Двухчастотный дефектоскоп (его варианты) Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к методам нераэрушающего контроля и может быть использовано для определения дефектов в ферромагнитных материалах и изделиях.

Известен двухчастот.ный дефектоскоп, содержащий генератор высокой частоты, низкочастотный генератор, две возбуждающие сбмотки вихрето-кового преобразователя и соединенные последовательно измерительную обмотку, узкополосный резонансный усилитель и измерительную схему ClJНедостатком известного устройства является неодинаковая чувствительность к дефектам различного типа, что снижает достоверность контроля.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является . двухчастотный дефектоскоп, содержащий вихретоковый преобразователь с низкочастотной и высокочастотной намагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генератор низкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пороговый блок и индикатор, и источник опорного Напряжения, подключенный к пороговому блоку С2.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля.

Поставленная цель достигается по первому варианту выполнения тем чтодвухчастотный дефектоскг-п, содержащий вихретоковый npeofразоватбль с низкочастотной и высокочас.тотной намагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генератор кизкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке,, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пороговый бл.ок и индикатор, и источник опорного напряжения, подключенный к пороговому блоку, снабжен первым ключом включенным между генератором высоко частоты и высбкочастотной намагничивающей обмоткой, соединенными последовательно удвоителем частоты, вторым ключом и масштабным преобразователем, включенными между генератором высокой частоты и высокочастотной намагничивакнцей обмоткой, соединенными, последопательно компаратором, опорный вход которого подключе к источнику опорного напряжения, и первым формирователем строб-импульса, включеннЕАии между выходом низкочастотного генератора и входом управления первого ключа, и соединенными последовательно фазовр.ащателем и BTopbiM формирователем сгробймпульса, включенными между выходом генератора низкой частоты и управляющим входом второго ключа.

По второму варианту двухчастотный дефектоскоп, содержащий вихретоковый. преобразователь с низкочастотной К-. высокочастотной намагничивающимр обмотками и измерительной обмоткой, генератор низкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотк пороговый блок и индикатор, и источник or.jpHoro напряжения, подключенный к пороговому блоку, снабжен вторым генератором высокой частоты, суммирукяцим усилителем, включенным между выходами генераторов высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, первым формирователем строб-импульса, включенным между выходом генератора низкой -частоты и управляющем входом первого генератора высокой частоты,и соединенными последовательно фазовращателем и вторым формирователем стробимпульса, включенными между выходок генератора низкой частоты и входом управления второго генератора высок 4acTofbr, а оба генератора высокой ча.тоты выполнены по схеме заторможеннго возбуждения.

На фИг. 1 представлена блок-схем двухчастотного дефектоскопа по первому варианту исполнения; на фиг.2блок-схема второго варианта двухчастотного дефектоскопа.

