Способ многопараметрового контроля изделий Советский патент 1992 года по МПК G01B7/10 G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле качества продукции, акустике, экранировании РЭА, индукционной электроразведке полезных ископаемых и т.п.

Целью изобретения является расширение области использования за счет контроля многослойных изделий.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа многопараметрового контроля изделий.

Устройство содержит последовательно включенные генератор 1 регулируемой частоты, преобразователь 2, блок 3 получения выходной характеристики преобразователя 2, второй вход которого соединен с выходом

генератора, блок 4 сравнения и первичной обработки информации, блок 5 управления и обработки информации, второй выход которого подключен к второму входу блока 4, а третий вход - к выходу генератора 1, и блок 6 вывода информации, а также блок 7 ввода дополнительной информации, выход которого соединен с вторым входом блока

5.

Способ основан на наличии счетного множества(п 1,2,...)точек пересечения выходной характеристики системы преобразо- ватель - испытуемое изделие и соответствующей выходноой характеристики системы преобразователь - изделие, отличающееся от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя

При этом, как показали расчеты и эксперименты, на частоте , измеренной в п-й точке пересечения характеристик, в широких пределах изменения параметров слоев испытуемого изделия и зазора между преобразователем и испытуемым изделием справедливо соотношение

,

где ti, k f(pi, o)nk ) - соответственно толщина и длина волны поля в 1-м слое испытуемого изделия, включая k-й контролируемый слой, на частоте OMk, измеренной в n-й точке пересечения полученных выходных характеристик преобразователя;

п- 1,2,3,...;

m n, если точка пересечения определяется по АФХ или ФЧХ преобразователя;

m « (2n -1)/2, если точка пересечения определяется по АЧХ преобразователя.

Для определенности далее принято n 1, т.е. параметры выходного сигнала преобразователя 2 измеряют в первой из n точек пересечения выходных характеристик, где ft o)ik минимально, а в качестве выходных характеристик представляют АФХ преобразователя.

Способ многопараметрового контроля изделий, например, методом вихревых токов осуществляют следующим образом.

На предварительном этапе контроля выполняют такие операции:

1) размещение преобразователя 2 в зоне контроля;

2) регулирование с помощью генератора 1, соединенного последовательно с преобразователем 2, частоты со тока .возбуждения преобразователя 2 в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких

долей толщины ближайшего к преобразователю 2 слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия;

3) измерение с помощью блока 3, под- 5 ключенного первым из входов к выходу преобразователя 2, а вторым входом - к выходу генератора 1, параметров (Ai - амплитуды, фазы, а)) частоты) выходного сигнала преобразователя 2 и получение АФХ-1 пре- 10 образователя 2 (во всем диапазоне вариаций о) с последующим вводом АФХ-1 в блок 4;

4) определение в блоке 4 расстояния h от преобразователя 2 до испытуемого изде- 15 лия по результатат обработки параметров AI и р выходного сигнала преобразователя 2, измеренных в блоке 3 на максимальной частоте.

На этом же этапе осуществляют ввод в 20 блок 5:

а) информации о расстоянии h с выхода блока 4 на первый вход блока 5;

б) сигнала, пропорционального току I возбуждения преобразователя 2 с выхода 25 генератора 1 на третий вход блока 5;

в) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 информации Ci,2.... характеризующей размеры обмоток преобразователя 2. диапазоны возможных при контроле вариаций 30 физических параметров ри... слоев изделия, частоты Ш и т.п.;

г) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 алгоритма (1) определения толщины 11,2...к

35 слоев изделия и алгоритма определения физических параметров pi,2... слоев изделия, а также получения (во всем возможном при контроле диапазоне вариаций pk) выходной (АФХ-2) характеристики преобразователя 2

40 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя tk много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля (tk °° ). При этом в качестве второго

45 алгоритма используют, например, выражение

{А, р} f(Ci,2,o ; I; h; pu...k: ti.2...k-i).

(2)

50 На первом такте измерений в счетчике числа слоев, размещенном в блоке 5, устанавливают k 1. Здесь же (по заданным на предварительном этапе контроля значениям Ci,2,..., I, h и диапазонам вариаций ш , pi

55 nti ) с помощью алгоритма (2) получают АФХ-2 преобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина ti первого () контролируемого слоя ti .

Полученную АФХ-2 в виде массива сигналов (А, р) (А2.) с второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4. Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 вводят АФХ-1. В блоке 4 осуществляют сравнение полученных АФХ- 1 иАФХ-2ификсируютпараметры(Ац,, «ж ) выходного сигнала преобразователя 2 в первой точке их пересечения, где мц (k 1, п 1) минимально.После этого сигналы, пропорциональные An. t т с вь1хода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным на предварительном этапе контроля значениям Ci,2.... I, h, ti °°и измеренным значениям А Ап,у - и (о - ) с помощью алгоритма (2) определяют искомое значение физического параметра pi (k 1), а искомое значение толщины ti (k 1) контролируемого слоя определяют из алгоритма (1) при k n m 1 и Я) f(wii, Р 0 2 я i 2 / гуцрГ . Заносят найденные значения параметров pi и и в память блока 5.

