Способ неразрушающего контроля проводящих изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для толщинометрии, дефектоскопии, струк- туроскопии и технической диагностики проводящих неферромагнитных и ферромагнитных изделий.

Цель изобретения - повышение точности контроля изделий путем одновременной отстройки от влияния перекоса, зазора и электропроводности.

На фиг, I представлены годографы вносимого в преобразователь напряжения и„„ в зависимости от изменения

рН

обобщенного параметра (где R - наружный радиус ВТП; uJ- частота тока возбуждения; удельная электропроводность изделия; Pj, магнитная постоянная) при нормированной толщине изделия Т,Т/К- « (кривая I), от изменений электропроводности Q (кривая II), толщины Т (кривые III и IV), зазора (кривая V) , и угла перекоса сА (кривая VI), на фиг. 2 - структурная схема устройства для осуществления способа, на фиг. 3 - условно показан ВТП в виде окружности с центром в точке О и точки А, В, С измерения зазоров.

Устройство состоит из последовательно соединенных генератора 1, вихретокового преобразователя (ВТП) 2,, усилителя 3, фазочувствительного выпрямителя 4, управляемого фазовра щателя 5, выход которого соединен с вторьм входом фазочувствительного выпрямителя 4, один вход подключен к генератору 1, а другой - через управляемый резистор 6 к выходу фазочувствительного выпрямителя 4,емкостных преобразователей 7, 8 и 9, имеющих жесткую механическу связь с вихретоковым преобразователем 2, их выходы подключены к преобразователям 10, 11 и 12 емкости в электрические сигналы, соединенным своими выходами с входами вычислительного блока 13, его выходы через функцио - нальные преобразователи 14 и 15 соединены с двумя входами сумматора 16, третий вход которого подключен к выходу фазочувствительного. вьшря- мителя 4, а выход - к индикатору 17

Способ применительно к решению задачи измерения толпщны проводящих неферромагнитных изделий осуществляется следующим образом.

Вихрето ковый преобразователь 2 возбуждают переменным током, размещают его над объектом контроля и измеряют выходной сигнал. Симметрично

оси ВТП 2 в трех точках, лежаших в вершинах равностороннего треугольника в плоскости, перпендикулярной оси ВТП 2, измеряют величины зазора. На фиг. 3 показан условно ВТП 2 в

виде окружности с центром в точке О, точки А, В и С измерения зазоров являются вершинами равностороннего треугольника, произвольно повернутого вокруг своего центра О и лежащего

в плоскости W, наклоненной на некоторый угол cL относительно совпадающей с поверхностью контролируемого изделия плоскостью V. Поскольку три точки А, В и С, принадлежащие плоскости W, однозначно определяют ее положение в пространстве (в данном случае относительно плоскости V), измерив зазоры АА h, и СС h , можно вычислить угол перекоса d и центральный зазор , представляющий собой расстояние между центром рабочего торца ВТП 2 и поверхностью изделия. На фиг. 3 для упрощения плоскость треугольника ABC

совпадает с плоскостью торца ВТП 2, хотя в общем случае они могут быть сдвинуты параллельно на расстояние Д. Угол .перекоса ct и центральный зазор h определяют из выражений:

. 2Vh h|+hl-(h.,,,,..

.,л..,

d arcsin

d/3

40

(h,-h,.h,)t-j-;.

Анализ способа определения центрального зазора Ьд и угла перекоса ct показывает, что: при симметричном расположении точек А, В, С измерения зазоров h,, h; и h относительно оси ВТП 2, т,а; в том случае, когда она проходит через центр О равностороннего треугольника ABC, указаннце выражения оказываются HRвариантными по отношению к h , h., hj. Другими словами, перемена мест измерения h, , h , и h при повороте систпгмы вокруг своей оси например, перемещение h в точку А, h - в

В и h.,j - в С и т.д.) не оказывает влияния на структуру выражений.Это облегчает техническую реализацию способа,так как нет необходимости устанавливать очередность измерения h,| , h, hj и учитывать соотношение между ними.

