Устройство для электромагнитной дефектоскопии Советский патент 1993 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии крупногабаритных металлических объектов в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля.

На фиг.1 представлена конструкция устройства для электромагнитной дефектоскопии; на фиг.2 - то.же, вид сбоку.

Устройство содержит токопровод 1, состоящий из расположенных друг над другом рабочих и нерабочих частей сегментов 2 и 3 плоского кольца с соединительными перемычками на торцах, замкнутый магнитопро- вод 4 с обмоткой 5. Токопровод 1 проходит своим сегментом 3 через окно магнитопро- вода 4 и индуктивно связан с его обмоткой 5, измерительные катушки 6-10 индуктивности, каждая из которых выполнена в виде вложенных друг в друга дифференциально включенных секций. Измерительные катушки 6-10 установлены с возможностью перемещения вдоль плоского рабочего участка токопровода 1,а именно сегмента 2,параллельно ему с помощью привода перемещения. Привод перемещения измерительных катушек, содержит электродвигатель 11, механически связанный с его валом диск 12, выходящие за боковую поверхность диска спицы 13-17, равномерно распределенные по окружности, размещенные на конце каждой спицы опорные ролики 18-22 и гнезда 23-27 для установки измерительных катушек 6-10. Для осевого фиксирования перемещения измерительных катушек 6-10 из исходного положения в рабочее и обратно служит копир 28, выполненный в виде второго диска с профилированным торцем, и размещенный соосно с диском 12, Спицы 13-17 выполнены с возможностью осевого перемещения с помощью пружин 29 подпружинены к профилированной поверхности через вторую группу опорных роликов 30- 34.

Профилированная поверхность второго диска имеет кольцевой выступ 35 на угловом секторе 36, ограничивающем токопровод 1. Выступ 35 имеет наклонный переход для повышения плавности вращения. Измерительные катушки индуктивности соединены последовательно и подключены к первичной обмотке 37 вращающегося трансформа- тора со вторичной обмоткой 38, фиксированной относительно опорной плиты 39, На плите 39 закреплен электродвигатель 12 и токопровод 1. На поверхность контролируемого объекта (на чертеже не показан) плита опирается через опорные ролики 40-42. Плоскость S перемещения

рабочих торцев измерительных катушек смещена параллельно плоскости рабочего участка токопровода на величину Н, а центры измерительных катушек смещены относительно средней линии аб рабочего участка токопровода на величину D, при этом

,5B, H/D 0,8-1,2 а число измерительных катушек выбирается

из условия n 360/W, где W - величина углового сектора, ограничивающего сегмент токопровода, а В - ширина рабочего участка токопровода.

Устройство для электромагнитной дефектоскопии работает следующим образом.

Устройство устанавливают опорными роликами 40-42 на поверхность контролируемого объекта. Обмотку 5 запитывают переменным током. При этом в замкнутом магнитопроводе 4 создается переменный магнитный поток, сцепленный с токопрово- дом 1 и индуцирующий в нем переменный ток, который возбуждает в контролируемом

объекте вихревые токи. При этом наиболее резко плотность вихревых токов затухает под рабочим участком токопровода 1, которым является сегмент 2. По мере удаления от осевой линии токопровода плотность вихревых токов падает, однако его распределение по глубине контролируемого участка выравнивается.

Наилучшие условия выявления дефектов и оценки их параметров достигаются при

условии В D 0,5 В, H/D 0,8-1,2,

где В - ширина плоского рабочего участка токопровода,

D - смещение центров измерительных катушек относительно средней линии рабочего участка токопровода.

Измерительные катушки 6-10 перемещаются приводом параллельно плоскому рабочему участку токопровода 1. При этом магнитная связь между токопроводом 1 и

перемещаемой вдоль него измерительной катушкой изменяется незначительно за счет радиальных биений вала электродвигателя 11 и эксцентриситета между траекторией перемещения катушек и сектора 2. Для подавления неинформативной составляющей напряжения, вносимого в измерительные катушки 6-10, они выполняются в виде вложенных друг в друга дифференциально включенных секций, число витков в которых

выбирается из условия балансировки измерительных катушек 6-10 в равномерном магнитном поле. Это позволяет одновременно подавлять и влияние магнитных полей, линейно изменяющихся в объеме катушек 6-10.

Переменные поля над дефектами локально неоднородны, При перемещении над ними измерительных катушек 6-10 в последних наводится напряжение, зависящее от параметров дефекта, которое через вращающийся трансформатор поступает на вход блока обработки информации (на чертежах не показан).

