Матричный вихретоковый преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01N27/90 

1

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быт использовано для определения пространственно распределенных геометри- параметров электропроводящих объектов.

Целью изобретения является повышение точности и производительности определения пространственно распределенных геометрических параметров объектов за счет измерения координа дефектов в двух взаимно перпендику- лярньпс направлениях.

На фиг. 1 представлена общая конструкция пpeoбpaзoвaтeляi на фиг.2 расположение проводников одного элемента конструкции преобразователя относительно объекта контроля; на

фиг. 3 - схема подключения преобразо- 2о будут симметрично пересекать чувствателя к измерительной схеме.

Преобразователь содержит группу возбуждающих элементов 1 в виде прямых линеек, состоящих из прямоугольных катушек, включенных последовательно-встречно, группу чувствительных элементов 2 в виде прямых линеек, состоящих из восьмеркообразных катушек, и вторую группу чувствительных элементов 3 в виде включенных последовательно-встречно протяженных прямоугольных катушек, плоскости которых перпендикулярны плоскостям восьмеркообразных натушек, а стороны соседних катушек сопряжены и совпадают с центрами последних. Чувствительные элементы 2 располагаются параллельно плоскости объекта 4 а плоскости возбуждающих катушек перпендикулярны плоскостям катушек чувствительных элементово

Преобразователь подключается в схему, содержащую последовательно соединенные генератор 5 высокой частоты и коммутатор 6 выходы которого соединены с возбуждающими элементами 1, аттенюатор 7, включенный между выходом генератора 5 и входами чувствительных элементов 2 и 3, последовательно соединенные коммутатор 8, входы которого соединены с выходами чувствительных элементов 2 и 3, амплитудный детектор 9, аналого-цифрово преобразователь (АЦП) 10, интерфейс 11 и ЭВМ 12 и блок 13 управления, выходы которого соединены со вторым входом АЦП 10 и с управляющими входами коммутаторов 6 и 8.

Устройство работает следующим образом.

В процессе контроля один из возбуждающих элементов 1 запитывается высокочастотным током через коммутатор 6 от генератора 5 высокой частоты. Возбуждаемый магнитный поток симметрично пересекает чувствительные элементы 2 и 3. При этом ЭДС, наводимые в них, взаимокомпенсируются.При отсутствии в зоне контроля .краев объекта 4, расположенного вблизи преобразователя, русла вихревых токов, наводимых в объекте 4, будут симметричны относительно общих краёв возбуждающих элементов 1. Противоположно направленные составляющие магнитного поля вихревых токов также

вительные элементы 2 и 3 и наводить в них .взаимокомпенсирующиеся ЭДС. Появление в зоне контроля одного элемента конструкции преобразовате- 25 ля края объекта 4 приводит к нарушению симметричности русел вихревых токов относительно общих краев возбуждающих элементов 1.При этом суммарное напряжение на выходе чувствительных элементов 2 будет равно

30

и.

и

ГГ1 2

1 +

напряжение

SinVCOSLjt ,

и, на выходе- чувстви35

тельных элементов 3 УЗ-

Urn,

Kjb

0

где и.

5

KS, К,

а, b 0

5

4 COStfCOS(jUt,

максимальное напряжение рассогласования на чувствительных элементах 2 и 3 соответственно j коэффициенты пропор- циональности расстояние от общего края возбуждающих элементов 1 до края объекта 4 соотв тст- венно по оси X, совпадающей с возбуждающим элементом 1, и по оси Y, совпадающей с чувствительным элементом 3;

угол поворота края объекта относительно оси Х-,

со - частота питания возбуждающих элементов; t - время.

Обработка информации с преобразователя осуществляется следующим образом.

Блок 13 управления задает режим работы коммутаторов 6 и 8 таким образом, что осуществляется последовательное подключение возбуждающих элементов 1 к генератору 5 высокой частоты, а во время подключения каждого из этих элементов последовательно подключаются ко входу амплитудного детектора 9 через коммутатор 8 выходы чувствительных элементов 2 и 3, т.е. на площади, охватываемой преобразователем, осуществляется последний сбор информации о параметрах объекта 4. При помощи аттенюатора 7 в сигнал чувствительных элементов 2 и 3 добавляется высокочастотная сос- тавляющая, амплитуда которой равна наибольшему значению напряжений рассогласования чувствительных элементо 2 и 3. В результате на выходе амплитудного детектора 9 будет сигнал, амплитуда которого изменяется в положительную и отрицательную стороны относительно среднего уровня. Аналого-цифровой преобразователь 10, в момент подключения каждого из чувствительных элементов 2 и 3. преобразует сигнал с выхода амплитудного детектора 9 в цифровой код, который через интерфейс 11 поступает в ЭВМ 1

5

5

5

и запоминается в соответствующей ячейке памяти, Б ЭВМ 12 решается, например, методом итераций, система независимых уравнений, в результате . чего определяются значения а, b и i.

Формула изобретения Матричный вихретоковый преобразователь, содержащий расположенные вдоль прямой в одной плоскости возбуждающие катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности определения пространственно распределенных геометрических параметров объектов, он снабжен двумя группами чувствительных элементов, которые выполнены в одной группе в виде расположенных в одной плоскости параллельных л-инеек из последовательно включенных воськеркообразных катушек, а в другой группе - в виде вы- тянутЕ)1х вдоль этих линеек прямоугольных катушек, плоскости которых перпендикулярны плоскостям восьмерко- образньпх катушек и проходят через их центры, возбуждающие катушки включены последовательно встречно, выпол- иены прямоугольными и объединены в группу возбуждающих элементов в виде линеек так, что стороны соседних катушек сопряжены и совпадают с центрами восьмеркообразных катушек, а плоскости возбуждающих катушек пер-.; пендикулярны плоскостям катушек чувствительных элементов.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для определения размеров и расположения пространственно- распределенных геометрических параметров электропроводящих объектов. Преобразователь позволяет повысить точность и сократить время определения места расположения краев и зна- -чительных по площади неоднородностей изделия. Работа преобразователя осуществляется путем последовательного подключения возбуждающих и чувствительных элементов к измерительной схеме. При наличии в зоне контроля . края изделия в чувствительных элементах преобразователя наводятся ЭДС рассогласования, зависящие от расположения края изделия относительно точки пересечения подключенньгх в данный момент возбуждающего и двух чувствительных элементов. Симметричное и взаимно перпендикулярное расположение возбуждающих и чувствительных элементов позволяет также определить однозначное расположение края изделия относительно оси данного возбуждающего элемента. Управление последовательным подключением элементов, запоминание и обработка информации осуществляются с помощью ЭВМ. 3 ил. (Л оо сд о сд 4

)

Преобразователь ФигЗ

Редактор Н.Егорова

Составитель В.Крапивин

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

5280/45

Тираж 776 Подписное ВНИИШ 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