Устройство для вихретокового контроля металлических изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/90 

XI

к

00

VI VI ю

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может найти применение при создании приборов для использования в машино- строении, авиации, химической промышленности и т.д.

Известно устройство для вихретокового контроля металлических изделий содержащее генераторы основной и вспомогательной частоты, первый сумматор, один из входов которого соединен с генератором основной частоты, другой вход через последовательно соединенные делитель напряжения и фазовращатель подключен к генератору вспомогательной частоты, а выход через последовательно соединенные вихретоковый преобразователь, полосовой фильтр первой гармоники, удвоитель частоты и второй сумматор соединен с индикатором, а также полосовой фильтр второй гармоники, вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, а выход через фазовращатель соединен с другим входом второго сумматора.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вихретокового контроля, которое содержит последовательно соединенные основной генератор, сумматор, вихретоковый преобразователь, предварительный усилитель, умножитель, компенсатор, полосовой фильтр и индикатор, а также вспомогательный генератор, выход которого через фазовращатель и делитель напряжения соединен с вторым входом сумматора. Канал компенсатора содержит последовательно соединенные фазовращатель, делитель напряжения и умножитель, входы которого соединены с основным генератором и выходом сумматора. Второй вход умножителя измерительного канала соединен с выходом основного генератора. Вспомогательный генератор настроен на утроенную частоту основного генератора, а полосовой фильтр - на его удвоенную частоту.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности из-за того, что оно обеспечивает проведение контроля только при одном (1/3) соотношении рабочих частот.

Цель изобретения - расширение диапазона контролируемых объектов за счет обеспечения вихретокового контроля в более широком диапазоне соотношений рабочих частот основного и вспомогательного генераторов.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вихретокового контроля металлических изделий, содержащее последовательно соединенные первый генератор,

сумматор, вихретоковый преобразователь, предварительный усилитель, умножитель, компенсатор, полосовой фильтр и индикатор, последовательно соединенные второй генератор, первый делитель напряжения и первый фазовращатель, выход которого подключен к второму входу сумматора, последовательно соединенные второй делитель напряжения и второй фазовращатель,

0 выход которого подключен к второму входу компенсатора, дополнительно содержит третий генератор, выход которого соединен с вторым входом умножителя, и четвертый генератор, выход которого соединен с вхо5 дом второго делителя напряжения. При этом частоты первого и второго генераторов выбраны в соотношении 1:К, где К 2,3,4.,., частоты первого и третьего генераторов выбраны в соотношении 1:(К - 1)/2, частоты

0 первого и четвертого генераторов выбраны в соотношении 1:(К + 1)/2, а полосовой фильтр настроен на частоту четвертого генератора.

На чертеже представлена функциональ5 ная схема предлагаемого устройства.

Устройство для вихретокового контроля металлических изделий содержит последовательно соединенные первый генератор 1, сумматор 2, вихретоковый преобразователь

0 3, предварительный усилитель 4, умножитель 5, компенсатор 6, полосовой фильтр 7 и индикатор 8, второй генератор 9, который через первый делитель 10 напряжения и первый фазовращатель 11 соединен с вто5 рым входом сумматора 2. Второй вход умножителя 5 соединен с выходом третьего генератора 12. Канал компенсации содержит четвертый генератор 13, который через второй делитель 14 напряжения и второй

0 фазовращатель 15 соединен с вторым входом компенсатора 6. При этом частоты первого генератора 1 и второго генератора 9 выбраны в соотношении 1:К, где К 2, 3, 4, 5 ..., частоты первого генератора 1 и третье5 го генератора 12 выбраны в соотношении 1:(К - 1)/2, частоты первого генератора 1 и четвертого генератора 13 выбраны в соотношении Т:(К + 1)/2, а полосовой фильтр настроен на частоту четвертого генератора 13.

0 Устройство работает следующим образом.

