Устройство для двухчастотной вихретоковой дефектоскопии металлических изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

со ел

Устройство относится к неразрушающему контролю металлических изделий вихретоковым методом и может быть использовано для дефектоскопии в раз- /личных областях техники.

Целью изобретения является повьше- ние точности контроля в широком диапазоне частот возбуждающих сигналов за счет устранения в опорном напряжеНИИ составляющих, приводящих к искажению информационного сигнала.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 низкой частоты, соединенные последовательно генератор 2 высокой частоты, фазовращатель. 3, делит.ели 4 напряже- ния, первый сумматор 5, второй вход которого соединен с выходом генерато- ра 1 низкой частоты, вихретоковый преобразователь 6, усилитель 7, первый з ножитель 8, полосовой фильтр 9 и индикатор 10, третий генератор 11, причем все три генератора 1, 2 и 11 выполнены с вторыми квадратурными выходами, подключенные к выходу третьего генератора 11 последовательно соединенные умножитель 12, второй вход которого соединен с квадратурным выходом генератора 2 высокой частоты, третий 13 и второй 14 сумматоры, выход которого соединен с вторым входом первого умножителя 8, умножитель 15, входы которого соединены с выходом генератора 2 высокой частоты и квадратурным выходом третьего генератора 11, выход второго умножителя сое

динен с вторым входом третьего сумматора 13, соединенные последовательно четвертый умножитель 16, входы которого соединены с выходом генератора 1 низкой частоты и квадратурньм выходом третьего генератора 11, и четвертый сумматор 17, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 14, пятый умножитель 18, входы которого соединены с выходом третьего генератора 11 и квадратурным выходом генератора 1 низкой частоты, а выход пятого умножителя 18 соединен с вторым входом четвертого сумматора 17.

i Устройство работает следзпощим образом.

Напряжения с прямых выходов генераторов 1 низкой (и ,(jCos( +4,)) и 2 высокой ( cos (uJ|,t + tf,) частот формируют в сумматоре 5 двухчастотное напряжение возбуждения, поступающее на вход вихретокового преобразователя 6. Его выходное напряжение, усиленное усилителем 7, поступает на вход первого умножителя 8. Опорное напряжение, поступающее на его второй вход, формируется в канале, включающем третий генератор 11, умножители 12, 15, 16 и 18 и сумматоры 13, 14 и 17. На входы умножителя 15 поступают напряжения с прямого выхода генератора 2 высокой частоты () t) и квадратурного выхода третьего генератора 11 (Uj sinuijt), формируя в спектре выходного напряжения умножителя 15 следующие-составляющие:

Изобретение относится к оборудованию для неразрушающего контроля металлических изделий вихретоковым методом и может быть использовано в авиации, машиностроении и других областях техники с целью дефектоскопии. Изобретение позволяет повысить точность контроля за счет уменьшения искажений информационного сигнала и расширить диапазон глубин контроля за счет снижения зависимости величины искажений от частоты возбуждающих полей и возможности расширить поэтому диапазон рабочих частот задающих генераторов. Достижение цели изобретения обеспечено тем, что устройство дополнительно снабжено двумя сумматорами и тремя умножителями, а содержащиеся в устройстве задающие генераторы вьтолнены с вторыми квадратурными выходами. Сформированный с помснцью этих элементов опорный сигнал после перемножения с сигналом вихре- токового преобразователя содержит сое составляюпще с частотой и), не зависящие от частот задающих генераторов. После вьщеления полосовым фильтром эти составляющие образуют информационный сигнал, поступающий на индикатор установки. 1 ил. с (Л

Ueb,xi5 ) - sinCu)2-4)t. (1)

На входы умножителя 12 постуцают напряжения с квадратурного вькода генератора 2 высокой частоты и прямого д5

и

0Ь1Х

, Tj,sinoO,jt-U3 cosu)t ()o)t + sin(cO,2-oC,)t, (2)

Суммирование выходных напряжений (1) и (2) в сумматоре 13 дает напряжение

ebixiu

и

еы;( -«4

UaoUso

sin(u),,j+ )t.

(3)

которое поступает сумматора 14.

на один из входов

выхода третьего генератора 11. При этом в спектре выходного напряжения умножителя 12 получаем

На входы умножителя 16 поступают напряжения с прямого выхода генератора 1 низкой частоты и квадратурного выхода третьего генератора 11, а на входы умножителя 18 - напряжения с квадратурного выхода генератора 1 низкой частоты и прямого выхода третьего генератора 11. Соответственно этому в спектре выходных напряжений этих умножителей формируются составляющие :

8ЫХ 16

и

10

31413514

cosa)t-U sincJ t (oj +u),j )t - sin(aj/-u3 ) t

U0MK18 U,sino),t. Ug coscJ t -i-°2- - sin(u)+uЗJt + sin(o), -cOjt i.

