Способ электромагнитной дефектоскопии рельсов Советский патент 1989 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля и может быть использовано для определения наличия внутренних дефектов в рельсах.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет расширения диапазона режимов намагничивания и выбора информативного параметра .

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ дефектоскопии рель- сов; на фиг.2 - характерные зависимости относительного превышения магнитного поля в зоне дефекта над полем фона от режимов намагничивания для дефектов разных размеров.

Устройство дпя реализации способа электромагнитной дефектоскопии рельсов содержит электромагнит 1, датчики 2 и 3 магнитного поля, блок 4 преобразования сигналов, включающий дифференциальные усилители 5 и 6 и блок 7 деления, входы которого подключены к выходам усилителей 5 и 6, интегратор 8, вход которого подключен к зажимам электромагнита 1, и двухкоординатный регистратор 9, например осциллограф, первый вход которого подключен к выходу интегратора 8, а второй - к выходу блока 7 деления. Выходы датчиков 2 и 3 подключены к входам дифференциального усилителя 5, выход датчика 3 также подключен к прямому входу усилителя 6.

сл

О5

Способ реализуется следующим об- рааом.

На электромагнит подают напряжение П1эямоуголь юй формы и создают тем са- м,1м изменяющееся магнитное поле. Производят периодическое пере- магничивгтие головки рельса линейно изменяющимся полем. Датчики регистрируют поле рассеяния и преобразуют индукцию магнитного поля над поверхностью катания головки рельса в напрялге- ние Расстояние датчиками выбирают так, что один из них находится в зоне дефекта, а другой - вне зоны дефекта. Определяют разность сигналов с вьгходов датчиков, которая представляет собой величину абсолютного превьшшния поля в зоне дефекта над полем фона. Делят полученную величину на значение сигнала вне зоны дефекта и определяют вел1Г ину Л В (%) относительного превышения поля в зоне дефекта над фоном. Далее формируют зависимость этой величины от режимов намагничивания, например, на экране осциллографа. Сигнал в виде относительного превьш ения поля в зоне дефекта над фоном подают на вертгисаль- но отклоняюш.ие пластины осциллографа, а напряжение с зажимов катушки электромагнита подают через интегратор на горизонтально отклоняющие пластины осциллографа,

На экране осц1шлографа наблюдают периолнпюски повторяющееся изображение зависимости относительного превышения поля в зоне дефекта над полем фона от режима намагничивания:

ДВ f(В),

Экспериментально установлено, что эта зл1П С1гмость при наличии дефекта в виде поперечиой трешдшы в глубине рельса имеет специфические особенности в области слабых полей (фиг,2), Особепность состоит в том, что в момент перемагничивания рельса в облас- I и дс( скта происходит смена знака от- но(:итп 1ьиого превышения ЛВ и величи- н;1 превышения устремляется в Гнччс шпчиость, Такой особенности нет па у с;к ;1ппой зависимости .при отсут- деф Скта.

Наб.пмдая изображение на экране ос- щииюграфа при движении луча в прямом и обратном направлениях в процессе перемагничивания рельса благодаря отмече1И1ой особенности иоведе0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ния зависимости ав. f (В) уверенно и однозначно определяется наличие дефекта ,

Электромагнит 1, питаемый напряжением прямоугольной формы, производит периодическое перемагничивание головки рельса линейио изменяющимся магнитным полем. Датчики 2 и 3 преобразуют индукцию магнитного поля над поверхностью катания головки рельса в напряжение. Расстояние между датчиками выбирают так, что из них один находится в зоне дефекта, которая указана на рисунке пунктиром, а другой - вне зоны дефекта. Усилитель 5 усиливает разность напряжений, снимаемых с датчиков 2 и 3, На выходе усилителя 5 сигнал пропорционален абсолютному превышению магнитной индукции в зоне дефекта /5В над индукцией вне зоны дефекта, т,е, над индукцией фона. Усилитель 6 усиливает напряжение, снимаемое с датчика 3, т,е. на выходе усилителя 6 сигнал пропорционален индукции фона, В блоке 7 деления сигналов производят деление сигналов, поступающих с выходов усилителей 5 и б. Таким образом, на выходе блока 4 преобразования сигналов формируют величину относительного превышения поля в зоне дефекта над полем фона.

Для наблюдения результата на экране регистратора (осциллографа) нроинтегрированное интегратором 8 . напряжение с зажимов катушки электромагнита подают на горизонтально отклоняющие пластины X, На вертикально отклоняющие пластины Y подают сигнал с выхода блока 4 преобразования сигналов. На экране осциллографа наблюдают периодически повторяющееся изображение зависимости IО и по ее характеру можно уверенно принять решение о наличии дефекта.

Высокая достоверность принятого решения о наличии дефекта объясняется тем, что используемьй сигнал о дефекте в виде зависимости 10 относительного превьшдения поля в зоне дефекта над полем фона от режимов намагничивания обладает большой информативностью, так как отражает режимы намагничивания рельса во всех точках петли гистерезиса (в области сильных и слабых полей намагничивания) , а также тем, что эта зависимость имеет ярко выраженную особен515

ность при перемагничивании в области слабых полей при наличии дефекта.

Кроме того, регистрация не абсолютного, а относительного превьппения поля в зоне дефекта снижает вероятность пропуска малых дефектов, когда абсолютные превышения поля в зоне дефекта над фоном малы, а также позволяет оценить количественную величину дефекта по величине экстремума кривых 10-12 в положительной области. При регистрации абсолютного превышения поля в зоне дефекта экстремумы на данной зависимости отсутствуют. Формула изобретения

Способ электромагнитной дефектоскопии рельсов, заключающийся в том.

что контролируемый участок рельса намагничивают полем электромагнита, измеряют величину поля рассеяния над рельсом в двух точках между полюсами электромагнита и по величинам полей рассеяния определяют наличие дефекта, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности

контроля, намагничивание рельса выполняют линейно изменяющимся магнитным полем, определяют зависимость величины отношения разности измеряемых величин полей рассеяния к меньшему из них от величины намагничивающего поля, а наличие дефекта определяют по перемене знака этой зависимости.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для обнаружения внутренних дефектов в рельсах. Цель изобретения - повышение достоверности контроля. Это достигается за счет расширения диапазона режимов намагничивания. Контролируемый участок рельса намагничивают линейноизменяющимся полем и измеряют величину поля рассеяния в двух точках. Затем определяют отношение разности измеренных полей рассеяния к меньшему из них, являющемуся полем фона, и получают, например, с помощью осциллографа зависимость относительной разности полей рассеяния от величины намагничивающего поля. При наличии дефекта в одной из точек измерения поля рассеяния зависимость будет иметь участок со сменой знака, по наличию которого определяют наличие дефекта. 2 ил.

zfbP

45,%

Фие.2