(54) НАКЛАДНОЙ ДАТЧИК К ТОКОВИХРЕЮМУ ДЕФЕКТОСКОПУ
1
Изобретение относится к неразрушшощим методам контроля материапов и изделий и может быть использовано при вкхретоковой дефектрскотт проката, например рельсов.
Известен электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, содержащий катушку возбуждения, расположенные на ее торцах измерительную и компенсационную катушки, включенные дифференциально, компенсатор и магнит, охватывающий катущку 1.
Недостатком преобразователя является низкая помехозащищенность при ударах и упругих деформациях 11;онтролируемого изделия.
По оснсжному авт.св. № 390431 известен накладнсш- датчик к токовихревому дефектоскопу, содержаишй две последовательно противофазно соединенные пары индикаторных катушек, в каждой из которых катуипси соединены последовательно синфазио, индукторную катущку, охватывающую индикаторные катушки, индикаторные катущки каждой пары размещены симметрично и диаметрально .противоположно относительно оси индукторной
катушки, а пары расположены между собой под углом 90°
Этот датчик имеет равнозначную балансировку как на холостом ходу, так и в рабочем режиме над контролируемой поверхностью, а также обладает удовлетворительной помехозащшцеиностью при симметричных относительно плоскости расположения катушек перекосах 2.
Однако несмотря на симметрию датчик не обладает помехозащищенностью к механическим воздействиям на изделие вследствие неравенства амплитудно-фазовых приращений сигнала в катущках при деформациях и ударах.
Цель изобретения - повышение помехоустойчивости к ударам.
Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен четырьмя компенсационньпъш катущками, соосными индикаторным и включенными с ними встречно.
Соосное размещение компенсационных и индикаторных катушек обеспечивает равенство амплитудно-фазовых приращений сигнала в катущках при ударах и деформациях, а встречное включение пар соосно размещенных индикаторных и компенсационных катушек позволяет компенсировать ЭДС в датчике при ударах и тем самым повысить помехоустойчивость контроля. На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема датчика; иа фиг. 2 конструкция накладного датчика; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - график зависимости величины ЭДС сигиала в измери тельной катушке от зазора между контролируемой поверхиостью и катушкой. Накладной датчик к токовихревому дефек тоскопу содержит две последсюательно противофазно включенные пары идентичных индика торных катушек 1-2 и 3-4, расположенных симметрично и диаметрально противоположно относительно оси охватывающей их, индуктор ной катушки 5. СооснО с каждой индикаторной катушкой размещены компенсационные катушки 6 -9, расположенные на одном и том же фиксированном расстоянии соответственно над катушками 1 -4, причем каждая пара компенсационной и индикаторной катушек 1-6, 2-7, 3-8, и 4-9 включена между собой встречно. Один из вариантов конструктивного иотолнения датчика изображен на фит. 2. Катушки 1 -9 размешены в отверстиях текстолитового корпуса 10 на каркасах 11 14. Индукторная катушка 5 намотана во вне нем пазу корпуса. Катушки 1-9 расположены диаметрально противоположно относительно оси корпуса, причем индикаторные катушки 1 -4, размеще ны в нижних, а компенсационные катушки 6-9 - в верхних пазах каркасов 11-14 соответственно (катушки 3, 4, 8 и 9 на фиг. 2 не показаны). Датчик при контроле размешен над поверхностью изделия 15. Датчик работает следующим образом. При плоскопараллельном сканировании индукторной катушкой 5 в изделии 15 наводя ся вихревые токи. В отсутствие дефектов поверхности изделия, находящегося в статическом состоянии, т.е. не- подвергающегося деформации и ударам или лрутим внешним динамическим воздействиям, токовихр ое поле является симметричным; потокосцеплен индикаторных катушек 1 -4 одинаково, поэт му выходная ЭДС индикаторных катушек сбалансированного датчика равна нулю. В ко пенсационных катушках 6-9, расположенных дальше от поверхности, значение ЭДС токовихревого поля меньше и также, ввиду сим метрии и идентичности катушек, суммарно равно 0. Таким образом, как на холостом ходу, так и в рабочем режиме суммарные ЭДС сбалансированного датчика над бездефектной 4 поверхностью равны нулю или допустимому уровню шумов. При регистрации дефекта, например трещины, симметрия токовихревого поля нарушается, ЭДС в соосных парах и между парами ие компенотруется и, таким образом, по величине разбаланса судят о дефектности. Сигнал датчика является многопараметровым, зависящим от структурных неоднородаостей положения датчика относительно поверхиости (зазора, перекосов, близости и краям изделия) и других факторов. На фиг. 4 показана зкспериментальная зависимость а ЭДС датчика от изменения зазора. При динамическом воздействии по ферромагнитному изделию распространяются упругие волны, стимулирующие доменные структуры спонтанно по фронту зтругой волны менять ориентацию и объем. В результате зтого над поверхностью изделия распространяются злектромагнитные волны. В каждой точке пространства в любой момент времени амплитуда и фаза злектромагнитных волн различны. Этим объясняется то, что сбалансированный дифференциальный датчик, содержащий идентичные индикаторные катушки, при ударах регистрирует уровень разностной ЭДС, сопоставимый с уровнем полезного сигнала. На фиг. 4 показана экспериментальная зависимость в ЭДС в катушке (пассивной), наводимая при ударе, при различных зазорах. В соответствии с волновой природой помехи в зависимости от различных факторов (силы и направления удара, локальных структурных неоднородностей изделия, )тлов падения и отражения прямых- и обратных волн и т л.) суммарная ЭДС на выходе датчика может отличаться от приведенной, снятой под рельсом. Однако сравнительное расположение зависимостей айв сохраняется для тех деформаций и ударов, которые имеют место при правке рельсов на роликоправильной машине и транспортировке их по рольгангу. В двух идентичных катушках, включенных дифференциально, ЭДС помехи при ударах не компенсируется ни при каких прюстранственных положениях катушек относительно поверхности изделия, кроме аксиального. В предлагаемом датчике при распространении фронта электромагнитной (упругой или упруго-пластической) волны от удара ЭДС в каждой аксиальной паре индикаторной и компенсационной катушек равны по фазе и близки по амплитуде. Благодаря зтому суммарная ЭДС такого датчика иа порядок меньше, чем в известном. Если же иа поверхности изделия под индикаторной катушкой проявляется дефект, то за счет разности ЭДС, возникающей в индикаторной
и. компенсационной катушках, уровень сигнала датчика оказывается достаточным для обнаружения дефекта.
Применение предлагаемого накладного датчика к токовихревому дефектоскопу повышает помехоустойчивость контроля на 20%.
Кроме того, по сравнению с известными датчик обладает повышенной помехоустойчивостью при контроле изделий, подвергающихся упругопластическим деформациям.
Формула изобрете ни я Накладной датчик к токовихревому дефекг тоскопу по авт.св. N 390431, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости к ударам, он снабжен четырьмя компенсационными катущками, соосными индикаторным и включенными с иими встречно.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
.1
//////97///////f/////
Фиг.
X
20
15
Ю
г J 4 J 6 3 de/iuwMa зазс1ра, пи
10 ff ff S 1
Фи&
