Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Фие.1

Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий методом вихревых токов и может быть использовано в промышленности для дефектоскопии поверхностей и сортировки металлов и их сплавов по качеству термообработки.

Цель изобретения - повышение чувствительности контроля за счет выбора компенсационного сигнала и достоверности контроля за счет создания калибровочного сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 и 3 - функциональные схемы компенсатора и блока управления режимом соответственно.

Вихретоковое устройство содержит (фиг. 1) последовательно соединенные ратурный генератор 1 синусоидального на- пряжения, фазовращатель 2, блок 3 автоконтроля, усилитель 4 мощности, вих- ретоковый преобразователь 5 и усилитель 6, синхронные детекторы 7 и 8, сигнальные входы которых соединены с выходом усилителя 6 мощности, а опорные входы подключены к соответствующим выходам квадратурного генератора 1 синусоидального напряжения.

Устройство также содержит компенсатор 9, входы которого соединены с выходами синхронных детекторов 7 и 8 соответственно, усилители 10 и 11 составляющей сигнала, входы которых подключены к соответствующим выходам компенсатора 9, блок 12 индикации и осциллографический индикатор 13, входы которых включены между выходами усилителей 10 и 11 составляющей сигнала, блок 14 управления режимом, выходы которого подключены к управляющим входам квадратурного генератора 1 синусоидального напряжения, фазовращателя 2, усилителя 4 мощности, компенсатора 9 и усилителей 10 и 11 составляющей сигнала, а вход подключен к второму выходу блока 3 автоконтроля.

Кроме того, устройство содержит командный блок 15, выходы которого подключены к блоку 14 управления режимом и блоку 3 автоконтроля.

Блок 3 автоконтроля содержит последовательно соединенные блок 16 управления, модулятор 17 и ключ 18, второй вход которого соединен с выходом фазовращателя 2, а выход ключа 18 соединен с усилителем мощности, а выход блока 16 управления подключен к выходу командного блока 15. Компенсатор 9 содержит (фиг. 2) анализатор 19 знака сигнала, два сумматора 20 и 21, первые входы которых соединены с входами анализатора 19 знака сигнала и являются входами компенсатора 9, формирователь 22 компенсирующего напряжения, включенный между выходами анализатора 19 знака сигнала и вторыми входами сумматоров 20 и 21. Также компенсатор 9 содержит последовательно соединенные блок 23 опорного напряжения, подключенный к выходам анализатора 19 знака сигнала, двух- пороговый компаратор 24, вторые входы

которого соединены с выходами сумматоров 20 и 21 и блок 25 управления, выход которого подключен к формирователю 22 компенсирующего напряжения.

Кроме того, компенсатор 9 содержит

сумматоры 26 и 27, входы которых подключены соответственно к выходам сумматоров 20 и 21 и блоку 23 опорного напряжения, а выходы являются выходами компенсатора 9.

Блок 25 управления содержит последовательно соединенные генератор 28 импульсов и схему I/I 29, выход которой является выходом блока 25 управления, и триггер 30, выход которого подключен к второму входу схемы И 29, а входы являются входами блока 25 управления.

Блок 14 управления режимом содержит (фиг. 3) последовательно соединенные формирователь 31 команд, вход которого является первым входом блока 14 управления режимом и схему ИЛИ 32, второй вход которой обьединен с вторым входом формирователя команд и является вторым входом

блока 14 управления режимом, и ключи 33- 36, первые входы которых подключены к выходам формирователя 31 команд, кроме ключа 34, вход которого соединен с выходом схемы ИЛИ 32, а выходы ключей являются

первыми четырьмя выходами блока 14 управления режимом.

Блок 14 управления режимом также содержит последовательно соединенные генератор 37 импульсов, вход которого

является третьим входом блока 14 управления режимом, а выход генератора 37 подключен к объединенным вторым входам ключей 33-36, формирователь 38 импульсов, второй вход которого соединен с вто0 рым входом формирователя 31 команд и схему ИЛИ 39, второй вход которой является четвертым входом блока 14 управления режимом, а выход - соответственно пятым выходом блока 14 управления режимом.

