Электромагнитное устройство неразрушающего контроля Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

ел

о

05 N3 1

Изобретение относится к неразрушающему контролю электромагнитным методом. Целью изобретения является повышение достоверности за счет обеспечения контроля температуры вихретокового преобразователя устройства. Блоки 11 и 14 изменения реактивного сопротивления поочередно изменяют реактивное сопротивление соответственно резонансных контуров 7 и 1, изменяя их резонансные характеристики так, чтобы общая частота генерирования оставалась неизменной. Блок 9 селекции разделяет сигналы, соответствующие двум режимам работы, и передает их на блок 10 температурной компенсации, который устраняет влияние температуры на величину информационного сигнала. Сигналы от блока 9 селекции также поступают на первый масштабный усилитель и схему вычитания, после чего усиливаются вторым дополнительным усилителем 17. Полученное напряжение несет информацию о температуре вихретокового преобразователя и не зависит от изменения параметров объекта контроля. 2 ил.

N

Изобретение относится к неразрушающему контролю электромагнитным методом и может быть использовано для контроля параметров прерывистых поверхностей в динамических условиях и является усовершенствованием устройства по . № 1485123.

Цель изобретения - повышение достоверности за счет обеспечения контроля температуры вихретокового преобразователя .

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - временные диаграммы напряжений сигналов в цепях устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно первый колебательный контур 1 с включенным в него пихретоковым преобразователем 2,резистор 3, усилитель 4 и амплитудный детектор 5, индикатор 6, второй колебательный контур 7, первый вход которого соединен с входом усилителя 4, нелинейный четырехполюсник 8,три вывода которого соединены соответственно с первым выводом первого колебательного контура 1, выходом усилителя 4 и точкой нулевого потенциала, а четвертый ёывод нелинейного четырехполюсника 8 подключен к источнику опорного напряжения (не показан) , а вторые выводы обоих колебательных контуров 1 и 7 соединены с точкой нулевого потенциалас Устройство также содержит блок 9 селекции, вход которого соединен с выходом амплитудного детектора 5, блок 10 температурной компенсации, два входа которого соединены соответственно с двумя выходами блока 9 селекции, а выход соединен с индикатором 6, первый блок 11 изменения реактивного сопротивления, два выхода которого соединены соответственно с входом усилителя 4 и точкой нулевого потенциала, и соединенные последовательно генератор 12 тактовых импульсов, выход которого соединен с вторым входом блока 9 селекции и управляющим входом первого блока 11 изменения реактивного сопротивления,инвертор 13, выход которого соединен с третьим входом блока 9 селекции, и второй блок 14 изменения реактивног сопротивления соединены соответствено с первым входом нелинейного четырехполюсника 8 и точкой нулевого потенциала о Устройство также содержит

дополнительные последовательно соединенные первый масштабный усилитель 15, схему 16 вычитания, второй масга- табный усилитель 17 и индикатор 18, при этом вход усилителя 15 и второй вход схемы 16 вычитания соединены соответственно с первым и вторым выходами блока 9 селекции,

Устройство работает следующим образом.

Первый колебательный контур 1, резистор 3, второй колебательный контур 7 и нелинейный четырехполюс- 5 ник 8 образуют цепь положительной обратной связи, охватывающую усилитель 4. При приближении вихретокового преобразователя 2 к объекту контроля, напряжение автоколебаний усили- 0 теля 4 поступает на вихретоковый преобразователь 2 (В П1) первого колебательного контура 1. При общем коэффициенте передачи цепи положительной обратной связи больше единицы в ней 5 возбуждаются электрические колебания на частоте, промежуточной между резонансными частотами первого и второго колебательных контуров 1 и 7. Нелинейный четырехполюсник 8 осуществляет о линеаризацию характеристики вихретокового преобразователя 2. Блоки 11 и 14 изменения реактивного сопротивления обеспечивают два режима работы цепи положительной обратной связи: 5 первьгй, когда резонансная частота первого колебательного контура 1 больше резонансной частоты второго контура 7; второй, когда резонансная частота первого контура I меньш е ре- о зонансной частоты второго контура 7.

При нахождении объекта контроля в зоне чувствительности вихретокового преобразователя 2 контура I за счет воздействия Z &н 06 объекта 45 контроля на электрические параметры вихретокового преобразователя 2 контура , напряжение с детектора 5 меняется. При этом изменение напряжения зависит как от изменения доброт- JQ ности вихретокового преобразователя 2 колебательного контура 1 (за счет активной составляющей ZR&HОБ ), так и от изменения его резонансной частоты (за счет реактивной составляющей

55 Z ем. ОБ

Следовательно, в одном режиме резонансные характеристики колебательных контуров I и 7 сближаются, в другом - расходятся, что приводит к различной чувствительности на раэгсьтх режимах, т.е. напряжения г детектора 5 можно выразить

U, Uо, + Н(7,ЙН06 );

U2 II0, + KQ IJ(ZBH-OB ),

(I)

01 14Q IJ BH.O

де U( и U2 - напряжения с амплитудного детектора 5 на разных режимах ;

см и оя начальные напряжения на ратных режимах без воздействия объекта контроля;

(У. рн сь Ч - изменение напряжения, являющееся Лункциеи воздей.ст- вия объекта контроля на электрические параметры вихретоко- вого преобраэова- теля 2 колебательного контура I ; К- - коэЛЛициент,являю- щийся Лункнией добротности вихретоко- вого преобразователя 2 колебательного контура I и зависящий от соотношения активного и реактивного воздействия объекта контроля на плектри ческие параметры нихретокового преобразователя 2.

