Электромагнитное устройство для неразрушающего контроля Советский патент 1989 года по МПК G01N27/90 

Фиг.1

Изобретение относится к неразрушающему контролю электромагнитным методом и может быть использовано для контроля параметров изделий в динамических условиях, например, продольных и поперечных перемещений лопаток ротора и др.

Цель изобретения - повышение информативности за счет увеличения числа контролируемых параметров и точности контроля за счет отстройки результатов контроля от влияния изменения зазора между дополнительными обмотками и объектом контроля.

На фиг. 1 изображена структурная схема электромагнитного устройства; на фиг. 2 - объект контроля и обмотки; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Электромагнитное устройство для неразрушающего контроля содержит первый колебательный контур 1 с включенным в него вихретоковым преобразователем (полесоздающая обмотка 2), соединенный с первым колебательным кон туром 1 .через резистор 3 второй колебательный контур 4, последовательно соединенные усилитель 5, соединенный с вторым колебательным контуром 4 s и нелинейный четырехполюсник 6, подключенный к первому колебательному контуру 1, первую и вторую дополнительные обмотки 7 и 8, индуктивно связанные с полесоздающей обмоткой 2 преобразователя, последовательно соединенные первый амплитудный детектор 9, первый компенсатор 10, первый масштабный усилитель 11, первый вы- читатель 12, второй масштабный усилитель 13, третий масштабный усилитель 14, второй вычитатель 15, четвертый масштабный усилитель 16, делитель 17 и пятый масштабный усилитель 18,) а также последовательно соединенные второй амплитудный детектор 19, подключенный к первой дополнительной обмотке 7, второй компенсатор 20 и сумматор 21, выход которого подключен к вторым входам первого и второго вычитателей 12 и 15, и последовательно соединенные третий амплитудный детектор 22, подключенный к второй дополнительной обмотке, третий компенсатор 23 и третий вычитатель 24, выход которого подключен к второму входу делителя 17, выходы компенсаторов 20 и 23 подключены соответственно к

0

5

вторым входам третьего вычитателя 24 и сумматора 21, а выходы второго, четвертого и пятого масштабных усилителей 13, 16 и 18 подключены к индикатору (не показан).

Устройство работает следующим образом

Нелинейный четырехполюсник 6, колебательные контуры 1, 4 и резистор 3 образуют цепь положительной обратной связи, охватывающей усилитель 5, Напряжение автоколебаний усилителя 5 поступает в вихретоковый преобразователь (пылесоздающая обмотка 2) первого колебательного контура 1. Напряжение U, с выхода усилителя 5 зависит от расстояния h (фиг. 2) между обмотками 7, 8 и объектом 25 контроля с размером а. При 1/2 а/2 + X, где 1 - длина обмотки 2, X - перемещение контролируемого объекта 25 параллельно плоскости обмотки 2 вихре- токового преобразователя, напряжение U,, можно выразить следующим образом:

и, иЈ

+ К„Ь + К14-а ,

где U01 - начальное напряжение с усилителя 5; К и К,, - чувствительи

VI

ность автогенератора к изменению расстояния h и размера а объекта 25.

В качестве дополнительных катушек 7 и 8 рекомендуется использовать конструкцию в виде двух симметрично размещенных треугольных обмоток (фиг. 3}; которые обеспечивают линейную зависимость изменения напряжения от перемещения X объекта 25.

В этом случае напряжение, снимаемое с обмоток 7 и 8 равно

U, и„, +К,, h+K,,- а+К,

ах

45

U3 U03 +K1} h+K

гз

а+К33 -ах,

где U2, U3 - напряжение соответственно на обмотке 7 и обмотке 8.

Из приведенных выражений следует, что расстояние h между вихретоковым преобразователем и контролируемой поверхностью объекта 25 равно

h KA(U2 + U3 - U, К2)

где К 4 и Кг - постоянные коэффициен- , ты, определяемые из совместного решения приведенных уравнений. Размер а контролируемого объекта 25 равен

а

2 К

(U, + U, - 2 К„, h).