Двухчастотный дефектоскоп по первому варианту содержит вихретоковый преобразователь 1, на котором размещены низкочастотная намагничивающая обмотка 2, высокочастотная намагничивающая обмотка 3 и измерительная обмотка 4, генератор 5 низкой частоты, выход которого подключен к низкочастотной намагничивакяцей обмотке 2, соединенные последовательно генератор 6 высокой частоты и ключ 7, подключенные к высокочастотной намагничивающей обмотке 3, соединенные последовательно удвоитель 8 частоты, ключ 9 и масштабный преобразователь 10, включенные между выходом генератора 6 высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой 3, соединеные последовательно компаратор 11 и формирователь 12 строб-импульса, включенные между выходом генератора 5 низкой частоты и входом управления ключа 7, соединенные последовательно фазовращатель 13 и формирователь 14 строб-импульса, включенные между выходом генератора 5 низкой частоты и выходом управления ключа 9, соединенные последователь но избирательный усилитель 15, пор говый блок 16 и индикатор 17., подключенные к измерительной обмотке 4, и источник 18 опорного налряжен выходы которого подключены к компа тору 11 и пороговому блоку 16. Двухчастотный дефектоскоп по второму варианту содержит .вихретоковый преобразователь 19 (фиг.2) с низкочастотной намагничивающей обмоткой 20, высокочастотной намагничивающей обмоткой 21 и измери тельной обмоткой 22, генератор 23 низкой частоты, к выходу которого подключена низкочастотная измерительная обмотка 20, два генератора 24 и 25 высокой частоты, суммирующий усилитель 26, включенный между . выходами генераторов 24 и 25 высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой 21, формирователь 27 строб-импульса, включенный между выходом генератора 23 низкой частоты и входом управления генератора 24 высокой частоты, соединенные последовательно фазовращ :тель 28 и формирователь 29 стробимпульса, включенные между выходом генератора 23-низкой частоты и управляющим входом генератора 25 высокой частоты, соединенные после довательно избирательный усилитель 30, подключенный к измерительной обмотке 22, пороговый блок 31, индикатор 32 и источник 33 опорного напряжения, подключенный к порогоБому блоку 31, Дефектоскоп по первому варианту работает следующим образом. Контролируемое ферромагнитное изделие (не показано}, помещенное в преобразователь 1 и находящееся с ним в электромагнитном взаимодействии, намагничивается низкочастотным папем (например, 50 Гц, которое создается генератором 5 низ кой частоты 3 и намагничивающей обмоткой 2 преобразователя 1. Его амплитуда 1800-8000 А/м достаточна для нелинейного перемагничивания образца, вплоть до Состояния технического насыщения. Кроме того, на изделие кратковременно в различные моменты, перио дически , синхронно с частотой низко частотного попя воздействуют двумя высокочастотными полями, частоты которых отличаются в 2 раза ((например, 100 и 200 кГц ), Эти поля создаются генератором 6 высокой частоты А и удвоителем 8 частоты, синусоидальное напряжение с выхода КОТ01ЖЛХ соответственно 100 и 200 кГц) через ключи 7 и 9 поступают на высокочастотную намагничивающую обмотку 3 преобразов1ателя 1 ., Причем, полем более низкой частоты (100 кГц ) воздействуют в моменты времени, лежащие в интервале от точки перехода низкочастотного поля через ноль до момента, сортветствующего коэрцитивной силе на динамической кривой намагничивания. А полем более высокой частоты(200 моменты, когда мгновенные значения низкочастотного поля максимальны. Вьтбор требуемого момента воздействия обеспечивается применением двух задающих цепей. Одна из них состоит из компаратора 11 и формирователя 12 строб-импульсов, другая из фазовращателя 13 1выполненного, например, посхеме интегрирующего усилителя / обеспечивающего 90 сдвиг, и формирователя 14 строб-импульсов . Опорные напряжения для этих цепей снимаются с второго выхода генератора 5 низкой частоты, а выходные импульсы напряжений небольшой длительности (не менее 200 мкс для указанных частот ) управляют соответственно работой ключей 7 и 9. Изменением величины опорного напряжения на управляющем входе компаратора 11, которое снимается с источника 18 опорных напряжений, можно регулировать и выбирать нужный момент воздействия. При этом в результате одновременного воздействия сильного низкочастотного и слабого высокочастотного магнитных полей на выходе измерительной обмотки 4 преобразователя 1 формируется сложный спектр, содержащий различные компоненты низкочастотного и высокочастотного спектров. Так для воздействующих частот 50 Гц и 100 кГц в первый момент воздействия высокочастотный спектр содержит первую (100 кГц), вторую (200 кГц), третью (300 кГи 1 и т.д. гармоники. ;&1Я частот 50 Гц и 200 кГц первая, вторая, третья и т.д. гармоники имеют соответственно 200, 400, 600 кГц и т.д. ЭДС, снимаемая с измерительной обмотки 4, усиливается избирательным усилителем 15, имеющим частоту настройки высокочастотного поля с более высокой частотой (200 кГц), Таким образом, для одного высокочастотного поля (100 кГц и в момент его воздействия с помощью избирательного усилителя анализ проводится во второй гармонике, для , другого же - (200 кГц) и в момент его воздействия - по первой гармонике. Таким образом, совместный анализ, высокочастотного сигнала по различным компонентам его спектра обеспечивает выявление продольных {по 1-й гармонике), поперечных (по четным гармоникам например, по 2-й)и промежуточных, в том числе локальных и объемных дефектов. Пороговый блок 16 в сочетании с источником 18

опорных напряжений и индикатором 17 позволяет проводить разбраковку изделия на заданном уровне.

Для выравнивания ( или задания определенного соотношения уровней сигналов, приведенных к выходу избирательного усилителя 15 между ключом 9 и высокочастотной намагничивающей обмоткой 3 .включен масштабный преобразователь 10.

По второму варианту дефектоскоп работает следующим образом (фиг.2).

