Магнитотелевизионный дефектоскоп Советский патент 1990 года по МПК G01N27/82 

Фиг. 1

316

Изобретение относится к неразрушз гщему контролю и может быть использовано для дефектоскопии и контроля структуры поверхности ферромягнитных объектов, в частности подземных магистральных трубопроводов.

Цель изобретения - повышение достоверности дефектоскопии за счет получе

ния информации о всех дефектах различ - д туры так, что каждый из круговых кон15

20

ной ориентации.

На фиг. 1 представлена блок-схема, предлагаемого дефектоскопа; на фиг.2- развертка нaмaгничивaю Щix систем, имеющих по три ряда полюсов (ряды полюсов ориентированы по окружности трубы и расположены на центральном тороидальном ярме); на фиг. 3 - намагничивающая система, поперечный разрез по ее среднему ряду; на фиг. 4 - j электрическая схема соединений обмо- ; ток обеих намагничивающих систем сов- j местно с электронным блоком управле- ния.

; Магнитотелевизионный дефектоскоп 25 содержит нaмaгничивaюlщ e системы (НС) 1 и 2, взаимодействующие через объект I 3 контроля (трубопровод) с матричны- ; ми магнит чувствительными преобразо- :вателями (МЧМП) 4 и 5, выходы которых jg I через соответствующие амплитудные се- I лекторы 6 и 7 подключены к информаци- I онным входам блоков 8 и 9 динамичес- ; кой памяти, выходы которых подключены ра здельно к двум входам блока 10 -35 долговременной памяти, выход последнего связан с входом видеоконтроль- ного блока 11. Выход блока 12-развертки соединен с управляющими входами МЧМП 4 и 5, блоков 8 и 9 динами- 40 ческой памяти, блока 10 долговремен ной памяти и видеоконтрольного блока 11. Блок 13 управления подключен к входам намагничивающих систем 1 и 2 параллельно.

Электронньй блок 13 управления может быть выполнен в виде последовательно включенных генератора 14 тактовых импульсов, регистра 15 сдвига, а также из источника 16 тока и блока 17 коммутации. Выходы регистра 15 сдвига соединены с управляющими входами блока 17 коммутации, выходы которого подключены к входам намагничивающих систем 1 и 2 (фиг. 1).

НС 1 и 2, расположены на тороидальном ярме, находящимся внутри трубопровода (фиг. 3). По окружности бнеш- ней боковой поверхности тороидального

45

50

туров включает в себя по шесть полюсов, расположенных через 60® по отг ношению друг к другу. Радиус каждого кругового контура равен половине расстояния между полюсами средних рядов намагничивающих систем.

Каждьй полюс, входящий в средние ряды, является общим для двух соседних, круговых контуров какой-либо одной из намагничивающих систем. Чтобы не было пропусков дефектов в тех участках трубы, которые попадают под полюсы (НС 1), по отношению к этим полюсам полюса (НС2) установлены в направлении, перпендикулярном образующим тороидального ярма, с пространственным сдвигом, равным величине радиуса, кругового контура. Вдоль ярма намагничивающие системы располагаются на расстоянии, исключающем . влияние магнитных полей полюсов обеих намагничивающих систем друг на друга .

Все полюсы снабжены обмотками постоянного тока, причем число витков обмоток ПОЛЮСОВ средних рядов в два раза больше,чисел витков полюсов крайних рядов. Обмотки диаметрально - противоположных пар полюсов каждого контура включены последовательно- встречно и соединены с блоком 13 управления так, что магнитные потоки, возбуждаемые .ими при подключении к блоку 13 управления, имеют в каждом четном и нечетном контурах полюсов каждой намагничивающей системы взаимно противоположные направления, а при переключениях пар полюсов каждого кругового контура в четных и нечетных контурах каждой намагничивающей системы магнитные потоки вращаются во взаимно противоположных направлениях. При этом соединения обмоток пар лолюсов обеих намагничивающих систем обеспечивают в каждый момент переключения- пар полюсов взаимную ориентацию магнитных потоков, возбуждаемых в круговых контурах обеих намагничивающих систем, под углом в

ярма полюсы намагничивающих систем 1 и 2 расположены рядами так, что каждая из них содержит по три ряда полюсов. При этом в каждой из намагничивающих систем средние ряды содержат по п полюсов, а крайние - по 2 п полюсов. Полюса обеих намагничивающих систем сгруппированы в круговые кон5

0

5 g 5 0

5

0

туров включает в себя по шесть полюсов, расположенных через 60® по отг ношению друг к другу. Радиус каждого кругового контура равен половине расстояния между полюсами средних рядов намагничивающих систем.

