Вихретоковое устройство для неразрушающе-гО КОНТРОля Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

1

Изобретение относится к перазрушающему контролю и быть использовапо для вихретокового контроля электропроводящих объектов.

Известны вихретоковые устройства для неразрушающего контроля, содержащие последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, компенсатор, блок обработки сигналов и блок индикации

flr

Недостатком известного устройства является то, что оно не обладает необходимой надел ностью контроля из-за наличия изменения уровня недокомпенсации в процессе его работы при вариации внешних условий, например температуры.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является вихретоковое устройство для неразрушающего контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, избирательный усилитель, фазочувствительный детектор, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а второй вход подключен к выходу генератора, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, две схемы запоминания, первые входы которых подключены к выходам коммутатора, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами схем запоминания, блок обработки сигналов, блок управления и индикации 2. Это устройство не обеспечивает необходимой надежности контроля, так как оно не обладает возможностью подавления влияния изменения уровня недокомпенсации на результаты контроля. Цель изобретения - повышение надежности контроля.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено двумя блоками стробировання, соединенными первыми входами с генератором, вторыми входами - с выходом избирательного усилителя, третьими входами - с выходом блока управления и индикации, первыми выходами - с первым входом коммутатора и вторыми выходами - с управляющими входами коммутатора и входами обеих схем запоминания. Блок стробирования может состоять из фазосдвигающей схемы, вход которой соединен с выходом избирательного усилителя, переключателя, первый вход

первой группы контактов которого подключен к выходу фазосдвигающей схемы, а второй вход - к генератору, первый вход второй группы контактов переключателя подключен к выходу избирательного усилителя, а выход к первому входу коммутатоpa, компаратора, соединенного своими входами с выходом иервой группы контактов переключателя, а своим выходом - с входом делителя частоты с регулируемым коэффициеитом деления, выход которого соединен с первым входом схемы синхронизации, соединенной своим вторым входом с выходом блока управления и индикации, а своим выходом - с уиравляющими входами коммутатора и схемы запоминания.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока стробирования.

Вихретоковое устройство неразрушающего контроля содержит последовательно включенные генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, избирательный усилитель 3, фазочувствительиый детектор 4, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя 3, а второй вход подключен к выходу генератора 1, коммутатор 5, иервую и вторую схемы 6, 7 запоминания, первые входы которых соответственно соединены с первым и вторым выходами коммутатора 5, дифференциальный усилитель 8, входы которого подключены к выходам схем 6, 7 запоминания, блок 9 обработки сигналов, блок 10 управления и индикации, первый и второй блоки 11 и 12 стробировання, иервые входы которых соединены с выходом генератора 1, вторые входы подключены к выходу избирательного усилителя 3, третьи входы соответственно соединены с первым и вторым выходами блока 10 управления и индикации. Первые выходы подключены к первому входу коммутатора 5, второй выход блока 11 стробирования соедииен со вторыми входами коммутатора 5 и схемы 6 запоминания, а второй выход блока 12 стробироваипя подключен к третьему входу коммутатора 5 и второму входу схемы 7 запоминания.

Каждый блок стробирования содержит фазочувствительную схему 13 со сдвигом фазы на 90°, подключенную к выходу избирательного усилителя 3, переключатель 14, первый вход которого соединен с выходом генератора 1, второй вход подключен к выходу избирательного усилителя 3, третий вход соединен с выходом фазочувствительной схемы 13, первый выход подключен к первому входу коммутатора 5, а второй выход соединен с входом компаратора 15, регистрирующего переходы входного напряжения через нуль, делитель частоты 16 с регулируемым коэффициентом деления к, вход которого подключен к выходу компаратора 15, схему синхроиизации, выполиепную на основе Д-триггеров 17, 18 и схемы 19 конъюнкции (нотеициальиый синхронизатор с двойным буферированием), вход тактироваиия которой (триггер 17) соединен с выходом делителя 16, вход предустановки (триггер 18) подключен к выходу блока 10 управления и индикации, а выход - к управляющим входам коммутатора 5 и схемы 6 (7) запоминания. Устройство работает следующим образом. Генератор 1 сииусоидальным токо.м возбуждает преобразователь 2, взаимодействующий с объектом контроля (не показан). Выходной сигнал преобразователя поступает на вход избирательного усилителя 3, усиливающего первую гармонику сигнала,

II детектируется фазочувствительным детектором 4. Огибающая высокочастотных колебаний поступает па вход коммутатора 5. Выбор канала коммутатора производится по сигналу блока 10 управления и индикацин. В режиме компенсацни ири поступлении сигнала с первого выхода блока 10 управления и 1И1дикации иа вход блока 11 стробирования последний вырабатывает прямоугольиый импульс строба, длительиость которого кратна первому периоду напряжения генератора 1, а фронты совпадают с моментами достижения максимума первой гармоники. Р1мпульс строба поступает на второй вход коммутатора 5 и второй вход схемы 6 запоминания и разрещает прохождение напряжения с выхода избирательного усилителя 3 на первый вход схемы 6 запоми шпия. По спаду импульса строба запоминается напряжение иедокомпеисации UnK- В режиме измерения на вход блока 12 стробирования поступает сигнал со второго выхода блока 10 управления и иидикации, по которому блок 12 стробироваиия вырабатывает импульс строба (апалогнчио предыдущему), разрещающий прохождение напряжения по второму каналу коммутатора 5 иа первый вход схемы запо.минаиия 7. В момент окончания действия импульса строба запоминается напряжение,

равиое сумме ииформативиого напряжения UH и UjiK. На выходе дифференциального усилителя 8 появляется напряжение, прямо пропорциоиальное U, которое поступает в блок 9 обработки сигналов и после обработки выдается иа индикацию блоком 10 управления и иидикации.