На втором такте измерений в счетчик числа слоев«изделия блока 5 добавляют 1 (k 2). Здесь же (по заданным значениям CL 2..... I. h, pi, ti, 12 °° и диапазонам вариаций ft и р2) с помощью алгоритма (2) получают новую АФХ-2 преобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина t2 второго (k 2) контролируемого слоя t2- °° .

Полученную АФХ-2 с второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4. Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 вводят АФХ-1. В блоке 4 осуществляют сравнение полученных АФХ- 1 и АФХ-2 и фиксируют параметры (Ai2,pi2 , ) выходного сигнала преобразователя 2 в первой (п 1) точке их пересечения, где (п 1, k 2) минимально. После этого сигналы, пропорциональные Ai2-V9i2 , ftM2 , с выхода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным значениям Ci. 2.... h, I, ti, pi, 12 ж и измеренным значениям А Ai2. f .( - 12 ) с помощью алгоритма (2) определяют искомое значение физического параметра р2, а. искомое значение толщины t2 контролируемого слоя определяют из алгоритма (1) при k 2. п m 1,Ai -In 2/ raJnpi А2 - 2 п 2 Р2и по измеренному в первом такте значению ц. Далее процесс измерений повторяется и завершается на одном из тактов измерений при совпадении (с на- передзаданной точностью) сравниваемых в блоке 4 выходных характеристик преобразователя 2, т.е. при отсутствии точек пересечения, сравниваемых АФХ. При этом на первый вход блока 5 с выхода блока 4 пода

5

5 0

5

5

0

5

0

5

0

ют команду о завершении процесса контроля и осуществляют вывод полученной информации (h. pi, ti. P2,12 k-1....)c помощью блока 6. подключенного к первому выходу блока 5.

Пример. Решение задачи вихретоко- вого контроля четырех параметров плоского немагнитного изделия с двумя слоями: первый, ближайщий к вихретоковому преобразователю (ВТП), и второй слои которого выполнены соответственно из металла толщиной ti и t2 с удельной электрической проводимостью 7i и 7г.

Изделие моделировалось пластинами со следующими параметрами: 16,7 МСм/м (сплав на основе алюминия); ц 0,55 мм; О2 55 МСм/м (технически чистая медь); t2 0,2 мм. Для сравнения с результатами, полученными по предлагаемому способу, значения t и о пластине измерялись с помощью микрометра типа МК и серийного прибора типа ВЭ-20. Кроме того, для определения частот run и 0)12 в точках пересечения выходных характеристик ВТП использовались также цилиндрические диски диаметром 50 мм и высотой 50 мм, выполненные из материалов сrj 02 и оз.

Эксперименты осущетвлялись с использованием накладного ВТП диаметром 3 мм. генератора ГЗ-33, цифровых вольтметра типа В7/27, фазометра типа Ф 2-16 и частотомера типа 43-34. Частота генератора варьировалась в пределах от 20 до 200 кГц.

В результате экспериментов установлено, что в точках пересечения выходных ха- рактеристик АФХ-1 и, АФХ-2 при определении параметров CTI и ti верхнего слоя частота fn составила 100 кГц, а при определении параметров О2 и t2 частота fi2 составила 40 кГц. При этом отличие параметров а , ti. 72 , t2 от измеренных с помощью стандартных измерительных средств не превышало 10-15%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Способ многопараметрового контроля изделий, заключающийся в размещении преобразователя в зоне контроля, в регулировании частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей ближайшего к преобразователю слоя до величины, равной или большей толщины контролируемого изделия, в получении выходной характеристики преобразователя и в определении расстояния от преобразователя до поверхности контролируемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на максимальной частоте, а также в получении во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от контролируемого тем, что толщина его много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля, в сравнении полученных характеристик, в измерении параметров выходного сигнала преобразователя в точке пересечения характеристик и в определении по результатам обработки измеренных параметров выходного сигнала физического параметра контролируемого слоя, о т л и

чающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля многослойных изделий, начиная с ближайшего к преобразователю слоя контролируемого изделия, повторяют операции, следующие за определения расстояния от преобразователя до контролируемого изделия, при этом толщину данного контролируемого слоя определяют как функцию толщин слоя, расположенных между преобразователем и данным контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в данном контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения характеристик.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области использования за счет контроля многослойных изделий. Для этого в способе многопараметрового контроля изделий, включающем размещение преобразователя в зоне контроля, регулирование частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразованию слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия, получение выходной характеристики преобразователя и определение расстояния от преобразователя до поверхности испытуемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на максимальной частоте, а также получение во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя много больше глубины проникновения в него возбуждающего поля, сравнение полученных характеристик, измерение параметров выходного сигнала преобразователя в точке их пересечения и определение по результатам их обработки физического параметра контролируемого слоя, последовательно для каждого слоя изделия, начиная с ближайшего к преобразователю слоя, выполняют операции, следующие за операцией определения расстояния до изделия. При этом -толщину контролируемого слоя определяют как функцию толщин слоев, расположенных между преобразователем и контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения полученных характеристик. 1 ил. I I о Ј VJ О со о ся 00