Устройство для вихретокового контроля Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

со со

фш

Изобретение относится к областисти на обмотки возбуждения ВТП 3

неразрушанлцего контроля металличес-Усиленное предварительным усилителем

ких изделий Бихретоковым методом и4 выходное напряжение ВТП 3 поступаможет найти применение в машинострое- ет на вход преобразователя 5 частоты.

10

и

еъш

и

«о

20

и

Wo , tfio . Ч-о 30

НИИ и других областях техники для целей дефектоскопии.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет компенсации напряжения, обусловленного остаточным небалансом вихретокового преобразователя (ВТП)о

На фиг.1 представлена функциональная схема предлагаемого устройстваj на фиг.2 - диаграммы напряжения, по- 15 ясняющие работу устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные задакнций генератор 1, усилитель 2 мощности, ВТП 3, предварительный усилитель 4, преобразо- ватель 5 частоты, первый синхронный детектор 6, первый ключевой элемент 7, первый полосовой фильтр 8, индика- ,тор 9, последовательно соединенные

второй синхронный детектор 10, второй 25 /° ,„° ,), ключевой элемент 11, второй полосовой фильтр 12, соединенный своим выходом с вторым входом индикатора 9. При этом вход второго синхронного детектора соединен с выходом преобразователя 5 частоты. Устройство содержит также два регулируемых источника 13 и 14 постоянного напряжения, выход первого источника 13 соединен с вто- pbtM входом первого ключевого элемента 7, а выход второго источника 14 - с вторым входом второго ключевого элемента 11, последовательно соединенные первый фазовращатель 15, первый балансный модулятор 16 и сумматор 17, последовательно соединенные второй фазовращатель 18, второй балансный модулятор 19, выход которого соединен с вторым входом сумматора 17. Устройство содержит также опорный генератор 20, выход которого соединен с входом второго фазовращателя 18, с вторым входом первого балансного модулятора 16 и управлякщими- входами второго синхронного детектора 10 и второго ключевого элемента 11. При этом управляющие входы первого синхронного детектора 6 и первого ключевого элемента 7 соединены с выходом второго фазовращателя 18.

Управляющее напряжение, поступающее на второй вход преобразователя 5 частоты, формируется в канале, включающем опорный генератор 20, фазовращателя 15 и 18, балансные модуляторы 16 и 19 и сумматор 17. Фазовращатели 15 и 18 служат для формирования фазового сдвига 1Г/2 на частотах задающего и опорного генераторов 1 и 20.

Если выходное напряжение задающего генератора 1

со8( (J, t-bq,o).

а выходное напряжение опорного генератора 20 равно

и. cos(),

амплитуды, частоты и начальные фазы напр яжений генераторов 1 и 20,

то в спектре выходного напряжения первого балансного модулятора 16 следующие составляющие:

и

35

ых

б

-и

etxx

15

и

и,о Uo

вы 10

40

|-в1п (о. - Oo)t-Kf,o-Cfo -«-sin (о, ч-СО, )t-Kf, ,

.45

где - выходное напряжение фазовращателя 15.

Соответственно в спектре второго балансного модулятора 19 присутствуют составляющие

etXKiq

ВЫХ,8

50

(co.-cOo)t+q,,-Cfj -bsin (со, +C0o)t+q, ifc .

Выходное напряжение сумматора 17, формируемое как сумма выходных напря.,,..., ч -.ипк-д-- -. балансных модуляторов 16 и 19,

Устройство работает следующим об- разом.

равно

и

и.

Ц п

и ,о Uo

1

Напряжение задающего генератора поступает через усилитель 2 мощноет на вход преобразователя 5 частоты.

Управляющее напряжение, поступающее на второй вход преобразователя 5 частоты, формируется в канале, включающем опорный генератор 20, фазовращателя 15 и 18, балансные модуляторы 16 и 19 и сумматор 17. Фазовращатели 15 и 18 служат для формирования фазового сдвига 1Г/2 на частотах задающего и опорного генераторов 1 и 20.

Если выходное напряжение задающего генератора 1

и

«о

со8( (J, t-bq,o).

20

а выходное напряжение опорного генератора 20 равно

и

и. cos(),

Wo , tfio . Ч-о 30

25 /° ,„° ,),

амплитуды, частоты и начальные фазы напр яжений генераторов 1 и 20,

то в спектре выходного напряжения первого балансного модулятора 16 следующие составляющие:

/° ,„° ,),

и

ых

б

-и

etxx

15

и

и,о Uo

вы 10

25 /° ,„° ,),

40

|-в1п (о. - Oo)t-Kf,o-Cfo -«-sin (о, ч-СО, )t-Kf, ,

.45

где - выходное напряжение фазовращателя 15.

Соответственно в спектре второго балансного модулятора 19 присутствуют составляющие

25 /° ,„° ,),

etXKiq

ВЫХ,8

50

-cOo)t+q,,-Cfj -bsin ifc .

равно

и

(ыи ,

и.

Ц п

6Ы)Ч9

sin (Q, +cojt+q ,o + .

