Магнитотелевизионный дефектоскоп Советский патент 1985 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть применено для контроля качества структуры ферромагнитных материалоь и изделий. Цель изобретения - повышение чувствительности преобразователя к поверхностным и подповерхностным дефектам путем улучшения выявляемости дефектов. На фиг. 1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг. 2 - конструктивное вьшолнение магниточувствительного узла на фиг. .3 - феррито- вый сердечник с немагнитным зазором. Устройство содержит изделие 1 кон роля, магниточувствительньй узел 2, катушки 3 компенса1щи магнитного поля и датчик 4 магнитного поля, меж ду которыми последовательно включены блок 5 сравнения.и регулятор 6 тока, задатчик 7 тока, подключенншш к блоку 5 сравнения, П-образный электромагнит 8, в межполюсном пространстве которого расположены магниточувствительный узел 2, катушки 3 и датчик 4 источнттк 9 постоянного тока, подключенньй к второму входу регулятора 6, второй выход которого подсоединен к обмотке электромагнита 8, последовательно соединенные парафазиые усилитель 10, детектор 11, избирательньй усилитель 12, .чмплитудный селектор 13, видеоконтрольньм блок 14, подключенные к выходу магниточувстви тельного узла 2, и блок 15 развертки ,подключенный к управляющим входам магниточувствительного узла 2 и виде контрольного блока 14. „ . Магниточувствительньш узел z выполнен в виде матрицы (фиг. 2) из ферритовых сердечников 16 с немагнит ным зазором (фиг. 3) и с прямоугольной петлей гистерезиса, каждьй сердечник 16 прошцт системой горизонтальных 17 и вертикальных 18 адресных проводов, одновитковой выходной обмоткой 19, и проводом шины 20 перемагничивания., намотанной встречно горизонтальным адресным проводам 17, начала горизонтальных 17 и верти кальных 18 адресных проводов и шины перемагничивания образуют управляюищ вход магниточувствительного узла 2, а их концы заземлены. Дефектоскоп работает следующим образом. Работа магнитотелевизионного деектоскопа основана на методе высших гармоник, предлагающем одновременное намагничивание изделия переменным и постоянным магнитными полями. Магниточувствительный узел 2, выполненньй на эластичной основе, располагают на поверхности изделия 1 контроля (фиг. 1). Блок 15 развертки подает совпадающие во времени импульсы тока амплитудой (ifTj- полный ток, необходимый для полного перемагничивания сердечника) на горизонтальньй 17 и вертикальный 18адресные провода (например, на входы Х и Y.p. Тогда ферритовый сердечник 16 с прямоугольной петляй гистерезиса и немагнитным зазором порядка 3-5 мкм, расположенньй на пересечении этих адресных проводов, перемагничивается из одного насыщенного состояния +В5 в противоположное -Bf. При этом в выходной обмотке 19наводится ЭДС электромагнитной индукции. На величину ЭДС оказывают влияние выхревые токи, возникаклцие в изделии 1 непосредственно в зоне немагнитного зазора под действием изменяющегося во времени магнитного поля сердечника при перемагничивании (фиг.З). Магнитное поле вихревых токов воздействует на выходную обмотку 19, наводя в ней ЭДС, которая изменяет по амплитуде ЭДС, возникающую в выходной обмотке 19, от перемагничивания сердечника. Сердечник, выполненньй с немагнитным зазором, необходим для концентрации электромагнитного поля, возникакщего при периодическом пе; емагничивании сердечника, что позволяет выявлять трещины с раскрытием, соразмерным с шириной немагнитного зазора. Кроме того, сердечник с немагнитным зазором необходим для усиления воздействия злектромягнитного поля вихревьЕХ токов на выходную обмотку 19. В следующий момент времени блок 15 развертки подает полутоковые импульсы на входы Х и Y, при этом перемагничивается сердечник, расположенньй на пересечении этих проводов . Таким образом, сердечник за сердечником считывает сигнал с первой строки, затем со второй, и в течение кадра (полукадра) происходит опрос всех сердечников магниточ вствительного узла. В конце кадpa (полукадра) блок 15 разверток подает мощньй токовый импульс в шину 20 перемагничивания для одновременного перемагничивания всех сердечников матрицы в исходное магнитное состояние. Сигнал с выходной обмотки 19 подается в парафазный усилитель Ю для усиления, затем выпрямляется детектором 11, усиливается избирательным усилителе 12, настроенный на вторую гармоник а через амплитудный селектор 13 поступает в видеоконтрольньй блок 14. При отсутствии дефекта в изделии 1 контроля сигналы от все сердечников матрицы будут одинаковы по амплитуде и присинхронной развертке луча видеоконтрольного блока 14 на экране будут наблюдать световое поле равномерного свечения.