Блок 10 управления и индикации может представлять собой клавишную панель ручного управления с аналоговой или цифровой иидикацией и/или программное устройство тнна контроллера, выполненное, например, па базе микропроцессорной системы.

В зависимости от особенностей процесса контроля возможны два варианта подключения блоков стробироваиня. Если информативным фактором неразрущающего контроля является амплитуда сигналов вихретокового преобразователя 2, а компенсация и измерение проводятся при взаимодействии

с объектом контроля, то обработка выполняется но высокой частоте. Детектор 4 может быть отключен, а выход избирательного усилителя 3 непосредственно соединяется со входом коммутатора 5. Сдвиги начальиых фаз напряжений недокомпенсации

и полезного сигнала относительно напряжения генератора 1 равны, т. е. фо г|:о- В общем случае фо - переменная величина, зависящая от внещних условий и характеристик объекта контроля, например температуры, удельной электрической проводимости и т. п. Поэтому в качестве опорного сигиала для синхронизации моментов заноминания t/HK и (Ун + UHK необходимо использовать первую гармонику сигнала. Для реализации этого варианта включения переключатель 14 (фиг. 2) через замкнутые контакты а, с и Ь, d соединяет выход избирательного усилителя 3 с первым входом коммутатора 5 и выход фазосдвигающей схемы 13 - с входом порогового устройства 15. Детектор 5 при этом на работу устройства не влияет.

Если компенсация должна проводиться без объекта контроля, как например, при толщинометрии, то начальные фазы полезного сигнала фо (при взаимодействии с объектом контроля) и напряжения недокомиенсации -фо не равны друг другу, а сдвиг фаз между ними - величина переменная, зависящая от внещних условий. Кроме того, часто при неразрушающем контроле информативным фактором служит именно фаза сигналов вихретокового преобразователя. Поэтому обработку необходимо производить но огибающей высокочастотных сигналов вихретокового преобразователя после синхронного или фазового детектирования. Синхронизация моментов запоминания здесь также необходима, так как на вихретоковом иреобразователе и измерительном тракте часто воздействуют периодические помехи, например перекрестные помехи при многочастотном контроле. Если осуществлять запоминание напряжений в моменты, кратные периоду помехи, то ее влияние на результат существенно уменьщается. Для этого в качестве опорного сигнала блоков стробирования можио использовать иапряжение генератора 1, из которого формируется прямоугольиый импульс строба, чья длительность (установкой соответствующего коэффициента деления к) кратна периоду напряжения помехи. Для этого переключатель 14 замыкает контакты с и d, а контакты а, с и Ь, d размыкает.

Формула изобретения

1. Вихретоковое устройство для иеразрущающего контроля, содержащее последовательно соединенные генератор, вихретоковый иреобразователь, избирательный усилитель, фазочувствительный детектор, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, а второй вход подключен к выходу генератора, коммутатор, первый вход которого соединен с выходом избирательного усилителя, две схемы запоминания, первые входы которых подключены к выходам коммутатора, дифференциальный усилитель, входы которого соединепы с выходами схем запоминания, блок обработки сигналов, блок управления и индикации, отличающееся тем, что, с

целью иовышения надежности контроля, оно снабжено двумя блоками стробироваиия, соединенными первыми входами с генератором, вторыми входами - с выходом избирательиого усилителя, третьими входами - с выходом блока управления и.индикации, первыми выходами - с первым входом коммутатора и вторыми выходами - с управляющими входами коммутатора и входами обеих схем запоминания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок стробирования состоит из фазосдвигающей схемы, вход которой соединен с выходом избирательного усилителя, переключателя, иервый вход первой группы

контактов которого подключен к выходу фазосдвигающей схемы, а второй вход - к генератору, первый вход второй группы контактов переключателя подключен к выходу избирательного усилителя, а выход - к

первому входу коммутатора, компаратора, соединенного своими входами с выходом первой группы контактов переключателя, а своим выходом - с входом делителя частоты с регулируемым коэффициентом деления, выход которого соединен с первым входом схемы синхронизации, соединенной своим вторым входом с выходом блока управления и индикации, а своим выходом - с управляющими входами коммутатора и

схемы запоминания.

Источники информации, принятые во вниманне при экспертизе

1. Приборы для неразрущающего контроля материалов и изделий. Справочник. Под ред. В. В. Клюева. Кн. 2, М., «Мащиностроение, 1976, с. 2. Авторское свидетельство СССР

№ 564589, кл. G 01N 27/86, 1975 (прототии).