Имитатор воздействия подповерхностных дефектов для вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Фиг. 1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для настройки, поверки и градуировки вих- ретоковых дефектоскопов с проходным преобразователем.

Цель изобретения - повышение точности имитации.

На фиг. 1 представлена конструкция имитатора; на фиг. 2 - расчетная модель; на фиг. 3 и 4 - расчетные зависимости.

Имитатор состоит из наружной трубы 1, внутренней трубы 2, в которых со стороны поверхности сопряжения выполнены полости на глубину - х и + х соответственно. Трубы изолированы друг от друга при помощи диэлектрической пленки 3. Расчетная модель содержит верхнее зеркальное изображение А, контур трещины 5, нижнее зеркальное изображение 6.

Имитатор подповерхностных дефектов для вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями используется следующим образом.

В образце при помощи проходного вих- ретокового преобразователя (не показан) возбуждаются вихревые токи. Под влиянием имитатора внутреннего дефекта они раз- деляются на два русла относительно поверхности, в окторой лежит плоскость сопряжения наружной 1 и внутренней 2 труб, Вследствие этого влияния плоскость сопряжения исключается. Диэлектрическая пленка 3 препятствует перетеканию тока из одной трубы в другую при неточной сборке.

Конструкцию предложенного имитатора подповерхностных дефектов для вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями можно обосновать следующим образом. Под действием внутреннего дефекта возбужденные в образце токи перераспределяются по определенным контурам обтекания. Подобные контуры можно получить как результат действия вторичных источников, размещенных в объеме дефекта. Эти источники можно представить совокупностью электрических диполей. Чтобы определить картину силовых линий вторичных источников, можно воспользоваться подобием магнитных и электрических полей при определенных условиях. В нашем случае для этого электрические диполи заменяются магнитными, а электропроводящая среда - ферромагнитной. Согласно теоремы Стокса совокупность магнитных диполей в итоге сводится к рамке с током, охватывающей площадь трещины по ее контуру. Границы раздела по поверхностям изделия учитываются с помощью вертикальных изображений этой

рамки. В результате получаем расчетную модель (фиг. 2), т.е. бесконечную последовательность изображений. Однако, существенный вклад в формирование силовых

линий дают только два изображения, размещенные над поверхностями труб. Для нас представляет интерес поверхность, относительно которой русла тока, обтекающего трещину, разветвляются. Эта поверхность

разветвления совпадает с поверхностью, в которой вектор-потенциал А, определяемый суммой токов в рамке и ее изображениях равен нулю. При этом искомая поверхность проходит через плоскость основной рамки,

охватывающей трещину. Для протяженной трещины рамка вырождается в двухпроводную линию и наличие такой поверхности становится совершенно очевидным, так как вертикальные стороны протяженной рамки

дают несущественный вклад в картину распределения силовых линий вторичных источников. Для короткой рамки картина поля усложняется. Однако положение поверхности разветвления не изменяется.

Смещение х поверхности разветвления

относительно середины дефекта определяется из уравнения, полученного при условии равенства нулю вектор-потенциала А от суммы токов в основной рамке и ее изображениях. Уравнение имеет вид П м rs Г2 гз re ;

г, h г„ ll + И - -к - х , Г2 - т т х ,

35

гз (

Г4

м

Г2

Ri -T2

Ftf h

Г2

J+x+T-б;

5

0

5

+ x+T-c5;

где х - смещение плоскости сопряжения относительно середины дефекта;

Т - суммарная толщина труб;

R - глубина залегания дефекта;

д - глубина дефекта; - верхняя и нижняя стороны поверхности сопряжения;

гз и Г4 - ближняя и дальняя стороны верхнего зеркального изображения от поверхности сопряжения;

rs и re - ближня я и дальняя стороны нижнего зеркального изображения от поверхности сопряжения.

Решение уравнения целесообразно получить численными методами. Результаты представлены на фиг. 3 и 4 в виде зависимостей х f(h) и х f(5) при фиксированных

значениях б , Т и h, Т соответственно. Величина х нормирована по Т.

Полости имитируемого дефекта выполняются со стороны поверхностей сопряжения в наружной трубе на глубину -х ,

а во внутренней трубе - на глубину + х .

Формула изобретения

1. Имитатор воздействия подповерхностных дефектов для вихретоковых дефектоскопов с проходными преобразователями, содержащий две телескопически сопряженные трубы с суммарной толщиной Т, в одной из которых выполнена полость со стороны поверхности сопряжения, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности имитации, во второй трубе выполнена полость, соответствующая полости в первой трубе, толщина Тн наружной трубы выбрана

равной 6 +-J) - х , где д - глубина залегания дефекта; h - глубина имитируемого дефекта; х - смещение плоскости сопряжения

относительно середины дефекта, + х-глубина полости наружной трубы, - - глуби-

на полости внутренней трубы, а величина х определяется из соотношения

П Г4 Г5 Г2 ГЗ Г6 ;

П 2 -х

Г2 + х;

5

n M Rl-T+(5+jl-x;

п r4-M-Rl-T

+ 5+Ј-х

rs Ri--f -Ј+х+Т- 5;

re-Ri- -Tpx+T-d:

где п и Г2 - верхняя и нижняя стороны поверхности сопряжения;

гз и Г4 - ближняя и дальняя сторояы верхнего зеркального изображения от поверхности сопряжения;

гзи re - ближняя и дальняя стороны нижнего зеркального изображения от поверхности сопряжения.

2.Имитатор по п. 1,отличающийся тем, что трубы электрически изолированы.от поверхности сопряжения.

3.Имитатор по п. 2. отличающийся тем, что электрическая изоляция выполнена в виде диэлектрической пленки, размещенной между слоями.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для настройки, поверки и градуировки вих2 3 ретоковых дефектоскопов с проходным преобразователем. Цель - повышение точности имитации - достигается благодаря тому, что отсутствуют искажение линий тока, обтекающих дефект. Ток, возбужденный в образце с имитатором подповерхностного дефекта, обтекает несплошности по двум руслам, разделенным поверхностью сопряжения. Поверхность сопряжения выбрана так, что не вносит дополнительных искажений из-за разделения образца на части 1, 2. При неточности сборки имитатора возможно несовмещение кромок несплошности, вследствие чего ток перетекает из одного слоя в другой. Однако благодаря-диэлектри- ческой пленке 3 это не сказывается на точности имитации, Таким образом повышается технологичность изготовления образцов с высокой точностью имитации подповерхностных дефектов. 2 з.п. 4 ил. 1 ф-ЛЫ, ел с

3 1

Фиг.1

О

W Ь