Устройство для многопараметрового неразрушающего контроля Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения одного из геометрических или физических параметров изделия с подавлением влияния нескольких мешающих факторов, в частности для контроля многослойных изделий.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет подавления влияния нескольких мешающих факторов.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства; на фиг. 2-годографы напряжений

преобразователя, полученные при измерении толщины покрытия на частоте 5,5 кГц; на фиг.З - то же, на частоте 10 кГц.

Устройство для многопараметрового неразрушающего контроля содержит генераторы низшей частоты 1 и высшей частоты 2,первый коммутатор 3, служащий для поочередной подачи обеих частот на вихретоко- вый преобразователь 4 и компенсационный преобразователь 5, измерительные каналы 6 и 7, каждый из которых состоит из последовательно соединенных усилителя 8. соесо

Ю Ю 00

диненного своим входом с выходом компенсационного преобразователя 5, регулятора 9 амплитуды , фазовращателя 10, а также из усилителя 11, соединенного своим входом с выходом вихретокового преобразователи 4, сумматора 12, подключенного своими входами к выходам фазовращателя 10 и усилителя 11, измерителя 13 разности фаз, подключенного своими входами к выходам сумматора 12 и усилителя 8, второй коммутатор 14, подключенный своими входами к выходам измерителей 13 разноста фаз обоих каналов, блоки 15 и 16 памяти, подключенные своими входами к выходам второго коммутатора 14, последовательно соединенные дифференциальный усилитель 17, подключенный своими входами к выходам блоков 15 и 16 памяти, линеариза- тор 18 и аналого-цифровой преобразователь 19, а также блок 20 управления, выходы которого подключены к управляющим входам коммутаторов 3 и 14.

Устройство для многопараметрового неразрушающего контроля работает следующим образом.

Генераторы 1 и2 вырабатывают синусоидальные напряжения двух частот, которые посредством коммутатора 3 подаются на последовательно включенные вихретоко- вый преобразователь 4 и компенсационный преобразователь 5. Сигналы с вихретокового преобразователя 4 и компенсационного преобразователя 5 поступают одновременно на входы измерительного канала 6 низшей частоты и измерительного канала 7 высшей частоты, в которых происходит выбор точки отсчета на комплексной плоскости путем формирования опорного напряжения с помощью усилителя 8, подключенного к компенсационному преобразователю, регулятора 9 амплитуды, фазовращателя 10 и векторного суммирования сумматором 12 с сигналом, прступаю- щим на сумматор 12 с усилителя 11, подключенного к вихретоковому преобразователю 4.

Измеритель 13 разности фаз преобразует информацию о сдвиге фаз между сигналами с вихретокового преобразователя 4и компенсационного преобразователя 5 в постоянное напряжение, которое посредством коммутатора 14 подается на блоки 15 и

16памяти. Дифференциальный усилитель

17служит для алгебраического суммирования с разными коэффициентами сигналов, поступающих на его входы с выходов блоков 15 и 16 памяти.

Линеаризатор 18 служит для преобразования нелинейной зависимости напряжение - контролируемый параметр в

линейную. Аналого-цифровой преобразователь 19 служит для преобразования напряжения, поступающего на его вход с линеаризатора 18, в цифровую информацию

о величине контролируемого параметра. Работой коммутаторов 3 и 14 управляет блок 20 управления.

На фиг.2 приведены годографы напряжений трансформаторного преобразователя на ферритовом сердечнике, полученные при измерении толщины никеля на магнитной стали на частоте 5,5 кГц (фиг.З, на частоте 10 кГц), Используют никелевые пленки толщиной 0 - 100 мкм, полученные при различных режимах (плотности тока 1,5 - 5,ОА/дм , неотожженные и отожженные на воздухе, в вакууме), различные образцы магнитной стали ЗИ-811 с радиусом кривизны 0-10 мм, зазор между преобразователем и

изделием изменяется в пределах 0-30 мкм. Как видно по годографам, свойства стали даже одной марки (ЭИ-811) изменяются как от образца к образцу (первый-четвертый образцы), так и в пределах одного образца.