При этом на выходе сумматора формируется напряжение

и,

и

ВЫХ17

и

вЫХ1С

1S

.rU,U,,sin(cO,+ u))t, поступающее на второй вход сумматои.

pa 14. Выходное напряжение этого сум- . + sin( и) + u))t sin((u, +

матора

bixi4 вЫХ1э

и.

15

otU,,

JblX 17

sin(«}- + iO)t +

+ + Ajj ) t + Ч, ) S in ( ( 1 - - -u))t +Ч) + U,;,sin((2u32+c3o)t + Ч а) - sin( + ify) + и, « X sini((2tO,+u))t + Ч) - sin(-u)t + ) } + U,ilsin((uJi+ ui + t4,)t + + f,J) - sin((LJ,j, -u) -uijt +4-,;)

- и sin(oJ +o)t.

Выбирая U получаем, что опорное напряжение, поступающее на вход первого умножителя, равно

иизо-и,о Ч,п.

и

25

8ЫХ-14 ом

и sin(u).j + u)t+sin(u)+u))t3. мационный сигнал, т.е.

вь-хэ KgtU sinCiJ t - Vf) + U sinCcO t , (8)

30

где Kg- коэффициент передачи полосового фильтра 6,

Это напряжение поступает на вход индикатора 10,

Формула изоб1/етения35

что, с целью повьшения роля в широком диапазо буждающих сигналов, он диненными последовател умножителем, вход кото с выходом третьего ген тьим сумматором, второ соединен с выходом вто ля, а его выход - с вх сумматора, соединенным тельно четвертым умнож которого соединен с вы ра низкой частоты, и ч тором, выход которого рым входом второго сум умножителем, вход кото с выходом третьего ген выход - с вторым входо сумматора, а генератор ты, высокой частоты и тор выполнены с вторым выходами, которые подк ственно к второму вхо жителя, второму входу жителя и вторым входам вертого умножителей.

Устройство для двухчастотной вих- ретоковой дефектоскопии металлических иэделий, содержащее генератор низкой частоты, синхронизированный с ним генератор высокой частоты, подключенные к нему последовательно соединен- ные фазовращатель, делитель напряжения, первый сумматор, соединенный вторым входом с генератором низкой частоты, вихретоковый преобразователь, усилитель, первый умножитель, полосовой фильтр и индикатор, второй умножитель, вход которого соединен с выходом генератора высокой частоты, второй сумматор, вьпсод которого соединен с вторым входом первого умножителя, и третий генератор, синхрони- зированньй с генератором высокой частоты, отличающееся тем, 55

Если

и вь.хт и cos (u)t + if ) + U,jcos (u)t + tf.j), TO в спектре выходного напряжения умножителя 8 присутствуют составляющие:

С и, cos (и) t + Ч- ) + и X X cosCuJ t + 4,)( )t +

и.

+ sin( и) + u))t sin((u, +

+ + Ajj ) t + Ч, ) S in ( ( 1 - - -u))t +Ч) + U,;,sin((2u32+c3o)t + + Ч а) - sin( + ify) + и, « X sini((2tO,+u))t + Ч) - sin(-u)t + + ) } + U,ilsin((uJi+ ui + t4,)t + + f,J) - sin((LJ,j, -u) -uijt +4-,;).

Из этого спектра полосовьм фильтром 9 вьщеляются составлякщие с частотой (А) , представляющие собой информационный сигнал, т.е.

что, с целью повьшения точности контроля в широком диапазоне частот возбуждающих сигналов, оно снабжено соединенными последовательно третьим умножителем, вход которого соединен с выходом третьего генератора, и третьим сумматором, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, а его выход - с входом второго сумматора, соединенными последовательно четвертым умножителем, вход которого соединен с выходом генерато- ра низкой частоты, и четвертым сумматором, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, пятым умножителем, вход которого соединен с выходом третьего генератора, его выход - с вторым входом четвертого сумматора, а генераторы низкой частоты, высокой частоты и третий генератор выполнены с вторыми квадратурными выходами, которые подключены соответственно к второму входу пятого умножителя, второму входу третьего умножителя и вторым входам второго и четвертого умножителей.

10

f

i

irj

Ю

о

о

QkCM

IT

(о

CM

CO

cr: