Способ вихретокового контроля изделий и вихретоковый преобразователь для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к вихретоковои дефектоскопии и может быть использовано при электрическом сканировании электропроводящих изделий электромагнитным полем.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения анизотро- пии чувствительности к дефектам, имеющим произвольное направление.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа, в составе которого работает вихретоковый преобразователь; на фиг. 2 - принципиальная схема статического состояния Еихретокового преобразователя (а) и диаграмма направленности (б) при согласном включении возбуждающих катушек матрицы а линейках; на фиг. 3 - принципиальная схема статического состояния вихретокового преобразователя; на фиг. 4 диаграмма направленности статического состояния вихретокового -преобразователя при встречном включении возбуждающих катушек матрицы в линейках.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1, состоящий из линеек 2 плоских индуктивных катушек, протяженных в продольном направлении, линеек 3 плоских индуктивных катушек, протяженных в поперечном направлении, де- мультиплексора (мультиплексора) 4. мультиплексируемые входы которого подключены к линейкам 2 индуктивных катушек, протяженных в продольном направлении, мультиплексора (демультиплек- сора) 5. мультиплексируемые входы

.

сл

ел -ч со о

которого подключены к линейкам 3 индуктивных катушек, протяженным в поперечном направлении, блока 6 коммутаторов, содержащего четыре аналоговых коммутатора К1, К2, КЗ и К4, вход К1 соединен с входом К2 и подключен к выходу мультиплексора (демультиплексора) 5, вход КЗ соединен с входом К4 и подключен к входу демультиплексора (мультиплексора) 4 и усилителя 7, вход которого подключен к выходам коммутаторов К1 и К4, генератор 8 переменного тока, выход которого подключен к выходам коммутаторов К2 и КЗ, блок 9 обработки информации, вход которого подключен к выходу усилителя, и блок 10 управления, первый вход которого подключен ко второму входу блока обработки информации, а второй, третий и четвертый выходы подключены соответственно к входам управления демультиплексора (мультиплексора) 4, мультиплексора (демультиплгксора) 5 и блока 6 коммутаторов.

Устройство работает следующим образом.

Пусть блок 10 управления выдает такой сигнал Уп р.З, что коммутаторы блока 6 находятся в состоянии, показанном на фиг. 1. Тогда блок 4 работает как демультип- лексор, а блок 5 - как мультиплексор. Реализовать такой режим возможно, если в качестве элементной базы, на которой вы- полнены блоки 4, 5 и б, использовать симметричные структуры, например КМОП-ключи (микросхемы серии К561, Е564, К765). При фиксированном состоянии блоков 4 и 5 одна из линеек 2 подключена к генератору 8 тока, а одна из линеек 3 подключена к входу усилителя 7. Так как в каж- дои из линеек 2 и 3 индуктивно связаны только две катушки, то информативный параметр, поступающий на вход блока 9 и функционально связанный с величиной вторичного электромагнитного поля, несет информацию только об участке изделия, находящегося под индуктивно связанными катушками. Переключая состояния блоков 4 и 5 посредством сигналов Упр.1 и.Упр.2 можно перебрать все комбинации индуктивных связей между катушками линеек 3 и 2 и тем самым осуществить электрическое скандирование участка изделия, находящегося под/над ними.

На фиг. 2а изображена принципиальная схема статического состояния вихретоково- го преобразователя 1 при согласном вклю- чении катушек в линейках 2. Диаграмма направленности в этом случае показана на фиг. 26. Через a обозначен шаг катушек в линейках. Изменение вносимого напряжения, вызванное дефектом (Д UBH), нормировано по своей максимальной величине. Как видно из фиг. 26 чувствительность к дефектам протяженным вдоль оси X и протяжен- ным вдоль оси.У неодинакова. Это обьясняется тем, что магнитное поле, дислоцирующееся в зоне катушки, возбуждает вихревые токи, вектор плотности которых для каждой катушки совпадает с вектором плотности вихревых токов возбуждаемых магнитным полем, дислоцируемым вне зоны катушки, вдоль оси X и направлен встречно вектору плотности вихревых токов, возбуждаемых магнитным полем, дислоци- 5 руемым вне зоны катушки, вдоль оси Y. Это приводит к снижению чувствительности вдоль оси Y.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема статического состояния вихретоково- 0 го преобразователя 1 при встречном включении катушек в линейках 2. В этом случае максимальное изменение вносимого напряжения, вызванного дефектом М, одинаково вдоль обеих осей. Однако вдоль оси X мы 5 имеемзначительную мертвуюзону вблизи полуцелых координат, что объясняется тем, что индукция магнитного поля, лежащего вне зоны катушки, направлено встречно индукции магнитного поля соседней катуш- 0 ки, лежащего вне ее зоны. Так как катушки идентичны, то в точках полуцелых координат индукция магнитного поля близка к нулю, следовательно, чувствительность в этих точках также низка.

