Электромагнитно-акустический дефектоскоп Советский патент 1989 года по МПК G01N29/04 

(Л

С

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности обнаружения дефектов за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответствии с изменением зазоров. Цель достигается тем, что электромагнитноакустический преобразователь 3, включающий катушку индуктивности, выполненную в виде жгута из изолированных проводников, содержит дополнительный изолированный проводник, один конец которого свободный, а другой подключен к выходу генератора 5 незатухающих колебаний, к которому последовательно подсоединены резонансный усилитель 8 высокой частоты, амплитудный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, функциональный преобразователь 11, блок 12 перемножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя 2. Преобразователь 3 является датчиком величины рабочего зазора между плоскостью катушки и поверхностью контролируемого изделия. Датчик работает как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а другим - проводник со свободным концом. 2 ил.

(Dut.t

го

подключен к выходу генератора 5 незатухающих колебаний, к которому последовательно подсоединены резонансный усилитель 8 высокой частоты, амплитудный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, функциональный преобразователь 11, блок 12 перемножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя 2. Преобразователь 3 являИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быт использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделийе

Целью изобретения является повышение точности за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответствии с изменением зазора.

На фиг.1 представлена блок-схема электромагнитно-акустического дефектоскопа; на фиг. 2 - конструктивное выполнение катушки преобразователя с дополнительным изолированным проводником.

Электромагнитно-акустический дефектоскоп содержит генератор 1, усилитель 2, электромагнитно-акустический преобразователь 3, включающий катушку индуктивности, которая выполнена в виде жгута из изолированных проводников, дополнительный изолированный проводник 4, вплетенный в жгу катушки электромагнитно-акустического преобразователя, генератор 5 незатухающих гармонических колебаний с частотой, в несколько раз превышающей частоту заполнения зондирующего импульса генератора 1 и находящейся за пределом полосы пропускания усилителя 2, конденсатор 6, дополнительную катушку 7 индуктивности, резонансный усилитель 8 высокой частоты, настроенный на рабочую частоту генератора 5, амплитудный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, функциональный преобразователь 11 и блок 12 перемножения. Первый вход блока 1 перемножения соединен с выходом усилителя 2, вход которого соединен с выходом электромагнитно-акустического преобразователя 3, вход которого соединен с выходом генератора 1. Генератор 5 незатухающих гармонических

ется датчиком величины рабочего зазора между плоскостью катушки и поверхностью контролируемого изделия. Датчик работает как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а другим - проводник со свободным концом. 2 ил.

5

0

5

0

5

0

5

0

5

колебаний через конденсатор 6 соединен с дополнительным изолированным проводником 4, одним из концов дополнительной катушки 7 индуктивности и входом резонансного усилителя 8 высокой частоты, второй конец дополнительной катушки 7 индуктивности соединен с землей 13. Выход резонансного усилителя 8 высокой частоты соединен с входом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом фильтра 10 нижних частот. Выход фильтра 10 нижних частот соединен с входом функционального преобразователя 11,выход которого соединен с вторым входом блока 12 перемножения. Контролируемое изделие 14 через систему рольгангов 15 соединено с землей. Датчиком величины рабочего зазора является электростатический преобразователь, работающий как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а вторым - дополнительный изолированный проводник 4, вплетенный в жгут катушки электромагнитно-акустического преобразователя.

