Способ тепловой дефектоскопии тел вращения Советский патент 1987 года по МПК G01N25/72 

113

Изобретение относится к неразрушаю щему контролю качества материалов и изделий активным тепловым методом и может быть использовано для контроля тел сложного профиля.

Цель изобретения - упрощение процедуры контроля и реализующей его. аппаратуры.

Плотность потока, направленной на образец лучистой энергии является постоянной величиной, что позволяет упростить аппаратуру теплового дефектоскопа.

Ла чертеже изображена схема устройства для осуществления способа.

Схема содержит исследуемый образец 1, меридиональную метку 2, локальный нагреватель 3, радиометр 4, сканирующее устройство 5, генератор 6 угловой развертки, а нализатор 7 сигналов радиометра, амплитудный дискриминатор 8, интегратор 9 сигналов меридиональной метки, генератор 10 эталонных Сигналов, сумматор 11 и регулятор 12 угловой скорости.

Меридиональная метка 2 изготовлена из вещества, у которого коэффиди- енты поглощательной (и излучательной) способности значительно превышают соответствующие коэффициенты материала коэффициентов образца. Например, для пары сажа - металл отношение указанных коэффициентов составляет 3-10. Локальный нагреватель 3 создает концентрированное световое пятно на образце 1. Сканирующее устройство 5 вращает образец 1 вокруг оси симметрии и после каждого оборота сдвигает его вверх на шаг, равный приблизительно диаметру светового пятна. I

В регулятор 12 угловой емкости входят запоминающее устройство (ЗУ) разностного сигнала, считывающее устройство и усилитель постоянного тока (УПТ), питающего электродвигатель в .сканирующем устройстве 5. Перед началом сканирования верхняя кромка образца 1 устанавливается на одном уровне с радиометром 4 и локальном нагревателем 3.

Пример. При включении сканирующего устройства 5 образец 1 приходит в винтообразное движение. С осью вращения связан и генератор 6 угловой развертки, вырабатывающий дискретные сигналы напряжения (например, при помощи ступенчатого кругового потенциометра) , величина которых

88912

пропорциональна углу поворота. По сигналам развертки заполняются последовательно ячейки памяти в анализаторе 7 от сигналов, приходящих из радио5 метра 4. Амплитуды сигналов обусловлены такими факторами, как мощность локального нагревателя 3, наличие дефектов в образце и его угловая скорость, излучательная и поглощатель0 ная способность сканируемых участков. Визуализация сигналов по строкам осуществляется при помощи дисплея или самописца. Сущность предлагаемого способа заключается во взаимодействии

5 элементов 8-12 с меридиональной мет- - кой 2.

В каждой строке сканирования, когда перед датчиком радиометра 4 проходят участки образца 1, амплитудный

0 дискриминатор 8 находится в запертом состоянии, поскольку в это время ам-. плитуда сигналов радиометра ниже порога амплитудного дискриминатора 8. При этом в сумматор 11 не поступают

5 сигналы от интегратора 9 и генератора 10 эталонных сигналов, а в ЗУ регулятора 12 угловой скорости хранится информация о разностном сигнале, полученная в предьщущем цикле.

0 Элементы 8-12 функционируют в течение малого промежутка времени лС, когда в радиометр 4 попадает лучистая энергия от меридиональной метки 2 и сигнал с радиометра становится зна чительно Bfamie порога срабатывания амплитудного дискриминатора 8. В ре- зультате на выходе амплитудного ди скриминатора появляется прямоугольньш импульс длительностью At и амплитудой,

0 равной приблизительно амплитуде вы- . ходного сигнала радиометра. Этим импульсом запускается на времялс генератор 10 эталонных сигналов. Из генератора в сумматор 11 поступает сиг5 нал напряжения U, величина которого пропорциональна времени, т.е. , Интегратор 9 вырабатывает сигнал напряжения, величина которого пропорциональна произведению двух величин Q времени ut и амплитуде U сигналов, поступающих от дискриминатора 8, т.е. . В свою очередь , так как амплитуда Up пропорциональна энергии, поглощенной участком меридиоf нальной метки 2 за время ut. Поскольку ширина метки йХ одинакова вдоль , меридиана, то ut uX/coR, где со - угловая скорость, R - радиус сканирования ,

313

Следовательно, , т.е. сигнал интегратора 9 весьма чувствителен К изменению .:j и R, что облегчает задачу автоматического регулирования угловой скорости. П.О мере увеличения радиуса сканирования необходимо уменьшать угловую скорость с тем, чтобы линейная скорость иR оставалась постоянной. .

С выхода сумматора разностный сигнал поступает в ЗУ регулятора 12 угловой скорости, и эта информация хранится там в течение всей п-й строки, до прихода следующего сигнала от меридиональной метки. Для организации во время работы ЗУ используется .прямоугольный импульс с выхода амплитудного дискриминатора 8 (обнуление ЗУ - по переднему фронту импульса, запись - по заднему). Считывающее устройство передает информацию о знаке и величине разностного сигнала на вход УПТ, который устанавливает значение тока в электродвигателе, соответствующее оптимальному значению угловой скорости на данной широте сканирования. Например, если в п-й строке , а в n+1-й - AU 0, то УПТ увеличит ток в электродвигателе, поддерживая тем.самым темпе- ратуру сканируемых участков на прежнем уровне. Минимальное U „„„ и максимальное со Mawc значения угловой скорости электродвигателя должны быть

14

связаны с минимальным R

и максимальным R „д,. радиусами сканирования. Формула изобретения

5

сO0

0

5

Способ тепловой дефектоскопии тел вращения, заключающийся в осуществлении поступательно-вращательного движения контролируемого тела с последовательным прогреванием участков его поверхности от источника концентрированной лучистой энергии, при этом в процессе сканирования поддерживают постоянной плотность потока поглощаемой телом энергии, тепловое излучение, исходящее от прогретых участков контролируемого тела, преобразуют в электрический сигнал радиометра, по которому судят о содержащихся в теле дефектах, отличающийся тем, что, с целью упрощения процедуры контроля и реализующей его аппаратуры путем следящего регулирования угловой скорости сканирования, на контролируемое тело предварительно наносят меридиональную метку из вещества, с большой поглощательной способностью, S процессе сканирования электрический сигнал радиометра от меридиональной метки в каждой строке сравнивают с эталонным сигналом, и по знаку разностного сигнала корректируют угловую скорость тела для каждой последующей строки.,

Редактор А.Шандор

Составитель В.Филатова

Техред А.Кравчук Корректор Г.Решетник

Заказ 2502/36 Тираж 776Подписное

ВНИЙПИ 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

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий методом .тепловой дефектоскопии и предназначено для металлических и других изделий, обладающих низкой поглощающей способностью лучистой энергии. Целью его является упрощение процедуры контроля и реализующей его аппаратуры. На образец, движущийся винтообразно вблизи локального нагревателя и радиометра, нанесена меридиональная метка с большой поглощательной способностью, которую используют как источник информации о распределении температуры вдоль .образца. Это позволяет осуществить автоматическую подстройку угловой скорости по принципу следящего регулирования непосредственно в про- цессе сканирования и тем самым поддерживать на постоянном уровне тепловую мощность, воспринимаемую единичной площадкой тела на всех широтах сканирования. В каждой строке ска-д нирования сигнал от меридиональной метки сравнивают с эталонной величиной и полученный разностный сигнал через запоминающее устройство передают Б усилитель постоянного тока, регулирующий угловую скорость электродвигателя в сканирующем устройстве, 1 ил. S (Л