5Вихретоковое устройство имеет два режима работы: режим контроля электропроводящих изделий и режим автоконтроля составных узлов.

Устройство работает следующим образом.

Для обеспечения режима контроля командный блок 15 переводится в состояние, при котором сигнал с его четвертого выхода блокирует блок 16 управления, в результате чего модулятор 17 не формирует модулированный по амплитуде сигнал и на выходе ключа 18 действует определенное значение напряжения синусоидальной формы. Одновременно сигнал с второго выхода блока 16 управления, являющийся сигналом запрета для блока 14 управления режимом, отсутствует. Последовательные команды с второго выхода командного блока 15 обеспечивают установку основных параметров устройства - частоты, фазы, тока возбуждения и усиления.

При воздействии первой команды на второй вход блока 14 управления режимом формирователь 31 команд формирует на своем первом выходе сигнал, который открывает ключ 33. По сигналу с третьего выхода командного блока 15, поступающего на третий вход блока 14 управления режимом, включается генератор 37 импульсов, в результате чего появляется сигнал в виде последовательности импульсов, который устанавливает требуемое значение частоты квадратурного генератора 1 синусоидального значения в зависимости от постоянной задачи контроля и электромагнитных свойств контролируемого обьекта (не показан).

Аналогично устройство отрабатывает вторую, третью и четвертую команды, управляя с помощью схемы ИЛИ 32 и ключей 34-36 фазовращателем 2, током возбуждения вихретокового преобразователя 5 с помощью усилителя 4 мощности и коэффициентом усиления усилителей 10 и 11 составляющей сигнала.

После установки требуемых значений вихретоковый преобразователь устанавливается на бездефектный участок контролируемого изделия и информационный сигнал после усиления усилителем 6 поступает на синхронные детекторы 7} 8.где выделяются квадратурные составляющие сигнала, поступающие на компенсатор 9. Работой компенсатора 9 управляет формирователь 38 импульсов через схему ИЛИ 39. Компенсация сигналов осуществляется следующим образом. Квадратурные составляющие поступают на анализатор 19 знака сигнала, по выходным сигналам которого устанавливается полярность сигналов на выходах формирователей 22 компенсирующего напряжения, а также полярность сигналов на третьем и четвертом выходах блока 23 опорного напряжения.

До команды на компенсацию на выходах первых сумматоров 20 и 21 формируются произвольные начальные сигналы, определяемые как суммы сигналов соответ5 ственно с выходов синхронных детекторов 7 и 8 и формирователя 22 компенсирующего напряжения. Начальные напряжения с выходов сумматоров 20 и 21 поступают на входы двухпорогового компаратора 24, уровни

10 пороговых напряжений которого задаются блоком 23 опорного напряжения.

После подачи команды на компенсацию с пятого выхода блока 14 управления режи15 мом на третий вход компенсатора 9 и соответственно на один из входов блока 25 управления последний включает формирователь 22 компенсирующего напряжения. Это осуществляется следующим образом.

0 По сигналу, поступающему на один из входов, триггер 30 переводится в состояние логической единицы, что обеспечивает прохождение импульсов генератора 28 на выход логической схемы И 29.

5Сигналы с выходов сумматоров 20 и 21

поступают на первые входы вторых сумматоров 26 и 27, в которых происходит сложение сигналов с опорными напряжениями. Так как уровень остаточного напряжения на

0 выходах сумматоров 20 и 21 после окончания компенсации соответствует заданному значению опорного напряжения, то после сложения его с опорным напряжением противоположной полярности на выходах

5 сумматоров 26 и 27 устанавливается напряжение, близкое к нулю.

Таким образом, после завершения процесса компенсации на выходах компенсатора 9 по каждой составляющей выходного

0 сигнала устанавливается минимальный уровень напряжения. Эти сигналы поступают на усилители 10 и 11 составляющей сигнала и после усиления на блок 12 индикации и осциллографический индикатор 13, который

5 осуществляет представление информации в системе Х-У, а также отображение параметров контроля и сигналов.