5 Таким образом, мы имеем дело с анизотропной чувствительностью, которая не может быть устранена путем вариаций способа включения катушек в линейках. Это приводит к трудности классификации де- 0 фектов, ориентация которых относительно возбуждающей индуктивной катушки апри- орна неизвестна. Чтобы добиться инвариантности чувствительности необходимо развернуть возбуждающую систему на 90° и 5 просуммировать получение отсчеты с предыдущими. Так как чувствительность пропорциональна проекциям вектора плотности тока на поперечную ось дефекта, то суммирование целесообразно вести гео- 50 метрическое. Поворот возбуждающей системы осуществляют электрическим методом. Для этого.не меняя состояние блоков 4 и 5 переключают состояние блока 6, в результате чего выход генератора 8 подклю- 55 чается к блоку 5, а вход усилителя 7 - к блоку 4. Дополнительных переключений в блоках 4 и 5 не требуется, так как они выполнены на КМОП-ключах. Полученный отсчет геометрически суммируется с отсчетом, полученным в предыдущем измерении, а затем

процесс сканирования продолжают по вышеописанному алгоритму.

Формула изобретения

1, Способ вихретокового контроля изделий, заключающийся в том, что контроли- руемый участок изделия сканируют электромагнитным полем путем последовательного и синхронного подключения расположенных вблизи контролируемого изделия первых параллельных линеек последовательно соединенных плоских индуктивных катушек к генератору переменного тока и аналогичных вторых параллельных линеек, перпендикулярных первым линейкам и расположенных в одной плоскости с ними, к входу измерительного тракта , о т - личающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, осуществляют повторное сканирование того же участка изделия, при котором последовательно и синхронно первые линейки катушек подключают к входу измерительного тракта, а вторые - к выходу генератора переменного тока, и определяют матрицу отсчетов информативных параметров контроля, каждый элемент которой равен геометрической сумме соответствующих элементов матриц, полученных при первом и втором сканировании, по которой опрбАелр.ют наличие дефектов в изделии.

2. Вихретсковый преобразователь для осуществления вихретокового контроля

изделий, содержащий матрицу чувствительных элементов, мультиплексор, демультип- лексор и широкополюсный усилитель, матрица чувствительных элементов выполнена в виде двух эластичных подложек с

нанесенными на них пленками катушек индуктивности, катушки первой подложки соединены в каждой строке матрицы последовательно и вход каждой строки подключен к соответствующему выходу демультиплексора, катушки второй подложки соединены в каждом столбце матрицы последовательно и выход каждого столбца подключен к соответствующим входам мультиплексора, отличающийся тем,

что, с целью повышения точности контроля, он снабжен четырьмя аналоговыми коммутаторами, выход первого коммутатора соединен с вь1ходом четвертого коммутатора и входом широкополосного усилителя, вход

первого коммутатора - с входом второго коммутатора и выходом мультиплексора, выход второго коммутатора соединен с выходом третьего коммутатора, а вход третьего коммутатора соединен с входом

четвертого коммутатора и подключен к входу демультиплексора.

Изобретение относится к вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано при идентификации дефектов посредством их визуализации. Цель изобретения - повышение точности контроля. Путем последовательного возбуждения вихревых токов в протяженных секционированных катушках и подключения в измерительную цепь других протяженных секционированных катушек, сдвинутых относительно первых на 90°, достигается локальность контроля. Для исключения влияния анизотропии чувствительности, имеющей место при использовании систем протяженных катушек, предлагается проводить два измерения, причем второе измерение проводится, когда возбуждающая и измерительная катушки поменялись местом включения, а результаты двух таких измерений суммируются геометрически. Для осуществления перекоммутаций возбуждающих и измерительных катушек вихретокового преобразователя предлагается ввести в него четыре аналоговых коммутатора. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

Фие.1

Упр.З

.iJBH t

0,5

.5 UBH

0.5 1 1,5 2 Фиг.2

Лефент

x/af

Фие.Ъ

AUetl

UBH

0.5

т

0,517.52

иеЛ

x/ai