Вихретоковый дефектоскоп Советский патент 1984 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий методом вихревых токов и может быть использовано преимущественно при дефектоскопии поверхности изделий из электропроводящих матери лов. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор, вихрето ковьй преобразователь, устройство формирования опорных напряжений, фазочувствительный детектор и автом тический компенсатор lj . Недостаток этого устройства в низкой производительности из за отсутствия автоматической регули ровки фаз onopHbix напряжений. Кроме того, компенсация выходного напряжения влхретокового преобразователя выполняется по постоянному току, что снижает стабильность работы всего устройства. Наиболее близким к изобретению является вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразовател два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответст вующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с соответствующим входом суммирующего усилителя, гене ратор импульсов, подключенный к син хровходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикато нерабочего режима, каждый из которы Соединен с первым выходом соответст вующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика. Блок обработ ки сигнала состоит из последователь но соединенного компаратора, подклю ченного вторым входом к формирователю опорного напряжения, реверсивного счетчика и аналого-цифрового . преобразователя tzj. 1 2 . Недостатками известного устройст- ва являются низкая производительность и оперативность койтроля, связанные с отсутствием возможности переключения чувствительности и режима амплитудно-фазовой отстройки от мешающих параметров при переходе от контроля одного типа материала к другому. Цель изобретения - повышение производительности контроля. Указанная цель достигается тем, что .вихретоковьй дефектоскоп, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковьй преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора,, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с со5- гветствующим входом суммирующего усилителя, генератор импульсов, подключенный к синхровходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима, каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, снабжен формирователем напряжения компенсации,, входы которого подключены к соответствующим выходам формирователя квадратурных опорных напряжений, а выход - к четвертому входу суммирующего усилителя, коммутатором опорных напряжений, подключенным двумя входами к формирователю опорных напряжений, двумя другими входами к формирователю квадратурных опорных напряжений, а выходами - к опорным входам фазочувствительных детекторов, переключателем порогов компараторов, подключенным первым и вторым выходами к опорным входам соответствующих компараторов, схемой управления, состоящей из последовательно .соединенных логического элемента И, входы которого подкд1ючены к вторым выходам компараторов, и триггера, выход которого подключен к первому входу переключателя порого компараторов и управляющему входу коммутатора опорных напряжений, командного блока, соединенного с вторым входом триггера, логического эле мента ИЛИ, подключенного входами к, выходам переноса реверсивных счетчиков, второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента ИПЛ, а выход подключен к второму входу формирователя опорных напряжений, формирователю напряжения компенсации и второму входу переключателя порогов компараторов. На чертеже представлена структурная, схема вихретокового дефектоскопа Вихретоковый дефектоскоп состоит из генератора 1 синусоидального напряжения, подключенного выходами к вихретоковому преобразователю 2, формирователю 3 опорных напряжений и формирователю.4 квадратурных опорных напряжений, формирователя 5 напряжения компенсации, соединенного эх дами с выходами формирователя 4 квад ратурных опорных напряжений, а выходом - с четвертым входом суммирующего усилителя 6, к первому входу кото рого подключен выход преобразователя 2, коммутатора 7 опорных напряжений, входы которого подключены к выходам формирователя 3 опорных напряжений и формирователя 4 квадратурных опорных напряжений. Выход суммирующе го усилителя 6 подключен к входам двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных фазочувствительных детекторов 8 и 9, компараторов 10 ,и 11, реверсивных счетчиков 12 и 13, а так же цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15, выходы которых подключены к второму и третьему входу сзт мирующего усилителя 6, а их опорные входы подключены к выходу формирователя 4 квадратурных опорных напряжений. Опорные входы фазочувствительных детекторов 8 и 9 подключены к выходам коммутатора 7 опорных напряжений. Первые вьЬсоды компараторов 10 и 11 соединены соответственно с индикатором 16 дефектов и индикатором 17 нерабочего режима, а их вторые выходы подключены к соответствующим входам . реверсивных счетчиков 12 и 13 и логи1114 ческого элемента 18 И, выход которо- . го соединен с первым входом триггера 19, подключенного выходом к коммутатору 7 опорньпс напряжений и к первому входу переключателя 20 порогов компаратора, выходы которого подключены к опорным входам компараторов 10 и 11. Второй вькод триггера 19 подключен к командному блоку 21. Гейератор 22 подключен к синхровходам реверсивных счетчиков 12 и 13, выходы которых подключены к входам логической схемы 23 ИЛИ. Выход схемы 23 ИЛИ соединен со счетным входом второго триггера 24, выход которогЬ подключен к второму входу переключателя 20 порогов компараторов, к формирователю 3 опорных напряжений и к формирователю 5 напряжения компенсации. Вихретоковый дефектоскоп работае.т в двух режимах следующим образом. В режиме компенсации начального сигнала при установке вихретокового преобразователя 2 на контролируемое изделие на суммирующий усилитель 6 поступают сигналы с выхода вихретокового преобразователя 2, с формирователя 5 напряжения компенсации, подключаемого при определенном типе материала, а также с выходов цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15. Для компенсации начального сигнала с преобразователя триггер 19 переводится в исходное состояние при помощи командного блока 21. По сигналу с триггера 19 переключ1тель 20 порогов компараторов уменьщает пороги компараторов to и 11 (опорные напряжения) до величины, определяющей точность компенсации. Одновременно по сигналу первого триггера переключается коммутатор 7 опорных напряжений, который подключает к опорным входам фазочувствительных детекторов 8 и 9 квадратурные напряжения (напряжения, отличающиеся по фазе на 90 ). Напряжение с выходом фазочувствительных детекторов 8 и 9, пропорциональное фазе и амйлитуде каждой из ортогональных составляющих выходного напряжения суммирующего усилителя, поступает на соответствующие компараторы 10 и 11. Первые выходы компараторов управляют изменением кода на выходах реверсивных счетчиков 12 и 13, что приводит к соответствующему изменению напряжений на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 15, которые подаются на входы суммирующего усилителя 6. Суммарный сигнал на выходе суммирующего усилителя постепенно уменьшается за счет дейст вия квадратурных опорных напряжений с выходов соответствующих цифроаналоговых преобразователей, что в свою очередь приводит tc уменьшению сигналов на выходах фазочувствительных детекторов 8 и 9. При снижении напряжения на их выходах до предельного компенсационного уровня на вторых выходах компараторов вьфабаты ваются сигналы, блокирующие работу реверсивных счетчиков. Одновременно эти сигналы через логический элемент 18 И переключают триггер 19 в началь ное положение. При этом происходит переключение коммутатора 7, подклю(чающего к опорным входам фазочувстви тельных детекторов 8, 9 сигналы с формирователя 3 опорных напряжений, и переключение переключателя 20 порогов компараторов, устанавливающего требуемые значения опорных капряжений на компараторах 10 и 11. Условие компенсации начального сигнала с преобразователя определяется тем, на какой материал (ферромагнитный или неферромагнитный) установлен преобразователь. В зависимости от вида материала на выходе усилителя 6 появляются напряжения раскомпенсации, попадающие в разные квадранты комплексной плоскости вносимых сигналов вихретокового пре образователя. Фазы опорных напряжений на цифро-аналоговых преобразова телях выбраны так, что компенсация начального сигнала возможна только в одном квадранте, однако при переключении триггера 24 к четвертому входу суммирующего усилителя 6 подключается выход формирователя 5 ком пенсирующего напряжения и появляетс возможность компенсировать начальны сигнал с преобразователя, попадающи в другой квадрант комплексной плоскости. Переключение триггера 24 а з висимости от контролируемого матери ла происходит в том случае, если в предьщущем его состоянии компенсаци не-произошло, т.е. состояние тригге ра не совпало с типом материала изд лия. В этом случае на выходе одного из реверсивных счетчиков 12 или 13 появляется импульс переноса, который через логический элемент 23 ИЛ поступает на счетный вход триггера 24 выбора типа материала и переводит его в необходимое состояние. После того, как триггер установится в соответствующее материалу изделия состояние, на реверсивных счетчиках 12 и 13 постепенно устанавливаются коды, при которых напряжения с выходов цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15 уравновесят напряжения с выходов вихретоковаго преобразователя 2 и формирователя напряжения компенсации 5 с заданной точностью. При этом компараторы 10 и 11 одновременно останавливают изменение кода на реверсивных счетчиках 12 и 13, а сигналы с их вторых выходов, пройдя через логический элемент 18 И, переключают триггер 19 в начальное состояние. Б соответствии с состоянием второго триггера 25 на опорные входы компараторов 10 и 11 подаются требуемые пороговые напряжения с переключателя 20 порогов компараторов, обеспечивающие заданйую чувствительность |Дефектоскопа для контролируемых материалов, а также устанавливаются требуемые фазы в формирователе 3 опорных напряжений. На фазочувствительные детекторы 8 и 9 подаются опорные напряжения с коммутатора 7, обеспечиваюпще амплитудно-фазовую обработку сигнала для заданного материала . Таким образом, параллельно с процессом компенсации происходит распознавание типа материала и выбор соответствующих фаз опорных Напряжений на фазочувствительные детекторы и порогов срабатьюания компараторов. В рабочем режиме после компенсации начального сигнала с преобразователя с учетом автоматического выбора контролируемого материала на фазочувствительных детекторах 8, 9 установятся требуемые опорные напряжения с формирователя 3 опорных напряжений, а на опорных входах компараторов 10, 11 заданные пороговые напряжения. Причем фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 8 установлена таким образом, что на выходе вьщеляется преимущественно сигнал дефекта, а фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 9 обеспечивает выделение на его выходе преимущественно сигнала о мешающем факторе, перекосе.