Каждьй полюс, входящий в средние ряды, является общим для двух соседних, круговых контуров какой-либо одной из намагничивающих систем. Чтобы не было пропусков дефектов в тех участках трубы, которые попадают под полюсы (НС 1), по отношению к этим полюсам полюса (НС2) установлены в направлении, перпендикулярном образующим тороидального ярма, с пространственным сдвигом, равным величине радиуса, кругового контура. Вдоль ярма намагничивающие системы располагаются на расстоянии, исключающем . влияние магнитных полей полюсов обеих намагничивающих систем друг на друга .

Все полюсы снабжены обмотками постоянного тока, причем число витков обмоток ПОЛЮСОВ средних рядов в два раза больше,чисел витков полюсов крайних рядов. Обмотки диаметрально - противоположных пар полюсов каждого контура включены последовательно- встречно и соединены с блоком 13 управления так, что магнитные потоки, возбуждаемые .ими при подключении к блоку 13 управления, имеют в каждом четном и нечетном контурах полюсов каждой намагничивающей системы взаимно противоположные направления, а при переключениях пар полюсов каждого кругового контура в четных и нечетных контурах каждой намагничивающей системы магнитные потоки вращаются во взаимно противоположных направлениях. При этом соединения обмоток пар лолюсов обеих намагничивающих систем обеспечивают в каждый момент переключения- пар полюсов взаимную ориентацию магнитных потоков, возбуждаемых в круговых контурах обеих намагничивающих систем, под углом в

5

60° . Это сделано для того, чтобы участки трубы, пропускаемые НС 1,в процессе переключения пар ее полюсов сканировались магнитными потоками, возбуящаемыми в контурах полюсов НС 2 Схема соединения .обмоток згамагничи- вающих систем 1 , позволяющая выполнить эти условия (фиг. 4).

Обозначение обмоток (фиг, 2 и 4) одноименных полюсов всех круговых контуров принято одинаковым для каждой из НС, причем первый индекс (от 1 до 6) означает номер полюса кругового контура, а второй - номер намагничивающей системы (индексы 1 и 2). Наряду с электрической схемой соединения обмоток (фиг. 4) показана подробная блок-схема электронного блока 13 управления.

Начала обмоток L. L и концы обмоток L4., соединены с пр.вым выходом блока 17 коммутации (БК), начала обмоток L.,, L и концы обмоток L J.2. с вторым выходом блока 17 коммутации, начала обмоток L}.,, L и концы обмоток L6-1 - с третьим выходом блока 17 коммутации. Начала

122496

НС 2. Оба МЧМП выполнены в виде замкнутых ленточных матриц,

Магнитотелевизионный дефектоскоп работает следуюпщм о.разом.

Дефектоскоп движется внутри трубы Цикл измерений состоит из трех тактов, в каждом из которых блок 17 коммутации подключает выход источника 16 Q Toi-ca к соответствуюпщм парам полюсных обмоток НС 1 и 2: в первом такте - к парам обмоток L ., - L , L . 2 - 1.4.; во втором такте - к парам обмоток 1.2 - 2-г 5-25 в тре- 1 тьем такте - к парам обмоток Lj-f - Ц-о -z Ч-г каждом такте векторы магнитного потока, возбуждаемые в каждом контуре НС 1 и 2, поворачиваются на угол сС 60°. За цикл из- 20 мерений векторы магнитного потока поворачиваются на угол 120°, которого

достаточно для выявления разноориен- тированных дефектов в области каждого крз гового контура. При этом век- 25.Topii магнитного потока одновременно поворачиваются во всех контурах полюсов обеих намагничиваюпщх систем: в четных контурах в одном направлении, 4-0 5--1. Ьб,, Ьф-2, в нечетных - в противоположном.