При наличии дефекта в изделии 1 изменяется траектория вихревых токов следовательно, изменяются электромагнитное поле вихревых токов и ЭДС, наводимая электромагнитным полем них ревых токов в выходной обмотке. На экране видеоконтрольного блока 14 при этом изменяется интенсивность свечения в соответствующих местах. Яркость светового пятна регулируется амплитудным селектором 13.

Подмагничивание электромагнитом 8 постоянного тока необходимо для повышения чувствительности дефектоскопа методом высших гармоник, а также для выявления дефектов, залегающих на глубине. Без подмагничивания постоянным магнитным полем выявить глубинные дефекты невозможно, так как электромагнитное поле немагнитного зазора сердечника не может войти глубоко в металл из-за потерь на вихревые токи. Благодаря подмагничиванию постоянным магнитным полем изделие 1 доводится практи чески до состояния, близкого к магниному насьпцению. В результате этого увелшгивается глубина проникновения переменного магнитного поля, а в

выходном сигнале увеличивается амплитуда высших гармоник, прежде всего второй. Кроме того, выявление глубинных дефектов становится возможным еще потому, что в постоянном магнитном поле появляется поле рассеяния глубинного дефекта, намагничивающее и изменяющее величину .остаточной . магнитной индукции ферритового сердечника, а следовательно, и ЭДС пёремагничивания.

Магнитное поле рассеяния поверхностных дефектов убывает с удалением от поверхности изделия 1 во много раз быстрее, чем поле глубинных дефектов, поэтому влияние поля рессеяния поверхностньк дефектов на выходную обмотку 19 и ферритовые сердечники 16 слабо и выявление .поверхностных и подповерхностных дефектов объяняется только механизмом вихревых токов и вьщелением второй гармоники.

Установление в изделии 1 необходи мой индукции производится регулятором 6, изменяющим силу тока в электромагните 8, поступающего от источника 9 тока. Для повьш1ения чувствительности ферритовых сердечников к внешним электромагнитным и магнитным полям необходимо создать такое тюле рассеяния электромагнита HO, которое бы по величине приближалось или равнялось коэрцитивной силе материала сердечника. Для поддержания величины HO постоянной и равной коэрцитивной силе ферритового сердечника служит датчик 4 магнитного поля, представляющий собой потокочувствительную магнитную головку, с.игнал которой поступает в блок 5 сравнения, где сравнивается с заданным значением, соответствующим заданной величине Но, и поступакщим от задатчика 7. В случае неравенства сигнала датчика 7 и сигнала зада-ния их разность подается в регулятор 6 тока, автоматически изменяющий силу тока в компенсационных катушках 3.

МАГНИТОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий П-образный электромагнит, источник постоянного тока, магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы и расположенный в межполюсном пространстве электромагнита, последовательно соединенные амплитудный селектор и видеоконтрольный блок, блок развертки, выход которого соединен с управляющими входами магниточувствительной матрицы и видеоконтрольного блока, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к поверхностным и подповерхностным дефектам, он снабжен последовательно соединенными парафазным усилителем, детектором и избирательным усилителем, включенными между выходом магниточувствительной матрицы и входом амплитудного селектора, последовательно соединенными датчиком магнитного поля, расположенным в межполюсном пространстве электромагнита, блоком сравнения, регулятором тока и катушками компенсации магнитного поля, расположенHbiNm у полюсов электромагнита в его межполюсном пространстве, и задатчиком тока, подключенным к второму входу блока сравнения, источник постоянного тока подключен к второму входу регулятора тока, второй выход которого подсоединен с обмотке электромагнита, причем элементы магниточувствительной матсл рицы выполнены в виде ферритовых сердечников с немагнитным зазором и с прямоугольной петлей гистерезиса, каждый сердечник прошит системой, горизонтальных и вертикальных адресных проводов, одновитковой выходной обмоткой, проходящей в напра.влении диагонали матрицы, и проводом 1Ш1Ш перемагничивания, намотанной встречно горизонтальным CD Isd адресным проводам, начала горизонтальных и вертикальных адресных проводов и шины перемагничивания образуют управлякяций вход магниточувствительной матрицы, а их концы заземлены.