При изменении темпер,iTypi.t и- меня- тся активное и реактивное сопротивение вихретокового преобразователя 2 колебательного контура 1. Г учетом оздействия температурь на -электриеские параметры вихретокового пребразователя 2 колебательного контура 1 (I) можно представить

U,

oi + ) + U(7.BWiT ) ;

U-z и KQU(ZBKOf.) + + Кт П(7.ВЧ.Т),

где 11(7. ВНТ ) - изменение напряжения, являющееся функцией воздействия температуры, на электрические параметры вихретокового преобразователя 2

10

566779

колебательного контура I ;

Кг - коэсЪЛициент , являющийся гЬункцией доб- ротности вихретокового преобразователя 2 колебательного контура I и зависит от воздействия температурь на электрические параметры вихретокового преобразователя 2.

. г Электрические элементы колебателър{ых контуров I и 7 и блоков I 1 и 14 выбираются таким образом, чтобы при разных режимах частота генерирования оставалась неизменной. Тто необходи- 20 мо для того, чтобы Лункция изменения напряжения U(Z6H06 ) и U(Z вн т ) для разных режимов были одинаковыми. При компенсации начальных уровней U 0( и IJ02 из (2) следует, что напря- 25 жение U(Z „ 0 ), несущее сведения об измеряемом параметре объекта контроля, и напряжение U(7J(,HT ), несущее сведения о температуре лихретокового преобразователя 2, можно определить 3Q из выражений

О

РН С1Т2 1; к );

KQ Кт

.т - -t-Li-r- ( 35

- , Кд).

(А)

Таким образом, информация об обтеь- те контроля (3) не зависит от измече40 ний температуры, а информация о температуре (4) не зависит от изменения контролируемого параметра объекта контроля.

Сигнал с детектора 5 подается на

45 блок 9 селекции, который работает следующим образом.

Напряжение с амплитудного детектора 5 подается на два канала блока селекции (не показаны), каждый из ко50 торых содержит последовательно соединенные электронный ключ, интегратор и компенсатор. Так клк напряжения, снимаемые с амплитудного детектора 5 на разных гкпонах частотной

55 характеристики вихретокорого преобразователя 2 огтисьгвлютг я следующим образом

U,

U0 + U(ZplleB П(7,РН7 ); (5)

U

И,

Ч Р2

+ K,u(z

+ Кв(7.РН.ОР

}

9н

.т).

то эпюра напряжений будет иметь вид, как показано на Фиг.2. Электронные ключи управляются прямым и инверсным импульсами с тактового генератора 12. В результате происходит разделение

напряжений 11, и . Импульсы,соот- ветствующие П4 и U4, сглаживаются интеграторами и подаются на компенсаторы начального уровня. Поэтому на выходе от компенсаторов получаем напряжения

(7,Й1(06) +

U

о

ли,

+ UOW); ли, и, - иог + KTu(zei)iT ).

KQ U(Z

ftH.Ob-1

(7)

(8)

В дальнейшем устранение влияния (температуры Т на результат измерения (производится следующем образом

Напряжение Ч, (7) усиливается первым масштабным усилителем блока 10 с коэффициентом усиления К , т.е.

АИ, Кт - KT U(7, в„.оь) н- + Кт- U(Z вн.т ).

На схеме вычитания блока 10 осуществляется операция вычитания

AU2 - Кт-Ди, (KQ - Kr)U(7. В().

С выхода схемы вычитания блока 10 напряжение MI - KT M1, поступает на второй масштабный усилитель с коэффициентом передачи, равным 1/Kg - - Кт, тогда с выхода усилителя имеем

U(Z

Вн.об

) (MJ7 - Кт ft 11,)

KQк/

(9)

т.е. напряжение, несущее информацию об объекте контроля и поступающее на индикатор 6, не зависит от влияния температуры на параметры вихретокового преобразователя.

Для определения температуры вихретокового преобразователя 2 напряжения (7) и (8) с выходов компенсаторов блока 9 подают соответственно на вход дополнительного первого масштабного усилителя 15 и второй вход дополнительной схемы вычитания.Напряжение ЛИ, (7) усиливается дополнительным усилителем с коэффициентом усиления К rte.

Ml.

KQ

.ВН.ОЬ

) +

KQ.U(Z6MT

(in)

С выхода дополнительной схемы 16 вычитания, где осуществляется операция вычитания (10) из (8), напряжеV

поступает на доние (М1г - А. И полнительный второй масштабный усилитель 17 с коэффициентом передачи,

равным

К,

К т (Чд усилителя 17 имеем

тогда с выхода

0

5

30

35

40

45

50

55

U (7,

ВЦ.т

) - (UU, - K0MJ,)

к-к

i3

(11)

тсе. напряжение, несущее информацию о температуре вихретокового преобразователя 2 и поступающее на индикатор 18, не зависит от изменения параметров объекта контроля. i

Следовательно, по изменению напряжения (10) судят об изменении измеряемого параметра объекта контроля, а по изменению напряжения (11) - об изменении температуры вихретокового преобразователя 2„

Предлагаемое устройство позволяет контролировать помимо параметров объекта контроля в условиях меняющих- ся температур и температуру вихретокового преобразователя устройства, тем самым обеспечить диагностику,т.е. контролировать работоспособность, вихретокового преобразователя и условиях как низких, так и высоких температурах.

Формула изобретения

Электромагнитное устройство не- разруиающего контроля по авт.свс V 1485123, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности за счет обеспечения контроля температуры вихретокового преобразователя, в него введены последовательно соединенные третий масштабный усилитель, схема вычитания, четвертый масштабный усилитель и второй индикатор, вход третьего масштабного усилителя it второй вход схемы вычитания соединены соответственно с первым и вторым выходами блока селекции.,