Вихретоковый дефектоскоп для контроля цилиндрических изделий Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

I Изобретение относится к методам неразрушающего контроля продольно- Iпротяжных изделий, например проволоки, прутков или труб.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет умен шения влияния радиальных смещений и изменения диаметра контролируемого изделия.

На фиг. 1 приведена структурная |схема предлагаемого вихретокового 1дефектоскопа для контроля цилиндри- Меских изделий; на фиг. 2 - схема блока автоматики, входящего в состав :вихретокового преобразователя.

Вихретоковый дефектоскоп содержит генератор 1 двух квадратурных напрй- ений, соответственно соединенный с йим вехретоковый преобразователь 2, включающий две пары секций 3, f и 15, 6 обмоток возбуждения, подключенные к выходам генератора 1, две пары секций 7, 8 и 9р 10 измерительных обмоток, включенные между собой попарно согласно, две пары секций 11, 12 и IS 1 компенсирующих обмоток, включенные между собой попарно согласно, а с соответствующими парами секций 7, 8 и 9, 10 - попарно Ьстречно, намагничивающую обмотку 15, запитанную от источника 16 постоянного тока, компенсатор 17, состоящий из двух фазосдвигающих цепей 18,и 19, подключенных входами к парам секций 7, 8 и 9, Ю измерительных обмоток вихретокового преобразователя 2, и активного компенсатора 20, подключенного сигнальными Входами к выходам фазосдвигающих цепей 18 и 19, а компенсационными входами - к соответствующим выходам генератора 1 двух квадратурных напряжений, и индикатор 21, подключенный к выходу компенсатора 20.

Далее дефектоскоп содержит соединение последовательно два блока 22 и 23 масштабных преобразователей, сигнальные входы которых подключены к выходу компенсатора 20, два блока 2k и 25 амплитудно-фазовой обработки сигнала, опорные входы которых подключены к генератору 1 двух квйд- ратурных напряжений, два блока 26 и 27 запоминания напряжения разбаланса, блок 28 суммирования, опорные входы которого подключены к генератору 1 двух квадратурных напряжений, блок 29 амплитудной селекции

(амплитудный селектор) и блок 30 автоматики.

Дефектоскоп содержит также сое- , диненные последовательно два допол- нительных компенсатора 31 и 32, сигнальные входы которых подключены соответственно к парам секций 11, 12 и 13; I t компенсирующих обмоток 10 вихретокойого преобразователя 2, а компенсационные входы - к выходам генератора 1 двух квадратурных напряжений, два блока 33 и 3 амплитудно-фазовой обработки сигнала, опор- 5 ные входы которых также подключены к генератору 1 двух квадратурных напряжений параллельно соответствующим компенсационным входам компенсаторов 20, 31 и 32, блоков 2Ц и 25 амплитуд- 0 но-фазовой обработки сигнала и блока 28 суммирования, два блока 35 и 36 запоминания напряжения разбаланса, блок 37 суммирования, блок 38 амплитудного селектора и блок 39 совпаде- 5 ния, второй вход которого подключен к выходу амплитудного селектора 29, а- выход - к второму входу блока 30 автоматики, третий вход которого прдключен к выходу блока 38 амплитуд- Q ного селектора.

Блок 30 автоматики содержит четыре амплитудных селектора , соединенную с последним схему ИЛИ ЦЦ дифференцирующую цепь kS, соединенную с амплитудными селекторами Ц и k2, последовательно соединенные од- новибратор 6, триггер 47, схему 48- совпадения и триггер k, схему 50 запрета, одновибратор 51, последова- Q тельно соединенные датчик 52 блокировки, одновибратор 53 и схему ИЛИ второй вход которой соединен с выходом датчика 52 блокировки, а выход - с входом схемы 50 запрета. 5 Блок 30 также содержит схему 55 запрета, электронный ключ 5б и сигнализатор 57 изменения диаметра и последовательно соединенные схему 58 запрета, электронный ключ 59 и сиг- нализатор 60 наличия радиального смещения.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Вращающееся возбуждающее поле, плоскость вращения которого перпенди- кулярна оси контролируемого объекта (не показано), возникает за счет ортогонально расположенных относительно друг друга пар секций 3, и

S

5, 6 обмоток возбуждения преобразователя 2, питающихся от генератора 1 двумя квадратурными напряжениями. При помещении дефектного участка контролируемого изделия в зону контроля преобразователя и вращении дан- - ного прутка максимальный сигнал периодически появляется то в одной (7 и 8), то в другой (9 и 10) паре секций измерительной обмотки, т.е. при вращении дефектного участка сигнал в каждой паре секций 7, 8 и 9. 10 меняется от нуля до максимального значения поочередно.

Для повышения стабильности напряжения разбаланса и повышения равномерности чувствительности дефектоскопа к дефектам, расположенным в любой точке по азимуту контролируемого изделия, сигнал с пар секций 7, 8 и 9, 10 измерительны) обмоток преобра- зователя 2 поступает на входы компенсатора 17, состоящего из фазосдвига- ющих цепей 18 и 19, одна из которых обеспечивает фазовый сдвиг входного сигнала на угол if fTA, а вторая - на угол (f --(Г/Ц таким образом, чтобы их выходные сигналы были в противофазе, и активного компенсатора 20, обеспечивающего вычитание напряжений фазосдвигающих цепей 18 и 19 и компенсацию остающегося после вычитания небаланса. Выходной сигнал компенсатора 20 подается на индикатор 21 и на блоки .22 и 23 масштабных преобразователей, с помощью которых поданные сигналы преобразуются в сигналы, имеющие одинаковую амплитуду от одного и того же дефекта.

Сигналы с выходов блоков 22 и 23 масштабных преобразователей соответственно подаются на сигнальные входы блоков 2k и 25 амплитудно-фазовой обработки сигналов, опорные сигналы на которые поступают с выходов генератора 1 двух квадратурных напряже- НИИ, обеспечивающих амплитудно-фазовую обработку сигнала с целью отстройки от диаметра и выравнивания чувствительности к дефектам. Сигналы с выходов блоков 24 и 25 проходят через блоки 26 и 27 запоминания напряжения разбаланса, пбстроенные по принципу заряда конденсатора с больой постоянной времени, и суммируютя блоком 28 суммирования, а выходой сигнал последнего через ампли.

15В9196

тудный селектор 29 поступает на один из входов блока 30 автоматики и на вход блока 39 совпадения, выходной сигнал которого пройдет на выход схемы itS совпадений и подаст сигнал о наличии дефекта на отмечик и запрещающий сигнал на схемы 55 и 58 запрета, поэтому сигнал от дефекта ,0 на выходы схем 55 и 58 от блоков 28 и 38 не пройдет.

Если в зоне контроля появилось контролируемое изделие другого диаметра, то сработает блок 38 амплитуд- ,5 ного селектора, выходной сигнал которого пройдет на выход схемы запрета, так как на втором ее входе нет запрещающего сигнала, и через электронный ключ выдаст сигнал на сигнали- 20 затор изменения диаметра контролируемого изделия и на отметчик.

Для уменьшения чувствительности дефектоскопа к радиальным смещениям .контролируемого изделия сигналы с 25 попарно согласно включенных секций Ь 12 и 13, Ц компенсирую1цих обмоток, которые, в свою очередь, попарно встречно включены с соответствующими парами секций 7, 8 и 9, 10 30 измерительных обмоток преобразователя 2 поступают соответственно на входы компенсаторов 31 и 32, где компенсируется остающийся после вычитания небаланс отдельно в каждой паре сек- ций измерительных обмоток. Сигналы с выходов компенсаторов 31 и 32 подаются соответственно на сигнальные входы блоков 33 и 3 амплитудно-фазовой обработки сигналов, опорные 40 сигналы на которые поступают с выходов генератора 1 двух квадратурных напряжений, обеспечивающих выравнивание амплитуд сигналов в каждой паре секций измерительных обмоток от од- 45 ого и того же дефекта и амплитудно- фазовую отстройку в данных парах секций от радиальных смещений контролируемого изделия.

Сигналы с выходов блоков 33 и 3 50 проходят через блоки 35 и 36 запоминания напряжения разбаланса, построенные аналогично блокам 26 и 27 по принципу заряда конденсатора с большой постоянной времени, и сумми- 55 РУЮтся блоком 37 суммирования,производящим операцию суммирования двух . Выходной суммарный сигнал с выхода блока 37 суммирования через блок 38 амплитудного селектора.

на выходе которого будут присутствовать сигнал только тогда, когда в Зоне контроля преобразователя 2 находится дефектный участок или имеет место изменение диаметра контролируемого изделия, поступает на вто- 0ой вход блока 39 совпадения и на вход блока 30 автоматики. На выходе блока 39 совпадения сигнал появится toлькo тогда, когда на его входах Одновременно будут присутствовать сигналы с выходов блоков 29 и 38, а GiTo возможно при наличии в зоне контроля дефектного участка контролируемого изделия, и поступит в блок ЗО автоматики, который выдаст сигнал 4 наличии дефекта и будет управлять работой соответствующего исполнительного устройства (не показано). При г|оявлении выходного сигнала только Йа одном из блоков амплитудного се- jjeKTopa 29 или 38 блок 30 будет сиг- Иализировать об изменении диаметра Или о радиальных смещениях контроли- FfyeMoro изделия.