Поскольку катушки 6-10 регистрируют только магнитные поля с высокой степенью неоднородности, они могут быть соединены последовательно, исключив необходимость коммутации. Вместе с тем при одновременном взаимодействии с поверхностью контролируемого объекта всех измерительных катушек 6-10 сигналы от дефекта будут искажаться. Это связано с тем, что при наличии дефекта в активной измерительной катушке, находящейся в угловом секторе 36, изведется напряжение и потечет ток по ос- тальным пассивным катушкам 6-10 индуктивности, которые станут как бы ,. параметрическими вихретоковыми преоб- раЬователями. Не исключено, что одна или некоторые из них будут перемещаться над другим дефектом, что приведет к появлению дополнительного напряжения, искажающего информацию. Поэтому желательно выводить пассивные измерительные катушки 6-10 индуктивности из взаимодействия с контролируемым объектом. Это достигается фиксированным осевым перемещением актирной измерительной катушки из рабочего положения в исходное при выходе ее из углового сектора 36. Одновременно пассив- най катушка индуктивности, выходящая в сектор 36, переходит из исходного положений в рабочее. Это достигается с помощью копира 28, воздействующего выступом 35 на вторую группу опорных роликов 30-34, спиц 13-17. Стабильный рабочий зазор между поверхностью контролируемого объекта и активной измерительной катушкой обеспечивается опорными роликами 18-22, а пассивные катушки индуктивности разме- щаКзтся над псзерхностью контролируемого объекта с зазором, существенно превышающем рабочий. Это исключает их взаимодействие с контролируемым объектом.

В процессе контроля токопровод 1 перемещается над поверхностью контролируемого объекта со скоростью по меньшей мере в 10 раз меньшей линейной скорости перемещения катушек 6-10. Это обеспечит проведение контроля в полном объеме.

Формула изобретения

1. Устройство для электромагнитной дефектоскопии, содержащее замкнутый магнитопровод с обмоткой, токопровод в виде электрически замкнутого контура с плоским рабочим участком шириной В, индуктивно связанный с обмоткой магнитопровода, и измерительные катушки индуктивности, размещенные со стороны плоского рабочего участка токопровода, отличающеес- я тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности контроля, оно снабжено n-измерительными катушками индуктивности, каждая из которых состоит из вложенных друг в друга дифференциально-включенных секций, установленных с возможностью перемещения вдоль плоского рабочего участка токопровода, последний выполнен в виде расположенных друг над другом отдельных рабочих и нерабочих частей сегментов плоского кольца с соединительными перемычками на торцах, где п выбирается из условия n 360/W, a W - величина в градусах углового сектора, ограничивающего сегменттокопровода.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что плоскость S перемещения рабочих торцев измерительных катушек смещена параллельно плоскости рабочего участка токопровода на величину Н, а центр измерительных катушек индуктивности смещен относительно средней линии рабочего участка токопровода на величину D, при этом В D 0,5В, H/D 0,8-1,2.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличаю щ- е е с я тем, что оно снабжено приводом перемещения измерительных катушек, состоящим из опорной плиты с роликами, закрепленного на ней двигателя, механически связанного с его валом, диска, установленного соосно с сегментом токопровода, выходящих за боковую поверхность диска спиц, равномерно распределенных по окружности, размещенных на конце каждой спицы опорных роликов и гнезд для крепления измерительных катушек индуктивности, а также копира для осевого фиксированного перемещения измерительных катушек индуктивности из исходного положения в ра- бочее и обратно, выполненного в виде второго диска с профилированным торцем, размещенного соосно с первым диском привода, спицы выполнены с возможностью перемещения перпендикулярно к плоскости S и имеют вторую группу опорных роликов, посредством которых они подпружинены к профилированной поверхности второго диска, имеющего кольцевой выступ на угловом секторе, ограничивающем сегмент токопровода.

Изобретение относился к неразрушаю- ще1йу контролю и может быть использовано для дефектоскопии крупногабаритных метал- объектов в различных областях народного хозяйства. Цель изобретения - повышение чувствительности и достоверности контроля - достигается благодаря созданию вихревых токов с равномерным распределением в зоне контроля и высокой степени подавления неинформативной составляющей напряжения, вносимого в измерительные катушки индуктивности. Для этого токопровод 1 перемещается над поверхностью контролируемого объекта. Одновременно измерительные катушки 6-10 индуктивности приводятся во вращение приводом и перемещаются вдоль рабочего участка токопровода 1 параллельно ему. Катушки 6-10 выполнены в виде вложенных одна в другую дифференциально включенных секций. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.