Устройство для вихретоковой де-фЕКТОСКОпии Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

1

Изобретение относится к неразру ающему контролю материалов и издеИЙ, точнее, к устройствам для дефекоскопии электропроводных изделий вихретоковым методомi

Известны уст ройства для вихретоковой дефектоскопии электропроводных , содержащие ге нератор переенного ока, первичный преобразователь и последовательно соединенные компенсатор, усилитель переменного тока, детектор, амплитудный селек- . тор и блок индикации J1 J.

Однако эти устройства облгщают недостаточной надежностью, сложны в регшизации из-за трудности отстрбйки в широких пределах из-за влияния изменений электропроводности и геометрических размеров по длине изделия и повышенных требований к стабильности элементов и блоков дефектоскопа..

известно устройство для дефектоскопии электропроводных изделий, содержащее измерительный и образцовый первичные преобразователи, сумматор, компенсатор, усилитель, детектор и индикатор 2.

Однако это устройство также обладает недостаточной точностью дефектоскопии при изменении в широких пределах электропроводности и геометрических размеров по длине изделий.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вихретоковой дефектоскопии электропроводных изделий, содержащее генератор и соединенный с ним преобразователь, выполненный в виде катушки возбуждения и

0 двух дифференциально включенных измерительных катушек,последовательно включенных усилителя и детектора, последовательно включенных первой схемы памяти, схемы сравнения и блока

5 индикации З .

Недостатком устройства является недостаточная нещежность дефектоскопии из-за изменения чуйствитёльности дефектоскопа к дефектам, обу0словленная временной нестабильностью электронных блоков, изменениями параметров внешней среды: температуры, влажности, напряжения питания и др., изменением геометрических размеров,

5 электропроводности и температуры по длине изделия.

Цель изобретения - повышение точности контроля путем исключения влияния Нестабильности электронных бло0ков устройства, влияния внешней ереды и влияния изменения теометрическкх размеров электропроводности и температур изделия. . . Указанная цель достигается тем, что устройство.снабжено второй схемой памяти и коммутатором, общий контакт первой группы которого соединен с входом усилителя, один из крайних контактов подключен к общей точке дифференциально включенных катушек, а другой, крайний контакт этой группы/ соединен с их выводом, общий контакт другой группы коммутатора соединен с выходом детектора, а один из крайних ее контактов - со входом первой схемы памяти, выход второй схемы памяти соединен с другим входом схеквд сравнения, а ее вход - с другим крайним контактом второй группы коммутатора.

На чертей е приведена бяок-схзма устройства для вихретоковой дефектоскопии.

Устройство содержит генератор 1 переменного тока, преобразователь 2, выполненный в виде катушки 3 возбуждения и двух дифференциально включенных измерительных катушек 4 и 5, элемент б нагрузки, подключенный к выводу дифференциально включенных -катушек 4 и 5., делитель 7 напряжения подключенный к общей точке катушек 4 и 5, усилитель 8 переменного тока, детектор 9, первую схему 10 памяти, вторую схему 11 памяти, схему 12 сра нения, блок 13 индикации и коммутато 14 с первой 15 и второй группой 16 контактов.

Блоки и элементы устройства включены в следующей последовательности: генератор 1 соединен с катушкой. 3 преобразователя 2, катушка 4 (общая точка катушек 4 и 5) соединена через делитель 7 и с одним, из крайних контактов группы 15 коммутатора 14. С другим его крайним контактом соединен вывод одной из катушек преобразователя 2, например катуиши 5, тогда вывод катушки 4 через землю соединен с делителем 7. Средний контакт группы 15 коммутатора 14 соединен с входом усилителя 8, выход кото.рого сбеДинен с детектором 9, а выход последнего - со с.редним выводом другой группы 16 коммутатора 14. Один крайний контакт этой группы 16 соединен с входом cxeNffii 10, другой - с входом схемы 11, выходал схем 10 и 11 соединены с входами схемы 12, выход которой соединен с блоком 13. изделие 17 помещается внутри катушек преобразователя 2, элемент б включен паргшлел- но катушке 5 преобразователя 2 для согласовайия режима ее работы.

Работает устройство следующим Образом.

Катушка 3 преобразователя 2, подключенная к генератору 1, наводит в контролируемом изделии 17 вихревые

токи, электромагнитное поле которых вызывает в катушках 4 и 5 появление напряжения. Катушки 4 и 5 выполнены идентичными и включены последовательно встречно (т.е. дифференциально), поэтому выходное суммарное напряжение катушек 4 и 5 при установке в преобразователе 2 изделия 17 с однородной структурой равно нулю. При прохождении через преобразователь 2 изделия 17 с дефектом суммарное напряжение катушек 4 и 5 становится отличным от нуля.