Емкость электростатического преобразователя складывается из двух составляющих

ОС,

(О

k

где Сэп- емкость электростатического

преобразователя;

С - составляющая емкости электростатического преобразователя, зависящая от величины зазора, Ф;

С к - конструктивная составляющая емкости электростатического преобразователя, не зависящая от величины зазора, Ф, С целью компенсации конструктивной емкости С к между землей 13 и концом дополнительного изолированного проводника 4 включена дополнительная катушка 7 с индуктивностью L , удовлетворяющей условию

L- -т ,(2)

С,

(Л}

где сч - циклическая частота незатухающих гармонических колебаний, вырабатываемых генератором 5, рад/Со

Кроме того, дополнительная катушка 7, шунтируя вход резонансного усилителя 8 высокой частоты, защищает его входной каскад от воздействия напряжения зондирующего импульса. При соблюдении условия (2) в электрической цепи, состоящей из параллельно соединенных емкости Ск и индуктивности L, наступает резонанс токов, и составляющая Ск из выражения (1) может быть исключена, при этом сигнал на выходе устройства не будет зависеть от произвольных изменений рабочего зазора мекду плоскостью катушки электромагнитно-акустического преобразователя и поверхностью контролируемого изделия.

Устройство работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение с выхода резонансного усилителя 8 высокой частоты поступает на вход амплитудного детектора 9, выполняющего функции выпрямителя. С выхода амплитудного детектора 9 сигнал поступает на вход фильтра 10 нижних частот, который ослабляет возможные высокочастотные помехи и формирует сигнал оценки величины рабочего зазора и„. Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 11 Напряжение на выходе последнего изменяется по экспоненциальному закону

. .

U

Фп

(3)

ft. где иф„ - напряжение на выходе функционального преобразователя, В;

сигнал оценки величины рабочего зазора, В} ot, ft - коэффициенты. Амплитуда принятого сигнала на выходе электромагнитно-акустического преобразователя, а следовательно, и на выходе усилителя 2 зависит от вел чины рабочего зазора по экспоненциалному закону. В общем случае эта зависимость может быть описана выражением

5

0

5

0

.e ,(4)

где А у - амплитуда сигнала на выходе

усилителя 2, В;

w - функция, зависящая от амплитуды тока зондирующего импульса, величины напряженности постоянного магнитного поля, конструктивных особенностей электромагнитно-акустического преобразователя, коэффициента передачи усилителя 2, физических свойств материала, из которого сделано контролидуемое изделие, наличия дефектов в контролируемой зоне;

h - величина зазора между катушкой электромагнитно-акустического преобразователя и поверхностью контролируемого изделия, мм;

- средний диаметр катушки преобразователя, мм; безразмерный коэффициенте Сигнал с выхода усилителя 2 подается на один из входов блока 12 перемножения, на второй вход которого подается напряжение с выхода функционального преобразователя 1.

Таким образом, на выходе блока 12 перемножения будет получен сигнал с амплитудой А б„

ср к

35А6п А иФп

или с учетом (3) и (4)

Ьп

Если выполнить условие

kh/Dcp Un, то получим выражение

(5)

(6)

(7)

(8)

JQ«- 45 Коэффициент целесообразно выбирать из условия

- ), (9) где

A () - амплитуда сигнала на

выходе усилителя 2 при величине рабочего зазора, равной номинальному h H.

Из условия (9) с учетом (8) и (4) g-ьЬн/Оср (10)

Тогда окончательный результат ЬЬ /Be

00

Как видно из выражения (11), ам- плитуда сигнала на выходе блока 12 перемножения не зависит от величины зазора между катушкой электромагнитно-акустического преобразователя и поверхностью контролируемого изделияс

Формула изобретения

Электромагнитно-акустический дефектоскоп по авт. св. № 794491, о т- личающийся тем, что; с целью повыгаения точности, он снабжен вплетенным в жгут катушки преобразователя дополнительным изолированным проводником, один конец которого свободен от подключения, генератором

Фиг. 2

незатухающих гармонических колебаний, конденсатором, дополнительной катушкой индуктивности, последовательно соединенными резонансным усилителем высокой частоты, амплитудным детектором, фильтром нижних частот, функциональным преобразователем и блоком перемножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя, выход генератора незатухающих гармонических колебаний через конденсатор соединен с вторым концом дополнительного изолированного проводника, входом резонансного усилителя высокой частоты и одним из концов дополнительной катушки индуктивности, другой конец которой заземлен.