Устройство решает задачу вихре- токового контроля толш;ины проводящих неферромагнитных изделий следующим образом.

Генератор 1 питает переменным током ВТП 2, выходной сигнал которого через усилитель 3 подается на один из входов фазочувствительного выпрямителя 4. Опорное напряжение, ортогональное кривой II влияния электропроводности (5 (фиг, 1),подается на второй вход фазочувствительного выпрямителя через регулируемый фазовращатель 5, питаемый генератором 1. Выходной сигнал устройства, обусловленный изменением толщины, определяетсй как проекпия соответствующего участка кривой III на линию 7 опорного напряжения и через сумматор 16 поступает на индикатор 17. При изменениитолщины направление линии влияния электропроводности несколько изменяется (перемещается годограф III) и, чтобы сохранить ортогональность к ней линии 7 опорного напряжения, .фазовращатель 5 подстраивается с помощью управляемого резистора 6, вход которого подключен к выходу фазочувствительного

выпрямителя 4. I

При появлении зазора и перекоса

ВТП 2 изменяются емкости преобразователей 7, 8 и 9, и на выходах преобразователей 10, 11 и 12 появляются электрические сигналы, пропорциональные, величинам зазоров h., h ,j и hj . Эти сигналы поступают на вход вычислительного блока 13, в котором они преобразуются в величины, пропорциональные углу перекоса и центральному зазору h. При малых углах перекоса выражение для Ы может быть упрощено с учетом того, что о - arcslnx . Функциональные преобразователи 14 и 15,- подключенные к выходам вы- числительного бдока 13, соответствующим h,o .и ci , позволяют сформировать

сигналы, пропорциональные проекциям .участков голографов 5 и 6 (фиг. 1) зазора и угла перекоса на прямую 7. Выходные сигналы функциональных пре- образователей 14 и 15, поданные на входы сумматора 16, ос тдествляющего алгебраическое сложение, позволяют скомпенсировать влияние перекоса и зазора на выходной сигнал фазочувст- вительного выпрямителя 4, поступанз- ций через этот сумматор на индикатор 17 и несущий информацию о толщине изделия.

Формула изобретения

Способ неразрушающего контроля проводящих изделий, заключающийся в том, что в непосредственной близости от вихретокового преобразователя устанавливают ,и жестко соединяют с ним емкостный датчик зазора, преобразуют изменение емкости этого датчика в электрический сигнал и используют его для корректировки сигнала вихретокового преобразователя, о т- личающийся тем, что, с целью повьпления точности контроля изделий путем одновременной отстройки от влияния перекоса, зазора и

электропроводности, измеряют величины зазоров в трех различных точках, расположенных симметрично оси вихретокового преобразователя в плоское ти, перпендикулярной к ней, по взаимному положению этих точек и величинам зазоров находят угол перекоса вихретокового преобразователя и усредненный зазор между ним и поверхностью изделия, формируют с помощью функциональных преобразователей два компенсирующих сигнала, один из которых пропорционален усредненному зазору, а другой, противофазный ему,

пропорционален углу перекоса, и по разности сигналов вихретокового преобразователя и указанных компенсирующих сигналов определяют значение контролируемого параметра.

-0.1

O.2

О.Ъ

-rmUj,

(риг.З

Изобретение относится к технике . неразрушающего контроля методом вихревых токов и может быть использовано для толщинометрии, дефектоскопии, структуроскопии и технической диагностики проводящих неферромагнитных и ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение точности контроля путем одновременной отстройки от влияния зазора между изделием и вихретоко- вым преобразователем и от его перекоса. Измеряя зазоры в трех точках, расположенных симметрично вокруг оси вихретокового преобразователя, находят угол его перекоса и центральный зазор и с помощью пропорциональных им электрических сигналов корректируют выходной сигнал вихретокового преобразователя, 3 ил. о (Л с ю 00 :о 00 ю