Суммарное напряжение катушек 4 и 5 через группу 15 контактов коммутатора 14 подается на усилитель 8 переменного тока, усиленное напряжение которого детектируется детектором 9 и через группу 16 контактов поступа-г ет на вторую схему 11 памяти, подсое диненную выходом ко входу элемента 12 сравнения. В следующий цикл работы, при срабатывании коммутатора 14, к усилителю 8 подключается катушка 4 напряжение с делителя 7 через группу 15 подается на усилитель 8, затем детектируется детекторой 9 и через группу 16 поступает на схему 10. Коммутатор 14 обеспечивает поочередное подключение на вход, усилителя 8 через группу 15 контактов суммарного напряжения катушек 4 и 5 и части напряжения катушки 4 с делителя 7, и соответственно, подключение к выходу детектора 9 через группу 16 контактов схем 10 и 11. Схема 12 сравнения вырабатывает сигнал в том случае, если напряжение от дефекта (суммарное напряжение катушек 4 и 5 на схеме 11) превышает определенный уровень (на- /.j пряжение со схемы 10). Блок 13, подсоединенный к выходу схемы 12, производит регистрацию результатов контроля.

С выхода детектора 9 на схемы 10 и 11 напряжение поступает поочередно. Схемы 10 и 11, в качестве которых могут быть использованы, например конденсаторы, имеют время запоминания больше периода переключения коммутатора 14 и обеспечивают нормальную работу 12, поскольку для ее работы необходима одновременная подача напряжений на оба входа.

Предлагаемое устройство имеет более высокую достоверность дефектоскопии, чем известные. Это объясняется тем, что выходное напряжение .катушки 4,при прохождении через преобразователь 2 дефектного изделия 17 диаметром DC электропроводностью J, определяется из соотношения: .

ч (е).и

(1)

и.

4Ъй1Х .

где (GD) - напряжение на катушке 4 при установке в преобразователь 2 бездефектного изделия;

k - коэффициент/, зависящий от размеров, формы и месторасположения дефекта;f (Е) - коэффициент, зависящий

от расстояния 6 от дефекта до катушки 4.

Выходное напряжение ил- дифференциального преобразователя определяется из соотношения;

чгвьи - 7 (2) где 4.ъыг у ык выходные напряжения катушек 4 и 5. .

Преобразуя выражение (2), получаем

%ьых 4 - («.) - Uj- ks-Vg- (e+u.e)u5 (3)

Преобразователь имеет идентичные измерительные катушки поэтому 04 % UHk4 kg, k, 4-4(6) Y,r («) т (С) и L определяется из соотношения; бых

Чвык ° ) -Ч(е) (i.)

Таким образом, при постояннызгвеличине , размерах, форме и месторасположении дефекта выходное напряжение дифференциального первичного преобразователя изменяется пропорционально изменению напряжения на одной измерительной катушке, т.е. чувствительность дифференциального преобразователя к дефектам зависит от напряжения на одной измерительной катушке.

Напрйжениё.на изл«ритёльной катушке изменяется при изменении электропроводности и диаметра контролируемых изделий, напряжения питания преобразоватедя и параметров катушки. Напряжение на схемах 10 и 11 изменяется также при изменении параметров блоков дефектоскопа.

Опорное напряжение схемы 12 сравнения изменяется пропорционально изменению напряжения на одной из измерит лькЁк катуййк, что пЬзволяет-повысить достоверность дефектоскопии при изменении в широких пределах электропроеодностн и диаметра изделий и напряжения питания преобразователя. Использование одного канала для обработки сигнала от дефекта (схема 10) и опорного напряжения (схема 11) существенно снижает требования к стабильности элементов и блоков дефектоскопа. Элемент б нагрузки и делитель 7 напряжения обеспечивают равную нагрузку на измерительные катушки 4 и 5 преобразователя 2 и работу усилителя 8 в одном диапазоне при обработке сигнала от дефекта и опорного напряжения, что также повышает стабильность работы устройства.

Изобретение обеспечивает повышение точности контроля за счет уменьшения влияния на результаты контроля изменений электропроводности и геометрических размеров изделий.

Кроме того предлагаемое устройств проще в изготовлении, настройке и эксплуатации из-за снижения требований к стабильности элементов и блоков.

Формула изобретения

Устройство для вихретоковой дефектоскопии электропроводных изделий, содержащее генератор и соединенный с ним преобразователь, выполненный в виде катушки возбуждения и двух дифференциально включенных измедлительных катушек, последовательно включенных усилителя и детектора, последовательно включенных первой схемы памядги, cxevsn сравнения и блока индикации, отличающеес я тем, что, с целью повьиаения точности контроля путем исключения влияния нестабильности электронный блоко устройства, влияния внешней среды и влияния изменений геометрических размеров электропроводности и температуры изделия, оно снабжено второй схемой памяти и коммутатором, общий контакт первой группы которого соединен с входом усилителя, один из крайних контактов подключен к общей точке дифференциально включенных катушек, а другой,крайний контакт этой группы, соединен с их выводом, общий контакт другой групгал коммутатора соединен с выходом дет,ектора, а один из крайних ее контактов - со входом первой схемы памяти, выход второй схемы памяти соединен с другим входо схемы сравнения, а ее вход - с другим крайним контактом второй группы .коммутатора.Источники информации, ;принятые во внимание при экспертизе ; 1. Дорсфеев А.Л. Неразрушевощие :испытания ме.тодом вихревых токов, |М., Машиностроение, 1961, с. 54.

2.Неразрушаяяцие испытания. Под ред. Мак-Мастера, М., Маиинострое-. ние., 1965, т. 2, с. 194-200.

3.Герасимов В.Г. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий, М., Машиностроение, 1972, с. 144 (прототип).