Способ вихретокового контроля изделий Советский патент 1991 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности для дефектоскопии изделий из немагнитных материалов с низким значением электропроводности (а 2 МСм/м)

Цель изобретения - повышение чувствительности при контроле изделий с низкой электропроводностью за счет отстройки от мешающих параметров.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - зависимость выходного напряжения UK колебательного контура от зазооа при значениях электропроводности ai 0.5 МСм/м. 72 0,7 МСм/м, од -0,9 МСм/м контролируемых изделий; на фиг. 3 - представлена зависимость максимальных значений производной по времени выходного напряжения колебательного контура от электропроводности контролируемых изделий.

Устройство, реализующее способ, состоит из генератора 1 гармонического напряжения высокой частоты, вихретокового преобразователя 2, вибромеханизма 3 для механических колебаний вихретокового преобразователя 2 по нормали к поверхности контролируемого изделия, колебательного контура 4. блока 5 обработки сигнала, дифференцирующего блока 6, выпрямителя 7 амплитудного значения, стрелочного индикатора 8.

Генератор 1 подключен к колебательному контуру 4. элементом которого является вихретоковый преобразователь 2, механически закрепленный на вибромеханизме 3. Выход колебательного контура 4 присоединей ко входу блока 5 обработки сигнала. Выход блока 5 обработки сигнала подключен к входу дифференцирующего блока 6. Выход дифференцирующего блока б присоединен к входу выпрямителя 7 амплитудного значения. К выходу выпрямителя 7 амплитудного значения подключен стрелочный индикатор 8.

Способ реализуется следующим образом.

Вчхоетоковый преобразователь, включенный в колебательный конгур,устанавливают над поверхностью контролируемого изделия и с помощью вибромеханизма 3 приводят в колебательное движение с постоянной частотой и амплитудой по нормали v контролируемой поверхности. Затем определяют произнодную по времени вводного нчпряхения контура и находят максимальнее значение производной, г.о 1,.,рсй судят о контролирует .ом параметре

При питании В1П от генератора 1 на пряжение на контуре определяется сопротивлением контура. Относительное изменение сопротивления контура AZ/Z, выраженное через относительные изменения акп рцого сопротивления ДН/R и ин- дукшвн .-т- -. L/1 S:P ::геютвид

AZ 1-Ј+ЈlQL x

z (1 ;2 +с2/о2

AL

- ( i + Ј/&

где О - добротнгстьконтура: j. а)

s OJb

О) - круговая питающего контур,

резонансная частота контура;

L, R - индуктипность и активное сопротивление вихрегокового преобразователя;

Л1, Л R приращения L и R ВТП от кон рочир; -мою параметра 0.

Hj выражения (1) видно, ч го чувстви 1ельность контура к изменениям L и R, и следовательно, к и контролируемого изделия зависит от расстройки Ј кс;пура. При Ј 1,т.е при резонансе AZ/Z определяется выражением

AZ AL &Rт

L -. ,

Полученное вь;ражение показывает, что относительное изменение напряжения на контуре определяется только относи тельными изменениями L и R ВТП.

Величину расстройки Ји, соответствующую максимальному приращению напряжения на контуре от величины

ЛЬ R

Б .(1)

расстройка контура.

част л а тока гснератопа,

контролируемого параметра, можно определить путем исследования выражения (1) на экстремум:

t о ( -IL Л°

AR

R

(3)

Ог 1 )

AL , AR

11

Из выражения (3) следует, что расстройка при которой чувствительность контура с

ВТП к контролируемому параметру максимальна, зависит от добротности контура Q и величин Al./Ln AR/R. При Q 1 и малых изменениях AL/L и AR/R контура, что имеет место при мапых изменениях контролируемого параметра (контроле изделий с низким (т), выражение для Л Z/Z принимает вид

-. iALiAtt ,.Л

при & - - - « т -т- - - - - - , (4)

0

5

0

5

0

при 1 2

Следовательно, чувствительность колебательного контура с ВТП к контролируемому параметру с/при Ј во много раз больше чувствительности контура к о при резонансе

Па фиг. 2 показано, что максимальная чувствительность соответствует точке кривой с наибольшей крутизной, причем каждому начению о соответствует своя максимальная крутизна кривой UK (h), и она имеет место при одном своем значении h. Следовательно, производная выходного напряжения контура по времени в точке максимальной крутизны кривой 1)к(п) принимает наибольшее значение. Кроме того, ее величина зависит от величины контролируемого параметра ст.

Вследствие колебания ВТП над поверхностью контролируемого изделия выходное напряжение дифференцирующего блока 6 переменное. Амплитудное значение этого напряжения пропорционально произведению максимума производной на частоту колебаний ВТП. Если входное напряжение дифференцирующего блока ивх.д изменяется по гармоническому закону

UBx. Sin Wnt,(5)

ine Wn - круговая частота колебаний ВТП. то выходное напряжение дифференцирующего блока Увых д равно

аивх.д

U в

их д5

dt

(От, UmCOSWnt. (6)

Выходное напряжение выпрямителя амплитудного значения равно величине WnUm Следовательно, стрелочный индикатор 8 -. иксирует напряжение колебательного контура при максимальной чувствительности к а.

Как видно из фиг. 3, между Us и измеряемым параметром а контролируемого изделия существует однозначная связь. Это показывает, что на результаты контроля не влияет такой сильно мешающий параметр, как зазор.

Формула изобретения Способ вихретокового контроля изделий, заключающийся в том, что вихретоко- вый преобразователь, включенный в

колебательный контур, питаемый гармоническим напряжением высокой частоты, приводят в колебательное движение по нормали к поверхности контролируемого изделия и используют параметр выходного напряжения колебательного контура для получения результатов контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле изделий с низкой электропроводностью, в качестве параметра выходного напряжения контура используют максимальное значение производной по времени.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано в металлургической и машиностроительной промышленности для дефектоскопии изделий из немагнитных материалов с низким значением электропроводности (σ *982MCM/M). ЦЕлью изОбРЕТЕНия яВляЕТСя пОВышЕНиЕ чуВСТВиТЕльНОСТи пРи КОНТРОлЕ издЕлий C НизКОй элЕКТРОпРОВОдНОСТью. Для эТОгО ВиХРЕТОКОВый пРЕОбРАзОВАТЕль, ВКлючЕННый B КОлЕбАТЕльНый КОНТуР, пиТАЕМый гАРМОНичЕСКиМ НАпРяжЕНиЕМ ВыСОКОй чАСТОТы, пРиВОдяТ B КОлЕбАТЕльНОЕ дВижЕНиЕ пО НОРМАли K пОВЕРХНОСТи КОНТРОлиРуЕМОгО издЕлия, ОпРЕдЕляюТ пРОизВОдНую ВыХОдНОгО НАпРяжЕНия КОНТуРА пО ВРЕМЕНи, изМЕРяюТ МАКСиМАльНОЕ зНАчЕНиЕ пРОизВОдНОй и пО НЕй СудяТ O КОНТРОлиРуЕМОМ пАРАМЕТРЕ. 3 ил.

2

4

0,1 0.2 0,3 0,4 МП

L/rl

7