Устройство электромагнитного контроля металлических изделий Советский патент 1986 года по МПК G01N27/90 

10

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для электромагнитного контроля металлических изделий.

Цель изобретения - повьшение надежности контроля о

На чертеже представлена функциональная схема устройства

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий содержит два вихретоковых преобразователя 1 и 2, автогенератор 3, два фазовых детектора 4 и 5, подключенные к выходам последних два функциональных преобразователя 6 и 7, сумматор 8, входы которого соединены с выходами функциональных преобразователей 6 и 7, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные нормирующий блок 9 и индикатор 10, шестиплечий мост 11, в четыре плеча шестиплечего моста, три из которых - смежные, включены резисторы 12 - 15, а в каждьш из двух других - последовательно соединенные конденсатор 16 (17) и вихре- токовьм преобразователь 1 (2), автогенератор 3 подключен к диагонали питания шестиплечего моста 11, содержащей два последовательно соединенных резистора 13 и 15, и к объединенным 30 опорным входам фазовых детекторов 4 и 5, сигнальные входы которых подключены к измерительным диагоналям шестиплечего моста 11, реактивные сопротивления конденсаторов 16 и 17 выбра- 35 ны из условия равенства их по модулю собственному реактивному сопротивлению вихретокового преобразователя 1 (2), сопротивление резистора 15 в плече

зователей 1 и 2 с контролируемым объектом ( на чертеже не показан) в плечах шестиплечего моста 11, содержащих последовательно включенные вих5 ретоковые преобразователи 1 и 2 и конденсаторы 16 и 17, имеет место резонанс напряжений на частоте колебаний автогенератора Б этих условиях мост 11 оказывается сбалансированным и напряжения на сигнальных входах фазовых детекторов равны нулю При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей 1 и 2 с контролируемым объектом шести15 плечи: мост 11 разбалансирован вносимыми в вихретоковые преобразователи 1

и 2 активными R и Rg, реактивными X

ВИИ

и х сопротивлениями. На

20

25

сигнальных входах фазовых детекторов 4 и 5 возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора 3 определяются соотношениями:

X

Cf| arctq р - arctq

R

arctq

вН.1 X

RH.t

R

- arctq

R +

X

5+ RS«;

BH.2

BH.Z

R +

.z

где R - сопротивление резисторов 12,

13 и 14;

Rj - сопротивление резистора 15. Если сопротивление резисторов 12, 13 и 14 выбрано так, что выполняется соотношение

R 100 X ,

где х„ - собственное реактивное сопротивление преобразователя 1 или 2,

делиться соотношениями:

q),arctq и с arctq -f

ВН.1BH.i

Таким образом, на выходах генераторов 4 и 5 имеют место напряжения:

и, arctq

X

8Н.1

ТО С погрешностью менее 1% фазовые сдвиги напряжений на сигнальных входах шестиплечего моста 11, смежном с пле- 40 фазовых детекторов 4 и 5 будут опре- чами, каждое из которых включает последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 1 (2) и конденсатор 16 (17), выбрано из условия равенства их собственному активному сопротивлению 45 вихретокового преобразователя 1 (2), а сопротивления остальных резисторов R равны между собой и выбраны из условия

R 100 Х,50

где Хд - собственное реактивное сопротивление вихретокового преобразователя.

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий работает 55 следующим образом

При отсуствии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобраR

8Н.(

и arctqfabi.

вН.2

соответственно.

На выходах функциональных преобразователей 6 и 7, амплитудные характеристики которых Ug, f (Ugj,J, реализуют функцию Uj, In(tqUax),

получаются напряжения U. 1п

и, In

6Н.2

соответственно.

зователей 1 и 2 с контролируемым объектом ( на чертеже не показан) в плечах шестиплечего моста 11, содержащих последовательно включенные вихретоковые преобразователи 1 и 2 и конденсаторы 16 и 17, имеет место резонанс напряжений на частоте колебаний автогенератора Б этих условиях мост 11 оказывается сбалансированным и напряжения на сигнальных входах фазовых детекторов равны нулю При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей 1 и 2 с контролируемым объектом шестиплечи: мост 11 разбалансирован вносимыми в вихретоковые преобразователи 1

и 2 активными R и Rg, реактивными X

ВИИ

и х сопротивлениями. На

сигнальных входах фазовых детекторов 4 и 5 возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора 3 определяются соотношениями:

X

Cf| arctq р - arctq

R

arctq

вН.1 X

RH.t

R

- arctq

R +

X

5+ RS«;