Контролируемое ферромагнитное изделие, помещенное в преобразователъ 19 и находящееся с ним в электромагнитном .вз аимодействии, намагничивается низкочастотным полем (например, 50 Гц ), которое создается генератором 23 низкой частоты и намагничивающей обмоткой 20 преобразователя 19. Его амплитуда (8008000 А/м) достаточна для нелинейного перемагничивания образца, вплоть до состояния технического насыиления.

Кроме того, на изделие кратковременно, в различные моменты, периодически, синхронно с частотой низкочастотного поля воздействуют двумя высокочастотными полями, частоты которых отличаются в 2 раза (например, 100 и 200 кГц). Эти поля создаются генераторами 24 и 25 высокой частоты заторможенного возбуждения, напряжение а выхода которых (соответственно 100 и 200 кГц) через соответствующие входы суммирующего усилителя 26 поступают на высокочастотную намагничивающую обггатку 21 преобразователя 19. Причем полем более низкой частоты (100 к .;) воздействуют в моменты времени перехода низкочастотного поля через ноль, а полем более высокой частоты {,200 кГц) - в моменты, когда мгновенные значения низкочастотного поля максимальны.

Выбор требуемого момента воздействия обеспечивается применением двух задающих цепей. Одна из них

состоит из формирователя 27 стробимпульсов, другая - из Фазовращателя 28, обеспечивающего 90 сдвиг ., и формирователя 29 строб-импульсов. Опорные напряжения для этих цепей

снимаются с второго выхода генератора 23 низкой частоты, а выходные импульсы--.напряжений небольшой длительности (не менее 200 мкс для указанных частот) управляют соответственно работой генераторов 24 vi 25 высокой частоты заторможенного возбуждения, включая их в работу на время прохождения управляющего импульса.

ЭДС снимается с дифференциальной иэмер,-тельной обмотки 22, усиливается избирательным усилителем 30, имеющим частоту настройки высокочастотного поля с более высокой частотой (200 кГц ).

Следовательно, для одного высокочастотного поля (100 кГц) и в момент его воздействия с помощью изд бирательного усилителя анализ проводится по второй гармонике, для другого же (200 в момент его воздействия - по первой гармонике.

Пороговый блок 31 в сочетании с источником 33 опорных напряжений и индикатором 32 позволяет проводить разбраковку изделий на заданном уровне.

Для выравнивания (или задания определенного соотношения ) уровней сигналов, приведенных к выходу избирательного усилителя, суммирующий усилитель 26 имеет регулировку коэффициента усиления по обоим каналам.

Таким образом, в пределах каждого низкочастотного цикла осуществляется контроль как по первой гармонике (контроль продольных дефектов), так и по второй гармонике (контроль поперечных, локальных и объемных дефектов).

1. Двухчастотный дефектоскоп, содержащий вихретоковяй преобразователь с ниэкочас.тотной и высокочастотной намагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генератор низкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пороговый блок и индикатор, и источник опорного напряжения, подключенный к пороговому блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен первым ключом, включе. между генератором высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, соединенными последовательно удвоителйи частоты, вторым ключом и масштё(бным преобразователем, включенными между генератором высокой частоты и высокочастотной намагничивгиощей обмоткой, соединенными последовательно компаратором. опорный вход которого подключен к источнику опорного напряжения и первым формирователем строб-импульса, включенными между выходом низкочастотного генератора и входом упра-вления первого ключа и соединенными последовательно фазовращателем и вторым формирователем строб-импульса, включенными между выходе генератора низкой частоты и управляющим входом второго ключа. 2. Двухчастотный дефектоскоп, ссщержащий вихретоковый преобразователь с низкочастотной и высокочастотной намагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генеi ратор низкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивсиоW ией обмотке, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пороговый блок и индикатор, и источник опорного напряжения, подклю-, ченный к пороговому блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения -достоверности контроля, он снабжен вторымгенератором высо00 00 кой частоты, суммирующим усилителем, включенным между выходами генераторов высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, первым формирователем строб-импульса, включенным между выходом генера .тора низкой частоты и управляющим входом первого генератора высокой частоты, и соединенными последовательно фазовращателем и вторым формирователем строб-импульса, включенными между выходом генератора низкой частоты и входом управления второго генератора высокой частоты, а оба генератора высокой часто.ты выполнены по схеме заторможенного возбуждения.