Устройство для вихретоковой дефектоскопии вращающихся объектов Советский патент 1993 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к средствам динамического неразрушающего контроля, основанным на вихретоковыхметодах, и может быть использовано в промышленности для дефектоскопии вращающихся объектов, в частности для диагностики состояния высокооборотных газотурбиннных двигательных установок.

Цель изобретения - повышение достоверности и помехоустойчивости при контроле. Цель обеспечивается за счет выделения и накопления признаков, характеризующих развивающийся дефект в изделии.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие принцип его работы.

Устройство имеет рабочий канал 1, содержащий последовательно соединенные индукционный датчик 2, предварительный усилитель 3, полосовой фильтр 4, блок автоматической регулировки усиления 5. Выход последнего подключен к входу анализирующей схемы 6, содержащей детектор 7 опорного уровня и детектор 8 огибающей, входы которых объединены и являются входом анализирующей схемы. Выход детектора 7

со

CJ N3

ю

ю

опорного уровня соединен с первым входом суммарно-вычитающего узла 9, ко второму входу которого подключено напряжение уставки. Выходы суммарно-вычитающего узла 9 и выход детектора 8 огибающей соединены с входами двухпороговой схемы 10 сравнения. Устройство содержит также временной канал 11, содержащий последовательно соединенные индукционный датчик 12, предварительный усилитель 13, блок 14 автоматической регулировки усиления. Выход последнего подключен к одному входу компаратора 15, к другому входу которого подключено пороговое напряжение. Выход компаратора 15 соединен со счетным входом счетчика 16 числа оборотов, выход которого через одновибратор 17 соединен со схемой 18 установки начального состояния, выход которой подключен к установочному входу счетчика 16. Выход двухпорогового компаратора 10, являющийся также выходом анализирующей схемы 6 и выходом рабочего канала 1, соединен со счетным входом счетчика 19 импульсов, а выход схемы 18 установки начального состояния, одновременно являющийся выходом временного канала 11, соединен с установочным входом счетчика 19, выход которого подключен к входу формирователя 20 команды.

Устройство работает следующим образом. Информация о состоянии вращающегося объекта поступает в два канала: рабочий 1 и временной 11.

При вращении объекта сигналы с выхода индукционного датчика 2, наводимые в нем вихревыми токами, например, от лопаток турбины, вращающейся в постоянном магнитном поле (не показано), в отсутствии дефектов на изделии представляют собой сигналы, форма которых близка к синусоидальной (фиг.2,а). Амплитуда сигналов пропорциональна частоте вращения объекта.

При появлении дефекта (например, трещины в лопатке) происходят изменения сигнала (фиг.2,б) в соответствующем месте (уменьшение амплитуды, изменении постоянной составляющей и т.п.). В любом случае это приводит к изменению огибающей сигнала за один оборот объекта (фиг.2,в).

Сигналы с индукционного датчика 12, который является датчиком оборотов объекта, как при отсутствии, так и при наличии дефектов не претерпевают искажений (наводятся с помощью постоянного магнита, впрессованного в тело турбины) и представляют собой периодическую последовательность двухполярных импульсов (фиг.2,г), амплитуда которых пропорциональна частоте вращения объекта.

С датчиков 2 и 12 сигналы по кабелям с двойным экранированием поступают на предварительные усилители 3 и 13, которые обеспечивают их необходимое усиление по

напряжению.

Для повышения помехоустойчивости необходимо выбрать усилители 3 и 13 с как можно более высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала. Кроме того, в

рабочий канал 1 введен полосовой фильтр 4, позволяющий подавить как низкочастотные, так и импульсные помехи. Полосовой фильтр выполнен в виде последовательного соединения фильтров высокой и низкой частот.

Усиленные в каналах сигналы подаются на устройства автоматической регулировки усиления (АРУ) 5 и 14, где они приводятся к заданному уровню. После АРУ напряжение

сигнала в рабочем канале подается на входы детекторов 7 и 8 анализирующей схемы 6.

