Вихретоковый способ контроля параметров немагнитного слоя и зазора Советский патент 1988 года по МПК G01B7/06 G01N27/90 

: Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем кон- роле качества изделий.

Цель изобретения - повьцление точности контроля путем определения характерной точки, как точки совпадения двух сигналов или точки пересечения двух амплитудно-фазовых зависимостей. ; На фиг. 1 изображена структурная схема одного из вариантов устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - нормированные по частоте И зазору амплитуда А, на по- лученной зависимости и измеренная амплитуда А сигнала от изменений фазы If, как функции частоты сигнала.

Устройство дпя осуществления предлагаемого способа содержит последова- тельно соединенные генератор 1 регу- Iлируемой чacтoты вихретоковый преоб- Iразователь 2, измерительный блок 3, второй вход которого подключен к выходу генератора 1, блок 4 обработки параметров сигнала, два других входа которого подключены соответственно к частотному и фазовому выходам измерительного блока 3, второй измерительный блок 5,, два других входа KOTO рого соединены соответственно с фазовым и частотным выходами измерительного блока 3, а четвертый вход - с выходом запоминающего блока 6, включенного по входу с фазовым выходом измерительного блока 3, и второй блок 7 обработки параметров сигнала , два других входа которого подключены соответственно к частотному и фазовому выходам второго измерительного блока 5. Второй выход блока 4 обработки и оба выхода блока 7 обработки являются вьпсодами устройства в целом.

Способ основан на наличии счет- .ного множества точек совпадения (пересечения) нормированных по частоте и зазору амплитудно-фазовой зависимости системы преобразователь-контро лируемый слой с амплитудно-фазовой зависимостью системы преобразователь - злектропроводящее немагнитное изделие толщиной t ее.

Способ осуществляют следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 2 размещают в зоне контроля. С помощью генератора 1 регули уют частоту тока возбуждения преобразователя 2 в диапазоне, обеспечивающем проникновени

5

О5

0 5 Q

0

5

0

электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной или большей толщине слоя. После этого выходной сигнал преобразователя 2 поступает на вход измерительного блока 3, на второй вход которого . с выхода генератора 1 одновременно поступает опорньй сигнал. С помощью блока 3 измеряют параметры (амплитуду А,, фазу м и частоту ы,) вносимого в преобразователь 2 сигнала. Затем напряжения, пропорциональные измеренным параметрам А,, cf и w, сигнала, поступают на соответствующие входы блока 4 обработки. В блоке 4 измеряются параметры сигнала на максимальной частоте, обрабатываются по известному алгоритму и по результатам обработки вьщеляются напряжение U(h), пропорциональное зазору h между преобразователем 2 и контролируемым слоем. Кроме того, в блоке 4 осуществляется операция нормирования измеренной амплитуды А, сигнала по частоте и сигнала и зазору h, т.е. выделяется сигнал А. При этом сигнал А действует на первом выходе блока 4 обработки, а сигнал U(h) - на втором выходе блока 4, являющимся одновременно выходом устройства в целом.

Экспериментальным или расчетным путем определяют также зависимость нормированной по частоте зазору h амплитуду А а от фазы ip , вносимого в преобразователь 2 электропроводящим немагнитным слоем толщиной, много больщей глубины проникновения в него электромагнитного поля. Вводят полученную зависимость.в запоминающий блок 6. Затем напряжения, пропорциональные фазе if и частоте и,, с выхода измерительного блока 3 и напряжение, пропорциональное пронормированной амплитуде А, с выхода блока 4 обработки поступают на входы второго измерительного блока 5, на четвертый блок которого с выхода запоминающего блока 6 поступает напряжение, пропорциональное пронормированной амплитуде А на полученной зависимости (фиг. 2). При этом вход запоминающего блока 6 является одновременно фазовым выходом блока 3.

Во втором измерительном блоке 5 при измеренной фазе i сигнала преобразователя 2 сравниваются пронормированная амплитуда А на полученной зависимости и измеренная амплитуда А (фиг. 2) и при условии их совпадения фиксируют параметры (А, Уо и tjjj сигнала преобразователя 2. После этого напряжения, пропорциональные АО , (/ и сУд, поступают на входы второго блока 7 обработки, В блоке 7 осуществляется обработка параметров о Wo сигнала, например, по соответствующим алгоритмам:

М (/з)1п(А 4-Ci)j/{4 + C2),

где ( ;

R - эквивалентный радиус ВТП; „ - магнитная постоянная;

A AO/AM-IOO;

А1У4 - максимальная вносимая в ВТП

амплитуда сигнала, соответст вующая минимально возможному при контроле значению зазора h и С,5 и ,6 (при H h/RetO,l;

3,0 и бГО,625; а также

(,(ir

где Cj(2-2,5)-n;

,2,3,....

