Импульсный электромагнитно-акустический дефектоскоп Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

«

f «с-Aij

О)

со о

СП

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии изделий из ферромагнитных материалов.

Целью изобретения является повышение производительности контроля и снижение потребляемой мощности за счет исключения потерь энергии на гасящем резисторе обмотки и увеличения частоты следования и длительности импульсов.

Блок-схема дефектоскопа приведена на чертеже.

Импульсный электромагнитно-акустический дефектоскоп содержит последовательно соединенные синхронизатор 1, блок 2 задержки и блок 3 обработки сигнала, блок 4 питания, выполнен ньй двухполярным, состоящим из двух электрически связанных источников

положительного и отрицательного напряжений, последовательно соединенных генератора 5 видеоимпульсoBj Ьлектронного шюча 6, вьшолненного двунаправленным и управляемым входом подключенного к выходу блока 2 задержки, преобразователь 7 с сердечником 8 и обмоткой 9, подключенной к выходу электронного ключа 6, второ

10и третий 11 электронный ключи, входами подключенные к выходам источников положительного и отрицательного напряжений блока 4 питания, управляющими входами - к второму и третьему выходам синхронизатора 1, а выходами - к входу генератора 5 видеоимпульсов.

.Дефектоскоп работает следующим образом.

Синхронизатор 1 вырабатьюает синхроимпульсы, которые поступают в блок 2 задержк-и. С двух других выходов синхронизатора 1 две.последовательности синхроимпульсов, с частотой- следования в 2 раза меньше основной и сдвинутые друг относительно друга на период основной частоты, подаются на управлякнцие входы ключей 10 и 11. Блок 4 питания состоит из двух источников - источника положительного напряжения и источника отрицательного напряжения с общей регулировкой по амплитуде в ыходных напряжений, что обеспечивает равенство амплитуд по модулю при любом положении регулятора. Через управляемые ключи 10,

11источники положительного и отри- цательного напряжения попеременно подклю(чаются к генератору 5 видеоим0

5

0

5

0

пульсов, состоящему из искусственной формирующей линии 12, вьпюлненной короткозамкнутой, и накопительного конденсатора 13..

Примем за исходный момент прихода синхроимпульса с второго выхода синхронизатора 1 на управляемьй вход второго электронного ключа 10, который при этом открьтается и заряжает накопительный конденсатор 13 положительным напряжением, амплитуда которого зависит от положения регулятора блока 4 питания. С первого выхода блока 2 задержки синхроимпульс, задержанный на время, необ7 одимое для заряда накопительного конденсатора 13, переводит первый электронный (двунаправленньй) ключ 6 в проводящее состояние и в обмотке 9 электромагнита формируется импульс тока с плоской верщиной, а в поверхностном слое контролируемого образца - импульсы магнитного поля, повторяющие форму импульса тока. Синхроимпульсы с второго выхода блока 2 задержки, задержанные на время, необходимое для заряда накопительной емкости 13, и время достижения током, протекающим по обмотке 9 электромагнита, амплитудного значения, т.е. длительности фронта Импульса тока подмагничивания, подаются на вход блока 3 обработки сигнала.

Блок обработки сигнала состоит из последовательно соединенных генератора 14 зондирующих импульсов, усилителя 15 и индикатора 16 и генератора 17 развертки, выходом подключенного к второму входу индикатора 16, причем входы генератора 14 зондирующих импульсов и генератора 17 развертки подключены к первому выходу блока 2 задержки.

Длительность плоского участка импульса тока подмагничивания определяется временем, необходимым для излучения и приема информативных сигналов. В случае, когда время прихода . эхо или прощедщего импульса заранее 0 известно, как это бывает при зеркально-теневом или теневом вариантах, целесообразно формировать отдельно импульсы магнитного поля для излучения и приема. Длительность плоского 5 участка в этом случае определяется временем, необходимым для излучения или приема сигнала.

