Электропотенциальный преобразователь для измерения параметров дефектов Советский патент 1990 года по МПК G01N27/20 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров дефектов в электропроводящих объектах.

Цель изобретения - повьШ1ение чувствительности.

Hd фиг.1 схематически показана конструкция электропотен1щального преобразователя для измерения параметров дефектов; на фиг.2 - графики изменения сигнала на выходе преобразователя под воздействием на фиг.З и 4 - графики изменения относительного сигнала электропотешгиаль- ного преобразователя.

Электропотенциальный преобразователь для измерения параметров состоит из внутренней пары электродов 1 и 2, выполненных в виде полых трубок со срезами на рабочих торцах, электродов 3 и 4 средней пары, ( из которых размещен во внутренней полости соответственно электродов 1 и

2внутренней пары, внешних электродов 5 и 6, изоляционных втулок 7 и 8, размещенных между электродами 1,

3и 2, 4 соответственно, обойму, образованную крьщ1Крй 9 и корпусом

10, упругие элементы 11-14, подпружинивающие электроды 3-6. Срезы на

15

рабочих торцах электродов 1 и йены так, что наиболее удаленные от обоймы точки электродов 1 и 2 обращены друг к другу. Электроды 1 и 2 Внутренней пары жестко связаны с крышкой 9 обоймы, а длина выступающих частей электродов 3, 4 и 5, 6 внешней И средней пар больше длины выступан)- |дих частей электродов 1 и 2 внутрен- |Q ней пары. Поперечные сечегия S электродов 5 и 6 внешней пары и поперечные сечения S j электродов 3 и 4 сред- йей пары рекомендуется выбирать из |соотношения 0,25. Реко- Йендуется упругие элементы 11 и 12, Подпружинивающие внешнюю пару элек- |гродов 5 и 6, выполнять с рабочим (усилием Fy , выбираемым из соотноше- Иия 2 F./F,J 10, где F - рабочее усилие, создаваемое упругими электродами 3 и 4 средней, пары. Электроды 1 и 2 используются как Потенциальные, а электроды 3-6 - как |гокопоДводящие. Все электроды 1-6 25 расположены вдоль общей линии, а эяек- гроды 3-6 каждой пары симметрично )асположены относительно центра, i Преобразователь работает следую- (цим образом.

: Электропотенциальный преобразована юверхность

15944074

2 вьтолч блоком (не пЪказан), подключенным

20

30

|гель устанавливают объекта с дефектом в виде трещины. При этом потенциальные электроды 1 и 2 устанавливаются по разные стороны трещины на линии, перпендикулярной к ее следу, и симметрично относительно нее. Токоподводящие электроды 3,. 4 и 5, 6 подключаются к двум источникам тока (не показаны) , по меньшей мере один из которых регулируемый.

Рекомендуется регулируемым вьшол- ять источник тока 1, подключаемый k электродам 3 и 4. Источник тока 1, подключаемый к электродам 5 и 6, может быть нерегулируемым с рабочим током 1 5-20 А.При взаимодействии с глубокими трещинами напряжение U,, между потен1щальными электродами 1 и 2 существенно отличается от напряжения иц между этими же электродами на бездефектном участке изделия . Поэтому разность напряжений регулируется с достаточной точностью при про- , пускании только тока I, По мере уменьшения глубины и трещины разность Л и UR - уменьшается , и может быть меньше.порогового нап- ряжения, регистрируемого электронным

35

40

45

50

55

к потенциальным электродам 1 и 2. Увелиг1ивая ток 1 через токоподвод щие электроды 3 и 4 можно обеспечи требуемую для надежной регистрации величину и. Как видно из фиг.2 с

увеличением отношения I ,/1 абсолют

I 2 ная чувствительность преобразовате

непрерывно растет. Однако, как сле дует из фиг.З и 4, при этом непрер но падает относительная чувствител ность преобразователя, определяема

Uo - и величиной Следовательно.

.

ток 1 должен регулироваться и уст навливаться, исходя из компромисса мелсду абсолютной и относительной чувствительностями.

Увеличение тока Ij в определенной степени по достигаемому эффект эквивалентно уменьшению расстояния между токовыми электродами 5 и 6. В предельном случае, когда ток I, создает электрическое поле Е суще венно превышающее поле Е. тока I на контролируемом участке, характеристики предлагаемого преобразов теля совпадают с характеристиками преобразователя, имеющего только токоподводящие электроды 3 и 4, Вел чина Е. зависит от расстояния R м ду электродами 3 и 4. Поэтому для расширения диапазона изменения отн тельной и абсолютной чувствительно тей преобразователя следует стреми ся размещать токоподводяшие 3jieKTp ды 3 и 4 как можно ближе к потенци ным электродам 1 и 2. Однако при этом расстояние между соседними эл тродами должно быть жестко задано. Кроме того, все электроды 1-6 одновременно в момент измерения должны контактировать с поверхностью контр лируемого изделия. Перечисленным тр бованиям в наибольшей степени отвеч ет предлагаемая конструкция.