Чтобы уменьшить влияние .локальных азимутальных неоднородностей типа наклепа на поверхности контролируемо- цилиндрического изделия, применена намагничивающая обмотка 15, питаемая от источника 16 постоянного тока.

Формула изо.бретения

Вихретоковый дефектоскоп для контроля цилиндрических изделий, содержащий Вихретоковый преобразователь с двумя обмотками вoзбyждeн 1Я, двумя измерительными обмотками и намагничивающей обмоткой, генератор двух квадратурных напряжений, выходы которого подключены к обмоткам возбуждения вихретокового преобразователя, источник постоянного тока, подключенный к намагничивающей обмотке вихретоко- эого преобразователя, соединенные последовательно компенсатор,- компенсирующие входы которого подключены к генератору двух квадратурных напряжений, и индикатор, два блока масштабных преобразователей, входами соединенные с выходом компенсатора. Два блока амплитудно-фазовой обработки сигнала, соединенные соспгвет- ственно сигнальными входами с выходами блоков масштабных преобразовате лей, два блока запоминания напряжения разбаланса, входами соединенные

соответственно с выходами блоков амплитудно-фазовой обработки сигнала, блок суммирования, соединенный сигнальными входами с выходами соответствующих блоков запоминания напряжения разбаланса, и соединенные последовательно блок амплитудного селектора и блок автоматики, выход.

блока cyм иpoвaния соединен с входом блока амплитудного селектора, опорные входы компенсатора, одного из блоков амплитудно-фазовой обработки сигналов и блока суммирования соеди5 нены с первым выходом генератора

двух квадратурных напряжений, второй выход которого соединен с опорным входом второго блока амплитудно-фазовой обработки сигнала и вторыми

Q опорными входами компенсатора и блока суммирования, отличающий- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен дополнительными последовательно сое5 диненными компенсатором, блоком амплитудно-фазовой обработки сигнала, блоком запоминания напряжения разбаланса и блоком суммирования, вторыми дополнительными последовательно

0 соединенными компенсатором, блоком амплитудно-фазовой обработки сигнала и блоком запоминания напряжения раз.- баланса, выходом соединенным с вторым входом дополнительного блока суммирования, вторым блоком амплитудного селектора и соединенным с ним блоком совпадения, блок автоматики выполнен с тремя входами, второй вход которого соединен с выходом

Q блока совпадения, третий вход - с выходом второго блока амплитудного селектора, а выходы блока автоматики являются выходами дефектоскопа, вих- ретоковый преобразователь выполнен

5 с двумя дополнительными двухсекционными компенсирующими обмотками, попарно встречно включенными с соответствующими измерительными обмотками, а компенсатор выполнен в виде двух

Q фазосдвигающих цепей, входы которых являюtcя компенсирующими входами компенсатора, и соединенного с ними активного компенсатора, входы которого являются опорными входами компенсатора, а выход - его выходом, компенсирующие входы дополнительных . компенсаторов подключены к соответствующим парам секций компенсирующих обмоток вихретокового преобразовате5

5

ля, вторые входы дополнительных компенсаторов соединены между собой, опорный вход первого дополнительного блока амплитудно-фазовой обработки сигнала соединен с первым выходом генератора двух квадратурных напряжений, второй выход которого соединен с опорными входами дополнительных

компенсаторов и второго допрлнитель ного блока амплитудно-фазовой обработки сигнала, выход дополнительного блока суммирования соединен с входом второго блока амплитудного селектора, а выход первого блока амплитудного селектора соединен с вторым входом блока совпадения.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля продольно-протяжных изделий, например проволоки, труб. Цель - повышение достоверности контроля за счет уменьшения влияния радиальных смещений и изменения диаметра контролируемого изделия. Начальные ЭДС в противолежащих парах секций 7,8 и 11, 12 первой измерительной и компенсирующей обмоток одинаково определяются вектором магнитной индукции вращающегося возбуждающего поля, вычитаются за счет встречного включения пар секций и появляется возможность по применению отдельно в каждой паре секций измерительной обмотки канала амплитудно-фазовой обработки сигнала. При наличии в зоне контроля дефектного участка или при изменении диаметра контролируемого изделия введение схемы совпадения, подсоединенной к выходам амплитудных селекторов, повышает достоверность контроля за счет того, что на выводе схемы совпадения сигнал будет присутствовать только при появлении в зоне контроля дефектного участка. Для уменьшения влияния радиальных смещений изделия на выходной сигнал дефектоскопа применены дополнительно два идентичных канала амплитудно-фазовой обработки сигнала, состоящие из последовательно соединенных компенсатора, блока амплитудно-фазовой обработки сигнала и блока запоминания напряжения разбаланса. 2 ил.