преобразователя и электрического поля конденсатора, подклюиенного параллельно обмотке возбуждения преобразователя, что сущестззнно увеличивает объем информации. Вь:деление связанной линейно независимой информации следует осуществлять по критерию максимальной чувствительности и максимального отличия Б чувствительности к заданной совокупности одновременно контролируемых параметров, простота взаимной развязки которых зависит от четкости выбора моментов и промежутков времени для отбора информации, в том числе и узловых точек переходных напряжений. В качестве информативных вел.5чин в апериодических выходных сигналах используются мгновенные значения напсяжений в выбраниь1е моменты времени и средние значения напряжений выбранных участков, а в собственных затухающих колебаниях используются максимальнь;е или средние значения напряжений выбранных полуволн. При этом общее число инф1эрмати8ных величин равно числу одновременно контролируемых I :-13мерпемых и подавляемых) паpa ,eтpoв. На чертеже представлена блок-схема устройства для неразрушающего , электронагнитного контроля физикоме,:анических параметров и изделий. Устройство содержит последоватегк ио соедикечньиз источник 1 питания, енератор 2 импульсов напряжения j измерите.пьную цепь 3 первичного преобразователя , блок обработки информации; , включающий электронные ; ключи 5, пиковые детекторы 6, интеграторы 7 и многофазный мультийибратор 8, и имзерителькый блок Э. Измерительная цепь 3 первичного преобразователя выполнена в виде коммутатора 10, активного сопротивления 11 и колебательного контура

12s образованного первичной обмоет кой преобразователя 4 и конденсатором

13.

Способ с помощью устройства осу ществляется следующим образом.

Колебательный контур 12 через активное сопротивление 11 поочередно подкльэчается и отключается от источника 1 постоянного напряжения от ге нератора 2. При этом коммутатор 10 Г1сочередно измеинет ,чарактер коммутации и структуру измерительной цеп преобразователя: при акл10че 1ии измерительной -цепи первичного преобразователя в переходном процессе участвует активное сопротивление 11, а при отключении переходный процесс протекает только в колебательном контуре 12о ПозЛ)му при включении переходный процесс носит апериодический характер,а при отклю мении возникают собственные затухаю щие колебания. В качестве коммутатора 10 может быть использован полупроводниковый транзистор, работаю щий в клЮЧевом режиме.

(13 измерительной цепи первичного преобразователя 4 (измерительной обмотки преобразователя, нагруженной на большое сопротивление) переходные напряжения в форме апериодических и колебательных затухающих сигналов, поступают на отдельные электронные ключи 5, которые управляются сигналами от многофазного (Мультие иб ратора 8, работающего в ждущем режиме, и выделяют Г ромежуточные сигналы, т.е. различные характерные участKi-1 переходных |Напряжений по 8Ь бранно му критерию отбора информации.

Из электронных ключей 5 выбранные проме ;уточнь1е сигналы поступают на пиковые детекторы 6 для выделения из них максимальных значений и на интеграторы 7 для получения средних значений соответствуюи их промежутомных сигналов.

Полученные максимальные и средние проме);уточ1-1ык сигнагюв поступают в измерительный блок S. где осуществляется их взаимная развязка -л раздельное измерение всех

:-;онтролируе1чых параметров. В каиестве H.3fiepi-iTeribHoro бмтока 9 может быть применено обобш,е1-:нос-: измерительное у с т р ой с т Ео , п р и м е н я ющ а е с я при м н о f- о параметроБОм электрома нитном контроле: корнеиерное;. автоматически решаюfj;ee систему уравнений, которая соответствует совокупности контоолируемых :и:ямеряемь:х и подавляемых/ riapSfieTpoB,

и формирующее выходные сигналы, каждый из : а-0рых является функцией только одного иь коктролируемьх пазметров, о

н а iouse е , а е г о и а т и ч е с к и

относящее контролируемую деталь к определенному клас;су; и т . ,с .

Изобр{

ТОЧНОСГИ

особенгс при контроле движущихся материалой и изделий, юзноляет вести од но в р е и -ы и нт р o.i ь нес к о л ь к и х параметров атерИ: ло:;; и изделий.

1. Способ неразрушающего электромагнитного контроля физико-механических параметров материалов v изделий, заключающийся s том, что измерительную цепь первичного преобразователя возбуждают периодическм повторяющимися импульсами напрг: кэния и измеряют среднее значение однополярных полуволн собственных затухающих колебаний на элементах цепи первичного преобразователя.о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с це.пью повышения достоверности контроля и расширения диапазона контролиоуемых параметров, обеспечивают в измерительной цепи апериодический переходный процесс путем изменения характера коммутации и структуры изнеритеяьной цепи, выбирают по критерию ма ссимальной чувствительносT.-i к парэметрак контроля или максимального отличия в чувствительности к зти.ч параметрам гфомежутки времен;: и полуволны для отбора информ.аци;:, общее число которых равно числу одновременно контролируемых паракетров; из,--,еряют в апериодических выходных сигналах мгновенные зна1;еи:1Я г апряжений з выбранные моменту времени и соедние значения напряжений выбрз ных участков переходного процесса-, а также максимальные или средние значения напряжений GL-iopaHHbix полуволн собственных затухающих колебаний в измеритель- ; ной цепи .приводят аыделенные сигналы к одной форме и используют для определения контролируемых параметров, 2. Устройство для неразрушающе(ТЕзиЛ гс электромагнитного контроля физико-механических параметров материалов V, изделии.; cQ.aepiKaiiiSe последовательно соединенные rei-;epavop импульсое напряжения, измерительну 0 цепь перЕ/ц -ого преобразователя, блок обработ;-:, информации и измерительный блок с V -П Л - а ю L. е е с я тем. что, с цэлью повь1 ения достоверности г-онтроля и расширения диапазона контро-Пипуемых г.араметров, измерительная L|e:u; выполнена Е виде колебательного . подклочес-:ного к генератору мерзз активное сопротивление посред™ стзсм коммутатора.