Детектор 7 с большой постоянной времени используется для получения среднего амплитудного значения сигнала 110(рис,2,в),

а детектор 8 с малой постоянной времени формирует напряжение U0r, представляющее собой огибающую сигнала в рабочем канале (рис.2,в). Опорное напряжение Uo поступает на суммарно-вычитающий узел 9,

куда подается также напряжение допуска (уставки) Ди. На выходах узла 9 формируются два напряжения: Ui Do + A U и 1)2 Do -A U (фиг.2,в), которые совместно с напряжением Dor поступают на входы двухпороговой схемы 10 сравнения. Если в течение одного оборота объекта напряжение огибающей не выходит за пределы поля допуска, т.е. U2 Uor Ui, то схема 10 не срабатывает. Как только выполняется одно

из условий: Uor U2 или U0r Ui, срабатывает схема ТО сравнения (фиг.2,д), что является признаком дефекта в изделии. Наличие такого признака позволяет прогнозировать отказ объекта. Для того чтобы исключить

срабатывание системы от случайного импульса схемы Юсравнения,обусловленного помехой, предусматривается накопление признаков и принятие решения при достижении заданного их количества. Количество

признаков подсчитывается счетчиком 19 импульсов.

При появлении развивающегося дефекта на вращающемся объекте устройство должно принимать решение об отключении

данного объекта. Для снижения вероятности ложного срабатывания устройства при случайных выбросах помехи, т.е. для улучшения его помехозащищенности, предусмотрена оценка состояния объекта за

несколько оборотов. Эта задача решается во временном канале 11 компаратором 15. на второй вход которого подается пороговое напряжение Unop. При достижении сигналом с датчика 12 значения Unop срабатывает компаратор 15, увеличивая на единицу содержимое счетчика 16 числа оборотов. Как только в счетчике 16 накопится число, равное заданному числу оборотов, срабатывает одновибратор 17, управляю- щий схемой 18 установки начального состояния, которая вырабатывает импульс, устанавливающий счетчики 16 и 19 в нулевое состояние. Эта же операция осуществляется при включении устройства.

Таким образом, временной канал 11 формирует интервал времени, пропорциональный заданному числу оборотов, в течение которого осуществляется накопление признаков дефекта в счетчике 19 импульсов.

Если за время заданного числа оборотов в счетчике 19 не накопилось заданного числа повторений признака, решение об отказе обьекта не принимается. Если же признак дефекта устойчивый, то в течение заданного числа оборотов в счетчике 19 накапливается заданное число повторений признака, после чего срабатывает формирователь 20 команды (ключ, реле и т.п), сигнал которого представляет собой решение об отказе объекта и который может быть использован исполнительным устройством на аварийное отключение обьекта.

Формула изобретения Устройство для вихретоковой дефектоскопии вращающихся объектов, содержащее рабочий и временной каналы, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и помехоустойчивости при контроле, оно снабжено последовательно соединенными счетчиком импульсов и формирователем команд,временной канал выполнен в виде последовательно соединенных индукционного датчика, предварительного усилителя, блока автоматической регулировки усиления, компаратора, второй вход которого является опорным, счетчика числа оборотов, одновибратора и схемы установки начального состояния, выход которой соединен с первым входом счетчика импульсов и вторым входом счетчика числа оборотов, рабочий канал выполнен в виде последовательно соединенных индукционного датчика, предварительного усилителя, полосового фильтра, блока автоматической регулировки усиления и анализирующей схемы, выход которой соединен с вторым входом счетчика импульсов, а анализирующая схема выполнена в виде последовательно соединенных детектора огибающей и двухпороговой схемы сравнения и последовательно соединенных детектора опорного уровня и суммарно-вычитающего узла, второй вход которого соединен соответственно с вторым и третьим входами двухпороговой схемы сравнения, выход которой является выходом анализирующей схемы, а входы детектора огибающей и детектора опорного уровня объединены и являются входом анализирующей схемы.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и предназначено для дефектоскопии вращающихся объектов. Цель изобретения - повышение достоверности и помехоустойчивости при контроле. Указанная цель достигается в устройстве, содержащем два канала: рабочий и временной. В рабочем канале осуществляется выделение признака, характеризующего дефект путем обработки сигнала от первого индукционного датчика, который вырабатывает сигнал отклика от исследуемого объекта (лопатки турбины), представляющий собой гармоническое колебание. Признаком дефекта является отклонение амплитуды колебания в каком-либо месте относительно среднего за оборот уровня. В рабочем канале осуществляется также подсчет признаков дефекта до достижения заданного их числа. Для исключения принятия ложного решения об отказе исследуемого объекта во временном канале формируется временная база, равная заданному числу оборотов. Если в течение временной базы в рабочем канале не накопилось заданного числа признаков дефекта, то информация стирается и циклы анализа повторяются. 2 ил. СЛ С

Фиг.2