Годографы преобразователя, расположенного над никелем на магнитной стали, получают при измерении толщины никелевых пленок в одной и той же точке одного образца (первый образец). Как видно по годографам, свойства никеля также изменяются. Годографы преобразователя, расположенного с зазором над никелем на магнитной стали, получают при изменении зазора между преобразователем и никелем на первом

образце. Годографы преобразователя, расположенного с зазором и без зазора над никелем на других образцах стали ЭИ-811 (второй-четвертый образцы), не приведены. Кроме того, не приведены годографы преобразователя, расположенного над никелем на изделиях с радиусом кривизны до 10 мм, так как они совпадают с годографами преобразователя, расположенного с зазором до 10 мкм над никелем на плоских изделиях.

Изменения электропроводности и магнитной проницаемости никеля отстраиваются фазовым способом, т.е. на каждой частоте измерения проводят из такой точки комплексной плоскости (фиг.2, точка А), чтобы фаза сигнала не зависела от изменений этих мешающих факторов.

Диаметр преобразователя и частоты выбраны такими, что фазы сигналов, измеренных из точки А относительно оси imU, при

изменении свойств стали, зазора и радиуса кривизны пропорциональны с одним коэффициентом пропорциональности, а при изменении толщины никелевого покрытия - с другим. Коэффициенты усиления на входах

дифференциального усилителя 17 выбирают, изменяя один из них так, что приращения сигналов, измеренных из точки А, на частотах 5,5 и 10 кГц при изменении свойств стали, зазора и радиуса кривизны одинаковые. Коэффициент определяют эксперимен- тально с помощью набора стандартных образцов так, чтобы на выходе усилителя подавить влияние этих мешающих факторов. Тогда выходной сигнал усилителя не зависит от изменения мешающих факторов и определяется только величиной контролируемого параметра - толщиной никелевого покрытия.

Фо рмул а изобрете н ия

Устройство для многопараметрового неразрушающего контроля, содержащее генераторы высшей и низшей частоты, вихрето- ковый преобразователь, высокочастотный и низкочастотный измерительные каналы, каждый из которых включает усилитель, регулятор амплитуды, сумматор, фазовращатель, измеритель фаз и блок опорного напряжения, и блок представления информации, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля за счет подавления влияния нескольких мешающих факторов, оно снабжено первым коммутатором, входы которого подключены к генераторам, а выход - к входу вихретокового преобразовате-

ля, компенсационным преобразователем, включенным последовательно с вихретоко- вым преобразователем, двумя дополнительными усилителями и вторым коммутатором, двумя блоками памяти и блоком управления, а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных первого усилителя, являющегося одновременно и блоком опорного напряжения, вход которого соединен с выходом компенсационного преобразователя, регулятора амплитуды и фазовращателя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен через дополнительный усилитель к выходу вихретокового преобразователя, выход сумматора подключен к первому входу измерителя разности фаз, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, выходы измерителей разности фаз обоих измерительных каналов подключены к входам второго коммутатора, выходы которого подключены к двум блокам памяти, выходы которых соединены с блоком представления информации, выполненным в виде последовательно соединенных дифференциального усилителя, линеаризатора и аналого-цифрового преобразователя, а выходы блока управления подключены к управляющим входам коммутаторов.

/WK

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения толщины покрытия. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет подавления влияния нескольких мешающих факторов. Цель достигается тем, что устройство, содержащее генераторы высшей и низшей частоты, вихретоковый преобразователь, высокочастотный и низкочастотный каналы и блок представления информации, снабжено первым коммутатором, входы которого подключены к генераторам, а выход - к входу вихретокового преобразователя, компенсационным преобразователем, включенным последовательно с вихретоковым преобразователем, двумя дополнительными усилителями и вторым коммутатором, двумя блоками памяти и блоком управления, а каждый из измерительных каналов выполнен в виде последовательно соединенных первого усилителя, являющегося одновременно и блоком опорного напряжения, вход которого соединен с выходом компенсационного преобразователя, регулятора амплитуды и фазовращателя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второй вход которого подключен через дополнительный усилитель к выходу вихретокового преобразователя, выход сумматора подключен к первому входу измерителя разности фаз, второй вход которого соединен с выходом первого усилителя, выходы измерителей разности фаз обоих измерительных каналов подключены к входам второго коммутатора, выходы которого подключены к двум блокам памяти, выходы которых соединены с блоком представления информации. 3 ил.

«N

Ǥ:

ImV 2.5

,

Onto

CM20t

-0

10MM f20 МКМ

XMKH

us ReV

фиг.2

ImY 2f

/JOМКМ

x мкм

1л

US RtV

tpuz.3