30 Векторы магнитных потоков (фиг. 2) создаваемых в нечетных контурах намагничивающих систем, обозначены , , а в четных - обозначены по величине (, iP Направления вращения векторов потоков Ф к показаны дуговыми стрелками (фиг. 2), При этом, если рассматривать взаимную ориентацию векторов магнитных потоков вдоль движения дефектоскопа, то Q векторы магнитных п.отоков, имеющих место в одной из намагничивающих систем, ориентированы под углом 60 по отношению к векторам магнитных пото- ков, создаваемых другой намагничива- д5 ющей системой, а если рассматривать

векторы магнитных потоков поперек .движения дефектоскопа, то векторы обеих НС 1 и 2 смещены относительно друг друга на величину радиуса одно- 50 ° кругового контура. В результате всего этого происходит полное и одновременное сканирование всей боковой поверхности трубопровода, охватываемого обеими НС 1 и 2, включая в том числе и те области боковой поверхности трубы, которые находятся непосред- ствен}1о над полюсами, и те области ее (весьма незначительные), которые пропускаются в процессе переключения

обмоток L

Lj.2 6-г концы обмоток L,, и L. соединены с общей шиной источника 16 тока. Концы обмоток L . . соединены с концами обмоток ., концы обмоток L З .г с концами обмоток Lg.. концы обмоток L2., - с концами обмо-г-ок L- , концы обмоток L 3-1 - с концами обмоток .

Таким образом, электрическая цепь (фиг. 4)jобразованная всеми обмотками полюсов, состоит из трех параллельных ветвей, каждая из которых подключена раздельно на три выхода коммутирующих

элементов блока 17 коммутации.

I

Блок 17 коммутации (фиг. 4) содержит три коммутирующих элемента все три входа которых параллельно подключены к выходу источника 16 тока, а три выхода - раздельно к трем входам параллельных ветвей электрической цепи обмоток полюсов. Три выхода регистра 15 сдвига раздельно присоединены к управляющим входам коммутирующих элементов блока 17. В качестве коммутирующих элементов в блоке 17 использованы силовые тиристоры

МЧМП 4 и 5 расположены в зазоре между трубой и НС 1 и 2. 4 установлен над НС 1, а МЧМП 5 - над

22496

НС 2. Оба МЧМП выполнены в виде замкнутых ленточных матриц,

Магнитотелевизионный дефектоскоп работает следуюпщм о.разом.

Дефектоскоп движется внутри трубы. Цикл измерений состоит из трех тактов, в каждом из которых блок 17 коммутации подключает выход источника 16 Q Toi-ca к соответствуюпщм парам полюсных обмоток НС 1 и 2: в первом такте - к парам обмоток L ., - L , L . 2 - 1.4.; во втором такте - к парам обмоток 1.2 - 2-г 5-25 в тре- 1 тьем такте - к парам обмоток Lj-f - Ц-о -z Ч-г каждом такте векторы магнитного потока, возбуждаемые в каждом контуре НС 1 и 2, поворачиваются на угол сС 60°. За цикл из- 0 мерений векторы магнитного потока поворачиваются на угол 120°, которого