BH.2

BH.Z

R +

.z

где R - сопротивление резисторов 12,

13 и 14;

Rj - сопротивление резистора 15. Если сопротивление резисторов 12, 13 и 14 выбрано так, что выполняется соотношение

R 100 X ,

где х„ - собственное реактивное сопротивление преобразователя 1 или 2,

делиться соотношениями:

q),arctq и с arctq -f

ВН.1BH.i

Таким образом, на выходах генераторов 4 и 5 имеют место напряжения:

ТО С погрешностью менее 1% фазовые сдвиги напряжений на сигнальных входах фазовых детекторов 4 и 5 будут опре-

и, arctq

X

8Н.1

С погрешностью менее 1% фазовые сдвинапряжений на сигнальных входах овых детекторов 4 и 5 будут опре-

R

8Н.(

и arctqfabi.

вН.2

соответственно.

На выходах функциональных преобразователей 6 и 7, амплитудные характеристики которых Ug, f (Ugj,J, реализуют функцию Uj, In(tqUax),

получаются напряжения U. 1п

и, In

6Н.2

соответственно.

На выходе сумматора 8 имеет место разность этих напряжений

и, - и In - - In .

.. .

которая при изменении величины зазо- ров между выхретоковыми преобразователями 1 и 2 и контролируемым объектом (при неизменных параметрах контролируемого объекта и фиксированной разности зазоров) остается неизменной, так как соотношение реактивных и активных вносимых сопротивлений экспоненциально зависит от зазорао В то же время напряжение на выходе сумматора 8 зависит от параметров контролируемого объ- екта, что после нормирования блоком 9 отмечается индикатором 10о

В устройстве чувствительность измерительной схемы, в которую включе- ны преобразователи 1 и 2 (шестиплечий мост), к изменению контролируемого параметра остается неизменной в более широком диапазоне зазоров (до 15 мм), а применение предложенной формы обра- ботки информации позволяет исключить влияние зазора на результат измерений

Формула изобре тения

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий, содержащее два вихретоковых преобразователя, автогенератор, функциональньй преобразователь и последовательно соединенные но1 1ирующий блок и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повьшения надежности контроля, оно снабжено подключенным к входу норми5

0 5

рующего блока сумматором, вторым функциональным преобразователем,двумя фазовыми детекторами, опорные входы которых объединены, а выходы подключены к входам функциональных преобразователей, выходы которых соединены с входами сумматора шестиплечим мостом, в четыре плеча шестиплечего моста, три из которых - смежные, включены резисторы, а в каждое из двух других-последовательно соединенные конденсатор и вихретоковый преобразователь, автогенератор подключен к диагонали питания шестиплечего моста, содержащей два последовательно соединенных резистора, и к объединенным опорным входам фазовых детекторов, сигнальные входы которых подключены к измерительным диагоналям шестиплечего моста, реактивные сопротивления конденсаторов выбраны из условия равенства их по модулю собственному реактивному сопротивлению вихревого преобразователя, сопротивление резистора в плече шестиплечего моста, смежном с плечами, каждое из которых включает последовательно соединенные вихретоковьй преобразователь и конденсатор, выбрано из условия равен- ства их собственному активному сопротивлению вихретокового преобразователя, а сопротивления остальных резисторов R равны между собой и выбраны из соотношения

Кг 100-х

5

где а - собственное реактивное сопротивление вихретокового преобразователя

Составитель Ио Рекунова Редактор М. Дылын Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 1607/51 Тираж 778 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, , Раушская наб„, д„ 4/5

Филиал ППП Патент, Го Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к области неразрушающего электромагнитного контроля металлических изделий. Цель изобретения - повьппение надежности контроля за счет отстройки от изменения величины зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым объектом. При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей (ВТП) с контролируемым объектом шестиплечий мост разбалан- сируется вносимыми в ВТП активным и реактивным сопротивлениями На сиг нальных входах соответствующих фазовых детекторов при специальном выборе величины сопротивлений шестиплечего моста возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора определяются соотношениями: qi.arci ..« i ; t rarcl XBM.a/RBH.2 где R, и R.,, - активное сопротивлеoH.i вн,2 ние; - реактивное сопротивление . После преобразования сигналов соответствующими функциональными преобразователями и суммирования на выходе устройства получается напряжение И, не зависящее от изменения величины зазора и несущее информацию о контролируемых параметрахо 1 ил. вЧ.( и X вН.2 i (Л э ю СП 00