Способ вихретокового контроля материалов и изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

со. о о оо

1Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при создании аппаратуры с вихретоковыми преобразователями (ВТП для обнаружения металлических предметов, толщинометрии, структуроско- пии и дефектоскопии материалов и изделий в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение чувствительности контроля за счет увеличения изменений параметров -сигнала вихретокового преобразователя, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля.

На чертеже приведены эпюры напряжений на выходе генератора с ВТП при отсутствии и наличии металлического объекта.

Сущность способа заключается в следующем.

При периодическом возбуждении

j потерь от вихревых токов в объекте контроля, приводит к изменению частоты, фазы, постоянной времени и длительности процесса затухания сигнала, а также мгновенны значений напряжения в выбранные моменты времени, средних значений напряжений выбранных участков переход ного процесса, отношения амплитуд

генератора с ВТП, включенным в часто- тозадающий колебательный контур, рм- „ выбранных полуволн затухающих коле- пульсами тока (см. чертеж, эпюра а) , аний (см. чертеж, эпюры в,г), а также лри условии предварительного задания недовозбужденного режима работы генератора, близкого к критическому (генератор работает в режиме усилителя с положительной обратной связью - умножителя добротности), на выходе генератора возникают экспоненциально затухающие синусоидальные

30

Увеличение длительности процесса затухания колебаний в контуре с ВТП при высоких начальных значениях доб ротности позволяет получить высокую чувствительность измерительной системы . .

Так, если в устройстве, реализую щем способ вихретокового контроля, измерения производить на поздних ст

колебания на частоте резонанса контура с ВТП (см. чертеж, эпюра б).

Огибающая выходного сигнала генератора при отсутствии металлического объекта описывается выражением

f(t)U,

-u;,.t/26,

..«,

(1)

где Up - начальное значение ампли-

туды сигналов;

0 - коэффициент затухания сигнала ; t - текущее значение времени

измерения (за начало отсчета берется момент времени );

21i f - частота свободных колебаний ;

Q 3 - эквивалентная добротность колебательной системы;

- эквивалентное активное сопротивление контура с учетом сопротивления (-R), вносимого цепью обратной связи генератора;

L - индуктивность контура с

ВТП.

При этом мгновенное значение сигнала на выходе генератора описывается выражением

-Wee /263

и(с)и„ е - cos(u.i- -t)

и„е со5(ы„ t). (2)

Анализ выражений (1) и (2) показывает, что изменение комплексного сопротивления контура ,+jwLg при внесении активных - R... и реактивных - wL.

8Н

j потерь от вихревых токов в объекте контроля, приводит к изменению частоты, фазы, постоянной времени и длительности процесса затухания сигнала, а также мгновенных значений напряжения в выбранные моменты времени, средних значений напряжений выбранных участков переходного процесса, отношения амплитуд

выбранных полуволн затухающих коле- аний (см. чертеж, эпюры в,г),

выбранных полуволн затухающих коле- аний (см. чертеж, эпюры в,г),

0

Увеличение длительности процесса затухания колебаний в контуре с ВТП при высоких начальных значениях добротности позволяет получить высокую чувствительность измерительной системы . .

Так, если в устройстве, реализующем способ вихретокового контроля, измерения производить на поздних ста5 диях процесса затухания колебаний, т.е. в момент t(cM. чертеж), соответствующий п-му периоду колебаний (п 100-1000), то будет иметь место п-кратное увеличение изменений ампли0 туды лА.п - ЛА , и фазы л - л (, сигнала по сравнению с начальным периодом колебаний (). Эпюры 8 ,i, приведенные на чертеже, соответствуют изменению параметров затухающего

5 сигнала при внесении в поле ВТП

неферромагнитного (НФМ) и ферромагнитного (ФМ) металлических объектов. В случае невысоких начальных значений добротности компенсация потерь

0 в контуре с ВТП осуществляется изменением режимных параметров генератора, представляющего собой четырехполюсник с отрицательным сопротивлением, регулируемым в широких преде5 лах (от десятков ом до десятков ки- лоом).

Использование гибко перестраиваемой системы возбуждения сигнала ВТП обеспечивает большую длительность

том, что вихретоковый преобразователь включают в колебательный контур автогенератора, обеспечивают режим прерывистой генерации, устанавливают преобразователь в зоне контроля и ре- гистрир тот изменение параметров зату- хаюишх колебаний, по которым определяют характеристики объекта контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, режим прерывистой генерации обеспечивают заданием невоз- бужде.нного режима работы автогенераПри использовании нескольких пери-15 тора и его последующим возбуждением

периодически повторяющимися импульсами, период повторения которых превышает время затухания собственных колебаний, а регистрацию изменений 20 параметров затухающих колебаний прозатухания колебаний независимо от условий контроля и возможности компенсации потерь в контуре с ВТП, Способ вихретокового контроля обеспечивает значительное повьппение чувствительности контроля при простой схемной реализации. Кроме того, к достоинствам предлагаемого способа относятся временная привязка регистрируе- IQ мого затухающего сигнала к тактовым (запускающим) импульсам и удобство стыковки с ЭВМ,

одически коммутируемых контуров, настроенных на разные частоты, можно вести одновременный контроль нескольких параметров материалов и изделий.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в металлоискате- лях, толщиномерах, структуроскопах и дефектоскопах. Цель изобретения .- повышение чувствительности контроля за счет усиления изменений параметров сигнала вихретокового преобразователя, вызванных изменением электрофизических параметров объекта конт- роля. В способе используется вклю-: чение преобразователя в колебательный контур автогенератора и недовоз- бужденный режим работы автогенератора. При размещении преобразователя в зоне контроля и поступлении на автогенератор периодических импульсов, период повторения которых пре- . вышает время затухания собственных колебаний, возникают периодические затухающие колебания. Регистрацию параметров .затухающих колебаний производят с задержкой на п периодов зтих колебаний по отношению к моменту окончания действия импульсов возбуждения. Это позволяет увеличить в п раз приращения амплитуды и фазы колебаний, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля, а тем сам)1м повысить чувствительность контроля. о (б (Л

Формула изо-бретения

Способ вихретокового контроля материалов и изделий, заключающийся в

изводят с задержкой на п периодов этих колебаний по отношению к моменту окончания действия импульсов возбуждения ,

L

t

t t Uo-e- -casm-t t