Сигнал основной частоты от генератора

1 подается на один из входов сумматора 2,

на второй вход которого поступает сигнал

5 вспомогательной частоты, который формируется с помощью второго генератора 9, делителя 10 напряжения и фазовращателя 11. Суммарный сигнал поступает на обмотки возбуждения вихретокового преобразователя 3, выходное напряжение которого

перемножается в умножителе 5 с напряжением, вырабатываемым третьим генератором 12. В компенсаторе 6 происходит компенсация сигнала небаланса преобразователя 3. Напряжение компенсации выра- батывается генератором 13, делителем 14 напряжения и фазовращателем 15. Отфильтрованное полосовым фильтром 7 от неинформативных продуктов перемножения сигналов выходное напряжение компенса- тора 6 поступает на индикатор 8.

Пусть генераторы 1, 9, 12 и 13 вырабатывают гармонические сигналы

Ui Ui sinon;

Ug UgsinKccn;

Ui2 Ui2 sin Qi2 t;

Uis Uis sin Qi31,

где О) 2n F - круговая частота сигнала генератора 1;

Qi2 - круговая частота генератора 12;

Ј2i3 круговая частота генератора 13.

Выходное напряжение предварительного усилителя 4, пропорциональное сумме сигналов, поступающих от генераторов 1 и 9, перемножается в умножителе 5 с сигна- лом генератора 12

U5 K1 Ui sint+ Kgllgsin

x Ui2 sin Qi2 U12/2 {Ki Ui cos (ш $12) t - COS (0) + Ql2) t + .

+ (K y-Qi2)t-

-COSj(K W+Ql2),(1).

где Ki , Kg - комплексные коэффициенты передачи каналов соответствующих генераторов.

Необходимым условием работы предла- гаемого устройства является совпадение по частоте комбинационных составляющих этого напряжения, связанных с сигналами

как первого 1, так и второго 9 генераторов.

Это возможно только в том случае, когда выполняется следующее условие

О) + Ql2 К О) Ql2,

откуда

Q12 - (К - 1)/2 СО.(2)

Подставляя (2) в левую или правую часть равенства (1), нетрудно определить частоту совпадающих комбинационных составляющих, на которую должен быть настроен полосовой фильтр 7 и которую должен вырабатывать четвертый генератор 13 Ql3 (K+1)/2.

Формула изобретения Устройство для вихретокового контроля металлических изделий, содержащее последовательно соединенные первый генератор, сумматор, вихретоковый преобразователь, предварительный-усилитель, умножитель, компенсатор, полосовой фильтр и индикатор, последовательно соединенные второй генератор, первый делитель напряжения и первый фазовращатель, последова- тельно соединенные второй делитель напряжения и второй фазовращатель, о т- л ичающееся тем, что, с целью расширения диапазона контролируемых объектов, оно снабжено третьим генератором, соединенным с вторым входом умножителя, и четвертым генератором, соединённым с входом второго делителя напряжения, выход первого фазовращателя подключен к второму входу сумматора, выход второго фазовращателя подключен к второму входу компенсатора, частоты первого и второго генераторов выбраны в соотношении 1:К,

где К 2,3,4частоты первого и третьего

генераторов выбраны в соотношении 1:(К - - 1)/2, частоты первого и четвертого генераторов выбраны в соотношении 1 :(К + 1)/2, а полосовой фильтр настроен на частоту четвертого генератора.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может найти применение при создании приборов для использования в машино- строении, авиации, химической промышленности и т.д. Целью изобретения является расширение диапазона контролируемых изделий. Указанная цель достигается за счет возможности проводить контроль при различном соотношении частот первого и второго, третьего, четвертого генераторов. Устройство работёет следующим образом. Сигнал от первого генератора 1 подается на один из входов сумматора 2, на второй вход которого подается сигнал от второго генератора 9 посредством делителя 10 и фазовращателя 11. Суммарный сигнал поступает на вихретоковый преобразователь 3, выходное напряжение которого перемножается в умножителе 5 с напряжением третьего генератора 12. Компенсатор 6 компенсирует сигнал небаланса преобразователя 3 напряжением, вырабатываемым четвертым генератором 13 и подаваемым посредством делителя 14 напряжения и фазовращателя 15. Отфильтрованный полосовым фильтром 7 от неинформативных продуктов перемножения сигнал напряжения с компенсатора 6 поступает на индикатор 8. Частоты первого и второго, третьего и четвертого генераторов относятся как 1:К, 1:(К- 1)/2, Т:(К+ 1)/2, где К 2, 3, 4... 1 ил. СО с