22

Тогда величина перемещения определяется выражением

1

2 К

(U, - UJ

23

Продетектированные детекторами 9, 19 и 22 напряжения подаются на компенсаторы 10, 20 и 23, где компенсируются начальные напряжения Ц

Ц

05

Напряжение с компенсатора

01

подается через масштабный усилитель И с коэффициентом усиления, равным К2, на первый вход вычитателя 12, на второй вход которого подается сумма напряжений U2 + U3 с сумматора 21. Напряжение с вычитателя 12, усиленное масштабным усилителем 13 с коэффициентом усиления, равным К, определяет расстояние h до объекта 25. Напряжение с сумматора 21 подается также на второй вход второго вычитателя 15, на первый вход которого подается напряжение с масштабного усилителя 13, усиленное масштабным усилителем 14 с коэффициентом, равным 2 К . Напря15{Отличающе еся тем, что, с целью повышения информативности и точности контроля, оно снабжено второй дополнительной обмоткой, индуктивно связанной с обмоткой преобразо20 вателя, последовательно соединенными первым компенсатором, подключенным к выходу первого амплитудного детектора, первым масштабным усилителем, первым вычитателем, вторым масштабным усили25 телем, третьим масштабным усилителем, вторым вычитателем, четвертым масштабным усилителем, делителем и пятым масштабным усилителем, последовательно соединенным вторым амплитудным

жение с вычитателя 15, усиленное мае- 30 детектором, подключенным к первой до- штабным усилителем 16 с коэффициентом,полнительной обмотке, вторым компенравным 1/2 К23 , поступает на первый вход делителя 17. Разность напряжений U - U3 , снимаемая с вычитателя 24, подается на второй вход делителя 17, где делится на напряжение, снижаемое с масштабного усилителя 16 и усиленное усилителем 18, определяет величину отклонения Х0

Изобретение позволяет одновременно измерять, перемещение объекта 25 в двух плоскостях и его размер. Формула изобретения

Электромагнитное устройство для неразрушающего контроля, содержащее

сатором и сумматором, выход которого подключен к вторым входам первого и второго вычитателей, и последователь-,g но соединенными третьим амплитудным детектором, подключенным к второй дополнительной обмотке, третьим компенсатором и третьим вычитателем, выход которого подключен к второму вхо40 ДУ делителя, выходы второго и третьего компенсаторов подключены соответственно к вторым входам -третьего вычитателя и сумматора, а выходы второго, четвертого и пятого масштабных

45 усилителей подключены к индикатору.

833496

первый колебательный контур с включенным в него вихретоковым преобразова-, телем, соединенный с первым колебательным контуром через резистор второй колебательный контур, последовательно соединенные усилитель, соединенный с вторым колебательным контуром, и нелинейный четырехполюсник,

Ю подключенный к первому колебательному контуру, соединенный с входом усилителя .амплитудный детектор, индикатор и дополнительную обмотку, индуктивно связанную с обмоткой преобразователя,

15{Отличающе еся тем, что, с целью повышения информативности и точности контроля, оно снабжено второй дополнительной обмоткой, индуктивно связанной с обмоткой преобразо20 вателя, последовательно соединенными первым компенсатором, подключенным к выходу первого амплитудного детектора, первым масштабным усилителем, первым вычитателем, вторым масштабным усили25 телем, третьим масштабным усилителем, вторым вычитателем, четвертым масштабным усилителем, делителем и пятым масштабным усилителем, последовательно соединенным вторым амплитудным

сатором и сумматором, выход которого подключен к вторым входам первого и второго вычитателей, и последовательно соединенными третьим амплитудным детектором, подключенным к второй дополнительной обмотке, третьим компенсатором и третьим вычитателем, выход которого подключен к второму вхоДУ делителя, выходы второго и третьего компенсаторов подключены соответственно к вторым входам -третьего вычитателя и сумматора, а выходы второго, четвертого и пятого масштабных

усилителей подключены к индикатору.

Изобретение относится к неразрушающему контролю электромагнитным методом. Цель изобретения - повышение информативности и точности контроля. Устройство позволяет определить параметры контроля из следующих соотношений: H = K₁ U₂+U₃-U₁K₂)

A=1/2 K₂2 X (U₂+U₃-2K₂1 X H) и X = 1/2 K₂3 X A (U₂ - U₃) , где H,A и X - соответственно расстояние между обмотками 7,8 и объектом контроля, размер объекта контроля и смещение контролируемого объекта параллельно плоскости обмотки 2 вихретокового преобразователя

U₁,U₂,U₃, - соответственно напряжния с выхода усилителя 5 и обмоток 7 и 8

K₁,K₂,K₂1,K₂2,K₂3 - постоянные коэффициенты. Указанный алгоритм реализуется с помощью компенсаторов 10, 20, 23, вычитателей 12, 15, 24, сумматора 21, делителя 17 и пяти масштабных усилителей 11,13,14,16 и 18. 3 ил.

фиг.1

фи.3