Фбмоток полюсов движущейся впереди 1С (например, НС 1, фиг, 2J, что ис- шючает потери информации. Таким образом, по всей поверхности трубы, ох Йатываемой НС 1 и 2, создается маг- 1|итный рельеф, содержащий полную ин- форма1дию о дефектах. Магнитный релье воздействует на МЧМП 4 и 5, на выход Которых сформируются электрические «ригналы, пропорциональные напряженно фти магнитного поля в каждой точке фканируемой поверхности трубы. Электрические сигналы с выходов jIЧMП 4 и 5 поступают на входы амплитудных селекторов 6 и 7, в которых Осуществляется амплитудная селекция сигналов, соответствующих только де- фектньм точкам поверхности трубы. |iaлee сигналы с выходов селекторов 6 1 7 поступают на входы блоков 8 и 9 Динамической памяти. При заполнении с|бъема динамической памяти информа- передается и записывается в блок W долговременной памяти. Блок 12 развертки осуществляет строчную раз- йертку электропотенциального рельефа МЧМП 4 и 5, блоков динамической 8 и 9 и долговременной 10 памяти, а также электронного луча видеоконт- Йольного блока 11. Последний используется и включается в схему дефекто- cjKona только в наземных условиях - л|ля воспроизведения изображения дефектов. Для этого после прохождения Остановленного расстояния дефектоскоп и;звлекается на поверхность. Формула изобретения Нагнитотелевизионный дефектоскоп, с одержащий намагничивающую систему, состоящую из тороидального магнито- Провода с несколькими рядами высту- г|ающих полюсов с обмотками постоянно го тока, последовательно соединенные матричный магниточувствительный пре- образователь, амплитудньй селектор.

блок динамической памяти, блок долговременной памяти и В1здеоконтрольный блок, блок развертки, выход которого подключен к управляющим входам маг- ниточувствительного преобразователя, блоков динамической и долговременной памяти и видеоконтрольному блоку, и блок зшравления, подключенньй к вхоo ДУ намагничивающей системы, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности дефектоскопии за счет получения информации о всех дефектах различной ориентации,

5 он снабжен второй намагничивающей

системой, последовательно соединенными вторьми матричным магниточувстви- тельным преобразователем, амплитуд- ньм селектором и блоком динамической

0 памяти, выход которого подключен к второму входу блока долговременной памяти, а его управляющий вход и управляющий вход второго матричного магниточувствительного преобразовате5 ля подключены к выходу блока развертки, каждая, намагничивающая система вьшолнена в виде трех рядов полюсов, расположенных по окружности тороидального ярма, с п полюсами в сред0 нем и с. полюсами в крайних рядах, в каждой намагничивающей системе полюса образуют круговые контуры, по шесть полюсов в каждом, размещенных равномерно по окружности попарно ди аметрально, при этом полюса среднего ряда являются общими для смежных контуров, полюса среднего ряда одной намагничивающей системы смещены относительно полюсов среднего ряда другой

д намагничивающей системы на величину радиуса кругового контура, а обмотки диаметрально противоп9ложных полюсов контуров каждой системы соединены последовательно и объединены в три параллельные ветви, подключенные к бло5

ку управления,

i-j-i

I

I

I I

.

;

/ V-// 1-5-1 5-1 LK-I ,

V.

Sf:il X.-.

Ярмо тороидальное

- ч

-ffl- ew/

/

..;«L

Фи.г

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии и контроля структуры поверхности ферромагнитных объектов, в частности подземных магистральных трубопроводов. Цель изобретения - повышение достоверности дефектоскопии за счет получения информации о всех дефектах различной ориентации. Для этого в дефектоскопе использованы блоки 8 и 9 динамической памяти, блок 10 долговременной памяти и электронный блок 1

3 управления. Выход электронного блока управления подключен к входу намагничивающих систем 1 и 2. Каждая намагничивающая система 1 (2) содержит по три ряда полюсов, радиально расположенных по окружности на центральном тороидальном ярме, средний ряд содержит N полюсов, а два крайних ряда - по 2 N полюсов. Все полюсы сгруппированы в круговые контуры, в каждом из которых по сигналу от блока 13 управления формируется вращающееся магнитное поле. Благодаря этому выявляются разноориентированные по поверхности трубопровода дефекты, информация о которых после селекции в амплитудных селекторах 6 и 7 записывается в блоки 8 и 9 динамической и блок 10 долговременной памяти. Матричные преобразователи 4 и 5 выполнены в виде замкнутой ленты и установлены в зазоре между трубопроводом и полюсами намагничивающих систем 1 и 2. 4 ил.

тип

Труда

Полюс

Ярмо

тороидальное

Фие.З

ИГ. 4.