зазоре, или отрыве преобразователя от контролируемой поверхности.

При установке преобразователя на дефектный участок на выходе суммирующего усилителя 6 и, следовательно, на выходе фазочувствительного детектора 8 появляется напряжение, которое в случае превьппения установленного порогового уровня вызывает срабатывание компаратора 10 и включение индикатора 16 дефектов..

При наличии одного из мешающих факторов вьщеляется сигнал на выходе фазочувствительного детектора 9, который вызывает срабатывание компаратора 11 и включение индикатора 17 нерабочего режима. Таким образом, один канал амплитудно-фазовой обработки сигнала служит для индикации

дефектов, а второй - для индикации о наличии мешающего фактора, а включение индикаторов производится по состоянию соответствующего компаратора.

Использование предлагаемого вихретокового дефектоскопа позволяет увеличить производительность контроля

изделий сложной формы за счет автоматическогб выбора режима амплитудно-фазовой обработки, а также увеличить более чем в два раза производительность контроля изделий, например коленчатых валов, за счет сокращения времени контроля, связанного с наличием автоматической компенсации начального сигнала и подстройки режима обработки сигнала.

ВИХРЕТОКОВЬЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квад ратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с соответствующим входом суммирующего усилителя, генератор импульсов, подключенньй к синхроиходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима.