Вихретоковый преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии металлоизделий вихретоковым методом

Цель изо бретения - повышение точ ности контроля за счет увеличения помехоустойчивости преобразователя„

На фиг,1 приведена конструкция вихретокового преобразователя, на фиг,2 - то же, блок-схема.

Преобразователь конструктивно включает сердечник 1, диэлектрический каркас 2 и протектор 3, образующие корпус преобразователя, микромодуль 4 широкополосного усилителя., разъем 5, катушку 6 индуктивности, первую 7 и вторую &, подложки с пленочными катушками индуктивности (не показаны), микромодуль 9 мультиплек ;сора 5 микромодуль 10 демультиплексо ра и ось 11.

На сердечник 1 намотана катушка 6, на ней, в свою очередь, закрепле на ось 11, служащая несущей конструцией для каркаса 2, на котором раз- мещены эластичные подложки 7 и 8, образующие матрицу чувствительных элементов. В непосредственной близоти от подложек 7 и 8 на сердечнике размещены микромодуль 9 мультиплексора, микромодуль 10 демультиплек сора и микромодуль 4 широкополосног усилителя. Связь с ситемой контроля осуще.ствлена через разъем 5. Описанная конструкция закрыта протектором 3, который вместе с каркасом 2 образует корпус прибора.

Блок-схема преобразователя (фиг.2 включает катушку 6 индуктивности, входы которой подключены к. выходу гнератора низкой частоты (не показан первую подложку 7, катушки 12 индуктивности которой построчно соединен последовательно и подключены к соответствующим выходам микромодуля 10 демультиплексора, мультиплексируемы вход которого предназначен для подключения к генератору высокой частоты (не показан), а второй его вход предназначен для осуществления его синхронного переключения, вторую положку 8, катушки 13 индуктивности которой соединены в столбцах последовательно и подключены к входам микромодуля 9 мультиплексора, мультплексируемый выход которого соедине с входом микромодуля 4 усилителя, а один из его входов предназначен для

5

0

5

осуществления его синхронного переключения.

Вихретоковый преобразователь работает следующим образом.

При погружении преобразователя в контролируемую трубу (не показан) солбноидальная катушка 6 индуктивности возбуждает в ней вихревые токи низкой частоты, направленные в продольном направлении. Микромодуль 10 демультиплексора подключает один из рядов последовательно соединенных катушек 12 подложки 7 к генератору напряжения высокочастотных колебаний (не показан), а микромодуль 9 мультиплексора подключает один из рядов последовательно соединенных катушек 13 подложки 8 к входу микромодуля 4 усилителя. Подложки 7 и 8 имеют ин- дентичные размеры, одинаковое число катушек индуктивности, наклеены коак- сиально на каркас 2, образуя двухслойную матрицу, и расположены так, что каждая катушка 12 подложки 7 находится под соответствующей катушкой 13 подложки 8, т.е. катушки подложек 7 и 8 индуктивно связаны. Следовательно, напряжение высокой частоты,

- подключенное к одному из рядов последовательно соединенных катушек 12, вызывает в них ток, которьй индуцирует напряжение той же частоты в соответствующих катушках 13,

1

5

0

Катушка каждого ряда подложки 7 связана индуктивно только с одной катушкой ряда подложки 8. Следовательно, высокочастотный сигнал имеет информацию о дефектах, расположенных над парой индуктивно связанных катушек различных подложек, т.е. разрешающая способность по высокочастотной составляющей возбуждающего поля равна размеру элемента матрицы (па- ры катушек). Так как каждая катушка ряда подложки 7 индуктивно связана только с одной катушкой ряда подложки 8 (при фиксированном состоянии мультиплексора и демультиплексора), то последовательное соединение катушек подложки 8 не приводит к увеличению начальной ЭДС высокой частоты на выходе усилителя по сравнению с начальной величиной ЭДС при подклю- ченой одной катушке, а только незначительно повьш1ает входное сопротивление источника сигнала. Таким образом, последовательное соединение ка0

55

3

тушек подложки 8 не снижает точность контроля по высокой частоте.

Начальная ЭДС низкой частоты, наводимая в последовательно соединенных катушках подложки 8 равна геометрической сумме начальных ЭДС этих катушек, однако комплексные вектора этих ЭДС имеют случайные амплитуды и направления и при зна ительном числе катушек в ряде ЭДС должны взаимно компенсироваться, т.е. последовательное соединение катушки в ряде не приводит к потере точности по низкочастотной составляющей дефектоскопического сигнала.

Если зафиксировать состояние мультиплексора, то высокочастотное поле локализуется вдоль оси трубы в окрестности катушки возбужденного ряда подложки 7. Переключая демультиплк- сор, можно последовательно сканировать локальные участки трубы, расположенные под соответствующими катушками ряда подложки. При этом дефект модулирует напряжение как высокочастотного поля, так и низкочастотного. Локализация дефекта таким способом имеет следующие достоинства Отношение сигнал/помеха при продольном возбуждении более чем на порядок вьште, чем при радиальном возбуждении, однако при радиальном возбуждении можн о получить значительно больше информации о форме и размерах дефекта. Чтобы применить известные в радиотехнике методы фильтрации, необходимо знать некоторые априорные данные о сигнале, например определить его наличие или отсутствие. В данном случае, низкочастотная составляющая ЭДС может служить индикатором сигнала наличия дефекта. Более подробную информацию о дефекте можно получить при фильтрации высокочастотной составляющей известными, например корреляционным, методами. Таким образом, быстрое сканирование можно осуществить посредством фиксации зоны, претендующей на дефект, путем анализа низкочастотной составляющей сигнала, последовательно переключая мультиплексор, а затем локализации дефекта в поперечном направлении посредством последователь1

969234

ного переключения демультиплексора. В итоге на выходе преобразователя имеется смесь напряжений двух частот (высокой и низкой частоты f и F), с одна из которых несет информацию о дефектах, лежащих вдоль оси трубы, а другая - о дефектах, лежащих в циркулярном направлении трубы. Если напряжения частот f и F подать на виШ деоусилитель телевизионного индикатора (не показан), причем каждому напряжению присвоить определенный вес, либо определенный цвет (в случае цветного телеиндикатора), то можно

15 получить изображения, дефектов. Используя определенные алгоритмы обнаружения и индентификации дефектов.

например, меняя соотношения весо вьпс коэффициентов, либо используя оптическую фильтрацию в случае цветного изображения, можно отстроиться от определенного типа помех .

Формула изобретения

5

0

Вихретоковый преобразователь, содержащий цилиндрический диэлектрический каркас с сердечником, размещенным в несущей оси, и матрицу чувствительных элементов в виде катушек, индуктивности, расположенную концен- трично на каркасе, отличаю- ш. и и с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен

5 катушкой индуктивности, расположенной коаксиально матрице на сердечнике, мультиплексором, демультиплексо- ром и широкополосным усилителем, выполненными в виде микромодулей, расположенных внутри каркаса преобразователя на оси, а матрица вьшолнена в виде двух эластичных подложек с нанесенными на них пленками катушек индуктивности, причем катушки первой подложки соединены в каждой строке матрицы последовательно и вход каждой строки подключен к соответствующему выходу демультиплексора, а катушки второй подложки соединены в

0 каждом столбце матрицы последовательно и вьпсод каждого столбца подключен к соответствующим входам мультиплексора, выход которого подключен к входу широкополосного усилителя.

0

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии трубопроводов. Цель изобретения - повьшение точности контроля за счет увеличения помрхоустойчивос- ти преобразователя. Для этого преобразователь состоит из матрицы, выполненной в виде двух эластичных подложек 7 и 8 с нанесенным на них методом фотолитографии катушками индуктивности, накпе.еных. на каркас 2, соленоидальной катушки 6 возбуждения, мультиплексора 9, демультиплексора 10, широкополосного усилителя 4 и несущей оси 11, Напряжение низкой возбуждающей частоты поступает на катушку 3, а напряжение высокой частоты - на один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивности первой подложки 7 матрицы, при этом один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивности второй подложки 8 матрицы соединен через мультиплексор 9 и широкополосный усилитель 4 с измерительным каналом системы контроля. Преобразователь позволяет сканировать поверхность контроля в произвольной форме с дискретностью, равной размеру элемента матрицы. Высокая помехоустойчивость контроля обеспечивается за счет размещения мультиплексора, демультиплексора и усилителя непосредственно в корпусе преобразователя. Использование ц.вух частот и комбинированного возбуждения позволяет обеспечить высокую чувствительность преобразователя практически к любым типам дефектов при хорошей помехоустойчивости контроля. 2 ил. SS СЛ cfua.i

Редактор Н.Киштулинец

Составитель В.Филинов

Техред Л.Олейник Корректор С.Черни

Заказ 771/46Тираж 777 Подписное

ВНИИГШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

cfJt/f.2