После проведения компенсации при ус- 0 тановке вихретокового преобразователя на дефектный участок возникает сигнал рас- компенсаций, который индицируется блоком 12 индикации и осциллографическим индикатором 13.

5Режим автоконтроля осуществляется

подачей импульса на блок 16 управления блока 3 автоконтроля, который с помощью модулятора 17 и ключа 18 выдает калиброванный сигнал, позволяющий проверить все блоки устройства.

Формула изобретения

1.Вихретоковое устройство для неразрушающего контроля, содержащее последовательно соединенные квадратурный генератор синусоидального напряжения, фазовращатель, усилитель мощности и вих- ретоковый преобразователь, усилитель, первый и второй синхронные детекторы, сигнальные входы которых соединены с выходом усилителя, а опорные входы подключены к соответствующим выходам квадратурного генератора синусоидального напряжения, компенсатор, подключенный к выходам синхронных детекторов, блок индикации и осциллографический блок, о т- личающееся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, оно снабжено двумя усилителями составляющей сигнала, включенными между выходами компенсатора и входами блока индикации и осциллографического блока, блоком управления режимов, выходы которого подключены к управляющим входам квадратурного генератора синусоидального напряжения, фазовращателя, усилителя мощности, компенсатора, и усилителей составляющей сигнала, и командным блоком, подключенным к блоку управления режимов.

2.Устройство по п. 1, отличающее- с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено блоком автоконтроля, выполненным в виде последовательно соединенных блока управления, вход которого подключен к выходу командного блока, а второй выход соединен с блоком управления режимом, модулятора и ключа, второй вход которого подключен к выходу фазовращателя, а выход ключа подключен к входу усилителя мощности.

3.Устройство по пп. 1и2, отличающееся тем, что компенсатор выполнен в виде последовательно соединенных анализатора знака сигнала, формирователя компенсирующего напряжения, первого и второго сумматоров, вторые входы которых объединены соответственно с входами анализатора знака сигнала и являются первым

и вторым входами компенсатора, двухпоро- гового компаратора и блока управления, второй вход которого является третьим входом компенсатора, а выход подключен к формирователю компенсирующего напряжения и последовательно соединенных блока опорных напряжений, входы которого подключены к выходам анализатора знака сигнала, а выход подключен к двухпорогово- му компаратору, и третьего и четвертого

сумматоров, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго сумматоров, а выходы являются выходами компенсатора.

4. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что блок управления режимом выполнен в виде последовательно соединенных формирователя команд, вход которого является первым входом блока управления режимами, и первой схемы

ИЛИ, второй вход которой объединен с вторым входом формирователя команд и является вторым входом блока управления режимом, четырех ключей, выходы которых являются выходами блока управления режимом, первые входы трех ключей подключены к формирователю команд, а вход четвертого ключа подключен к первой схеме ИЛИ, и последовательно соединенных генератора импульсов, вход которого является третьим входом блока управления режимом, а выход подключен к вторым входам ключей, формирователя импульсов, второй вход которого объединен с вторым входом первой схемы ИЛИ, и второй схемы ИЛИ, второй вход которой и выход образуют соответственно четвертый вход и пятый выход блока управления режимом.

17

Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий методом вихревых токов и может быть использовано в промышленности для дефектоскопии поверхностей и сортировки металлов и их сплавов по качеству термообработки. Целью изобретения является повышение чувствительности контроля за счет выбора компенсационного сигнала и достоверности контроля за счет создания калибровочного сигнала. При начальной калибровке сигнал с вихретокового преобразователя 5 поступает на компенсатор 9 в виде квадратурных составляющих. Компенсатор 9 устанавливается в режим минимального выходного сигнала, затем при контроле дефектного изделия образуется сигнал раскомпенсации, который и отражается в блоке 12 индикации. Для проверки работоспособности .устройства используется блок 3 автоконтроля, вырабатывающий тестовый сигнал. 3 з.п. ф-лы, 3 ил. И О го Os i