Выполнение соседних потенциально и токоподводящего электродов в виде стержНя, вложенного в трубку, обеспечивает требуемую меха1шческую жес кость даже при весьма малом расстоя нии между точками контактирования этих электродов. Благодаря тому, чт расстояние R, меяоду электродами 3 и 4 существенно меньше расстояния R между электродами 5 и 6, максимальный ток 1 составляет не более 10% тока I,. Это позволяет площадь S

5

Q 5

0

0

5

0

5

0

5

к потенциальным электродам 1 и 2. Увелиг1ивая ток 1 через токоподводя- щие электроды 3 и 4 можно обеспечить требуемую для надежной регистрации величину и. Как видно из фиг.2 с

увеличением отношения I ,/1 абсолютI 2 ная чувствительность преобразователя

непрерывно растет. Однако, как следует из фиг.З и 4, при этом непрерывно падает относительная чувствительность преобразователя, определяемая

Uo - и величиной Следовательно.

.

ток 1 должен регулироваться и устанавливаться, исходя из компромисса мелсду абсолютной и относительной чувствительностями.

Увеличение тока Ij в определенной степени по достигаемому эффекту эквивалентно уменьшению расстояния между токовыми электродами 5 и 6. В предельном случае, когда ток I, создает электрическое поле Е существенно превышающее поле Е. тока I на контролируемом участке, характеристики предлагаемого преобразователя совпадают с характеристиками преобразователя, имеющего только токоподводящие электроды 3 и 4, Величина Е. зависит от расстояния R между электродами 3 и 4. Поэтому для расширения диапазона изменения относительной и абсолютной чувствительнос- тей преобразователя следует стремиться размещать токоподводяшие 3jieKTpo- ды 3 и 4 как можно ближе к потенциальным электродам 1 и 2. Однако при этом расстояние между соседними электродами должно быть жестко задано. Кроме того, все электроды 1-6 одновременно в момент измерения должны контактировать с поверхностью контролируемого изделия. Перечисленным требованиям в наибольшей степени отвечает предлагаемая конструкция.

Выполнение соседних потенциального и токоподводящего электродов в виде стержНя, вложенного в трубку, обеспечивает требуемую меха1шческую жесткость даже при весьма малом расстоянии между точками контактирования этих электродов. Благодаря тому, что расстояние R, меяоду электродами 3 и 4 существенно меньше расстояния R между электродами 5 и 6, максимальный ток 1 составляет не более 10% тока I,. Это позволяет площадь S

поперечного сечения электродов 3 и 4 выбирать существенно меньшей площади S поперечного сечения электродов 5 ; и 6 в соответствии с соотношением 0,,25. При меньших соотновы- соз- 14

VH

шениях Sg/S электроды 3 и 4 не держивают необходимого усилия F, даваемого упругими элементами 1 соответственно без деформации приводящей к изменению расстояния R. Большие отношения приводят к увеличению габаритов электродов. В соответствии с рекомендуемым соотно- ше-нием и с учетом соотношения Ij/I ,1 целесообразно усилия F и F, выбирать из условия . При большей величине не обес- .печивается надежный электрический контакт между электродами 3 и 4 и поверхностью контролируемого объекта, 8 при меньших значениях требуется увеличение площади поперечного сечения электродов 3 и 4.

Формула изобретения

1. Электропотенциальный преобразователь для измерения параметров дефектов, содержащий три пары электродов, установленных в общей обойме, упругие элементы, подпружинивающие электроды, электроды каждой пары

f

; -

. ,

я

симметрично расположены относительно центра преобразователя и расположены вдоль общей линии, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния чувствительности, внутренняя пара электродов выполнена в. виде полых трубок со срезами на рабочих торцах, ориентированными так, что

0 наиболее удаленные от обоймы точки электродов обращены друг |с другу каждый из электродов средней пары размещен во внутренней полости соответствующего электрода внутренней

15 пары и электрически изолирован относительно него. I

2. Преобразователь по п.1, о т - личающи йся тем, что,электро20 ды внутренней пары жестко связаны, с обоймой, а длина выступающих частей электродов внешней и средней пар больше длины выступающих частей электродов внутренней пары,

25 3. Преобразователь по п.1, о т - личающийся тем, что поперечные сечения электродов внешней пары и электродов средней пары выбраны из соотношения 0, 0,25,

30 где S и

% 12

площади поперечных сечений электродов внешней и средней пар соответственно.

64:2

/

27

Z

Z

/

.oW

/Jr; s h

M

h S

BOZ Offf QJ3S upfS 0.1 0ut3

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины поверхностных трещин в электропроводящем материале. Цель изобретения - повышение чувствительности. В преобразователе создана вторая токовая цепь, позволяющая регулировать градиент распределения плотности тока по толщине контролируемого объекта. В процессе измерения преобразователь устанавливается на участок с выявленной трещиной. Ток через токоподводящие электроды регулируется до получения надежно регистрируемого уровня добавочного напряжения, обусловленного влиянием трещины. Конструкция потенциальных электродов в виде полых трубок обеспечивает минимальное расстояние между потенциальными и токоподводящими электродами при высокой стабильности этого расстояния. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.