и ,о Uo

честве

3 13797174

Это напряжение используется в ка- цdt-ii o/-.) ,n Г

flbl -, -OSV-f,/, ТГ

тве опорного для преобразователя . L 2

Изобретение относится к области неразрушающего контроля металлических изделий вихретоковым методом. Целью изобретения является повышение точности контроля. В выходном сигнале преобразователя 5 частоты присутствуют высшие гармоники. Это напряжение поступает на входы синхронных детекторов 6 и 10, на выходах которых вьщеляются постоянные составляющие сигнала, поступающие на первые входы ключевых элементов 7, 11, на вторые входы которых поступает напряжение с выходов регулируемых источников 13, 14 постоянного напряжения. Выходные напряжения ключевых элементов 7, 11 формируются в результате коммутации входных напряжений, и их можно рассматривать как сумму двух последовательностей импульсов, сдвинутых на Т/2 с амплитудой импульсов, определяемой уровнем входных напряжений, где Т - период коммутации. Полосовые фильтры 8, 12 вьщеляют постоянные составляющие выходных сигналов элементов 7, 11, которые обусловлены остаточным небалансом вихрёто- кового преобразователя. Регулируя напряжения источников 13 и 14, добиваются компенсации этого напряжения. 2 ил. с S (Л

5 частоты. Если усиленное предвари- 2 чг- sin(n to,, t)

тельным усилителем 4 выходное напря- с 2.- п J

жение ВТП 3 равно г . и-: . , ч-,

ITГТЧ ТТ-1 2 SlnCnCJot)

I Bbot Ugb, 2 1г 2- ;;

b.(0, ), L n,...S J

TO в выходном напряжении преобразо- tO При этом суммарный сигнал на вы- вателя частоты 5 присутствуют следу- ходе первого ключевого элемента 7 ющие составляющие:имеет следующие составляющие:

выч .)U,oUo и,, (Z)U,,.,, (1)+и,,„ (2) .sin(U. -Ko,)t + Q..,-btf, U.cos(cp,o-Cj,) -и ивь..„ ,

К,и. sin(co.t-C,..c,...c,)..соя(г„-ср,)-и,

H-sin (20. -bojt4-(|), + q),o+q)| ,

-гто V ° оВьщеляя полосовым фильтром 8 перlAt; Л- ./ t

вую гармонику (, получаем

Это напряжение поступает на входi г.

первого синхронного детектора 6, на25 т ь1х, J управляющий вход которого поступает выходное напряжение второго фазовра- „;„,л

к sin Ufl L

щателя 18. При этом на выходе первого

синхронного детектора из спектраВеличина U|COs(cf,-Cf,) определяет

J. рпостоянную составляющую, обусловлен-

Ugj,, I cos(tf,3 -cf|)-cos(2 too t- ную остаточным Н(ебалансом ВТП 3. Регулируя , , можно добиться ком, ,,. о N /о ,. X пенсации этого напряжения. -и,..+2q),)(2Q, t+CP...+to,)-.

° о Аналогично напряжение на выходе

Г/„ „ ч , о п1 полосового фильтра 12 -cos I (2со, )„ )t+Cf.+tf,o+2cf J ,35

2 Г . вьщеляется постоянная составляющая бы и -я- .

вЬ,.б„осг ( fo-4 .)-UebU.J COS СОо t.

40

Постоянная составляющая U sin(cf - и поступает на вход первого ключевого ., обусловленная остаточном неэлемента 7.- пт-тт

балансом ВТП 3, компенсируется выходным напряжением источника 14. При

„ Кс ...с изменении выходного напряжения ВТП 3

Принимаем - 1, что не влияет на 2изменяются и напряжения на выходе

качественные результаты. На второйполосовых фильтров 8 и 12, характевход ключевого элемента 7 поступаетризуя изменение , и ,,,

выходное напряжение источника 13 по-Эти напряжения поступают в индикатор стоянного напряжения. Выходное напря- - 9, в котором определяются модуль и

жение первого ключевого элемента 7фаза полезного сигнала. , формируется в результате коммутации

входных напряжений, его можно рас-Формула изобретения сматривать как сумму двух последовательностей импульсов, сдвинутых на Устройство для вихретокового конТ„троля, содержащее последовательно

-;: С амплитудой имггульсов, определя2 , .- f-, соединенные задающий генератор, усиемых уровнем входных напряжений, где литель мощности, вихретоковьш преоб- Т - период коммутации,разователь, предварительньш усилитель

и преобразователь частоты, последовательно соединенные первый фазовращатель, вход которого подключен к выходу задающего генератора, первый балансный модулятор и сумматор, последовательно соединенные опорный генератор, второй фазовращатель и второй балансный модулятор, второй вход которого подключен к выходу за- Дающего генератора, а его выход - к второму входу сумматора, выход которого подключен к второму входу преобразователя частоты, а второй вход первого балансного модулятора подклю чен к выходу опорного генератора, отличающееся тем, что.

%rW

с целью повышения точности контроля, оно снабжено двумя синхронными детекторами, первые входы которых подключены к выходу преобразователя частоты, двумя полосовыми фильтрами, входы которых подключены к выходам детекторов через ключевые элементы, а их выходы - к индикатору, и двумя регулируемыми источниками постоянного напряжения, выходы которых соединены соответственно с вторыми входами ключевых элементов, управляющие входы которых и вторые входы синхронных детекторов подключены соответственно к выходам первого фазовращателя и опорного генератора.