Зондирующий импульс (радиоимпульс с частотой заполнения 0,5-5 МГц или

5

0

5

31

видеоимпульс длительностью 0,2-2 икс с выхода генератора 14 зондирующих импульсов подается на высокочастотную катушку 18 преобразователя. В результате взаимодействия наведенных в контролируемом изделии квазипосто- яиного (электромагнитом) и высокочастотного (высокочастотной катушкой) полей в контролируемом изделии возникает, импульс ультразвуковых колебаний. При наличии в изделии отражателей и тульс ультразвуковьк колебаний, отразившись от отражателя, принимается высокочастотной катушкой и подается на усилитель 15. Усиленный и продетектированный в усилителе 15 отраженный импульс подается на индикатор 16 для индикации. В это время на другой вход индикатора 16 с выхода генератора 17 развертки подается пилообразное напряжение развертки.

Формирование импульса магнитного поля происходит следующим образом. В момент прихода импульса на управляющий вход двунаправленного ключа 6, в качестве которого можно применить, например, семистор, двунаправленньй ключ открывается и формирующая линия 12 формирует в обмотке 9 электромагнита импульс тока с плоской вершиной в сердечнике 8 электромагнита создается магнитный поток, который замыкается через изделие, часть энергии, запасенной в накопительном конденсаторе 13, затрачивается при этом на намагничивание поверхностного слоя контролируемого изделия, расположенного между полюсами сердечника 8 электромагнита, оставшаяся часть энегии, которая в классической формирующей линии, нагруженной на активное сопротивление, равное волновому, ранее бесполезно рассеивалась на этом .сопротивлении, отражается от корот- козамкнутого конца линии, при этом происходит изменение фазы на U . Когда амплитуда прямого тока падает до величины, меньшей тока удержания, в семисторе начинается процесс восстановления высокого сопротивления. Обратная волна напряжения, отразившис от короткозамкнутого конца формирующей линии и распространяясь в обратном направлении, способствует более быстрому рассасыванию зарядов во внутренних областях семистора, что сокращает длительность процесса вос

становления сем- стором высокого сопротивления. При этом в структуре ceMTiCTopa возникает обратный ток и отраженная часть волны напряжен1« заряжает накопительный конденсатор 13, причем полярность заряда емкости отрицательная, С. третьего выхода синхронизатора 1 си-нхроимпульс подаQ ется на управляющий вход третьего

электронного ключа 11. Ключ 11 открывается, и происходит дозаряд накопительного конденсатора 13 до амплитудного значения. За счет рекупераg ции накопительная емкость заряжается до величины 0,2-0,4 амплитуды зарядного напряжения. Далее процесс протекает аналогично, но направление тока в формирующей линии и обмотке 9

Q электромагнита меняется на противоположное. Б результате в контролируемом изделии создается магнитное поле чередующейся полярности при наличии только одной обмотки электромаг5 нита, а за счет рекуперации части энергии в накопительньй конденсатор 13 потребляемая мощность снижается на 30-40%.

30

Формула изобретения

Импульсный электромагнитно-акустический дефектоскоп, содержащий по- следоватгльно соединенные синхронизатор, блок задаржки и блок обработ- ки сигнала, блок питания, последовательно соединенные генератор видеоимпульсов, электронный ключ и преобразователь с сердечником и обмоткой, связанной с выходом электронного ключа, отличаюш. ийся тем, что, с целью повьштения производительности контроля и снижения-потребляемой мощности, электронный ключ выполнен двунаправленным и управляемым входом подключен к втopo ry выходу блока задержки, блок питания выполнен двуполярным, состоящим из двух электрически связанных источников положительного и отрицательного

50 напряжений, дефектоскоп снабжен вторым и третьим электронными ключами, первыми входами подключенными соответственно к выходам источников положительного и отрицательного напря55 жений блока питания, управляющими входами - к второму и третьему выходам синхронизатора, а вькодами - к входу генератора видеоимпульсов.

Изобретение относится к области; неразрушающего контроля и может быть использовано для дефектоскопии изделий из ферромагнитных материалов. Целью изобретения является повышение производительности контроля и снижение потребляемой мощности за счет исключения потерь энергии на гасящем резисторе обмотки и увеличения частоты следования и длительности импульсов, для чего блок 4 питания выполнен двуполярным, состоящим из источников положительного и отрицательного напряжений, и подключен к генератору 5 видеоимпульсов через второй и третий электронные ключи 10,11, управляемые синхронизатором 1. Первый электронный ключ выполнен двунаправленным и подключен к обмотке 9 преобразователя. 1 ил. i СО