C-J устанавливают при градуировке на заданные диапазоны вариаций и, d и t по минимальной погрешности. При этом на выходе блока 7 действуют сиг- налы и(б) и U(t), пропорциональньш соответственно только удельной электрической проводимости & и толщине t слоя.

Дополнительное повышение точности контроля параметров слоя достигается тем, что из множества фиксируемых в блоке 5 параметров сигналов, соответствующих совпадающим (точки/О и С на фиг. 2) значениям пронормированных амплитуд, для последующей обработки в блоке 7 выбирают параметры сигнала, измеренные на минимальной частоте, т.е. в точке 0. (А, ifj, и WQ), в окрестности которой различие.() пронормированных амплитуд на смежных фазах (частотах) больше, нежели, например, в точке С, При этом Cj выбирают равным 2-2,5; а .

Формула изобретения

1.Вихретоковый способ контроля параметров немагнитного слоя и зазора, заключающийся в том, что преобразователь размещают в зоне контроля, изменяют частоту тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей толщины слоя до величины, равной или большей толщины слоя, измеряют амплитуду вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вариаций частоты, измеряют амплитуду, фазу и частоту вносимого в преобразователь сигнала в характерной точке, по результатам обработки измеренных фазы и нормированной.по частоте амплитуды определяют удельную электрическую проводимость слоя, а по результатам обработки измеренной частоты и найденного значения удельной электрической проводимости определяют толщину слоя, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности контроля, предварительно измеряют на максимальной частоте амплитуду и фазу вносимого в преобразователь сигнала, по результатам обработки фазы и нормированной по частоте амплитуды определяют зазор, изменяют частоту в выбранном диапазоне, определяют зависимость нормированной по частоте и зазору амплитуды от фазы сигнала, вносимого в преобразователь электропроводящим немагнитным слоем, толщиной много большей глубины проникновения в него электромагнитного поля, затем измеряют также частоту и фазу сигнала, вносимого в преобразователь контролируемым слоем, сравнивают пронормированные по частоте и зазору измеренную амплитуду и амплитуду на полученной- зависимости при одном и том

же значении фазы сигнала, и определяют характерную точку по их совпадению.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что из множества фиксируемых параметров сигналов,соответствующих совпадающим значениям пронормированных амплитуд, дня последующей обработки выбирают параметры сигнала на минимальной частоте.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может йайти применение в неразрзтаающем контроле качества изделий вихретоковым, ультразвуковым, индукционным и др. методами, а также в акустике, экранировании РЭА, индукционной воздушной и наземной электроразведке полезных ископаемых и т.п. Целью изобретения является повьшение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем размещение вихретокового преобразователя в зоне контроля, изменяют частоту тока возбуждения преобразователя, обеспечивая проникновение электромагнитного поля на глубину от нескольких долей до величины, равной ипи большей толщине слоя, и измеряют амплитуду вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне вари- аций частоты. Параметры слоя определяют по результатам обработки параметров сигнала, измеренньпс в характерной точке, измеряют также частоту и фазу вносимого в преобразователь сигнала во всем диапазоне их ва- риаций по результатам обработки параметров сигнала, измеренных на максимальной частоте. Определяют зазор между преобразователем и слоен, затем нормируют измеренную амплитуду сигнала по частоте и зазору, определяют также зависимость нормированной по частоте и зазору амплитуды от фазы сигнала, вносимого в преобразова тель электропроводящим немагнитным слоем толщиной, много большей глубины проникновения электромагнитного поля. Сравнивают пронормированные по частоте и зазору амплитуду на полученной зависимости и измеренную амплитуду сигнала при одном и том же значении фазы сигнала и фиксируют параметры сигнала при совпадении пронормированных амплитуд. При этом наиболее оптимальным является решение, в котором из множества фиксиру емых параметров сигналов, соответствующих совпадающим значениям пронор- мированных амплитуд, для последующей обработки выбирают параметры сиг- нала на минимальной.частоте. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (/ С

X ./.

9ti

92

90

в6

ве

х

в«

TS

те

.

Фи&. i

V

ei У2 У

Ри&. г

67 , ерад.