Вихретоковый преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к неразрушающим испытаниям и может быть использовано для выявления макроскопических дефектов типа нарушений сплошности в различных отраслях народного хозяйства. Известен преобразователь, содержащий кольцевой магнитопровод со щелью, иа котором размещены возбуждающая и измерительная обмотки. Измерительная обмотка уложена в пазы, выполненные на внешней боковой поверхности магнитопровода по обе стороны щели J. Известный преобразователь не обес печивает надежный контроль ввиду малой чувствительности, связанной с те что в зоне щели преобразователя образуется возмущающее магнитное поле, созданное потоком вьшучивания из щели, недостаточной пространственной концентрации. Наиболее близким к предлагаемому является вихретоковый преобразователь, содержащий замкнутый магнитопровод, размещенные на нем возбуждающую об- мотку, измерительною обмотку и охватывающий магнитопровод короткозамкнутый виток 2 J. Недостатком известного преобразователя является низкая надежность и избирательность контроля к однотипным и равновеликим дефектам. Цель изобретения - повьппение надежности и избирательности контроля макроскопических дефектов типа нарушения сплошности. Поставленная цель достигаетсяттем,. что на рабочей поверхности магнитопровода вьшолнёны три параллельных паза, измерительная обмотка размещена в крайних пазах, а короткозгмк утый виток в среднем пазу. Причем короткозамкнутый виток выполнен из провода, диаметр которого соизмерим с 38 линейными размерами дефектов, подлежа щих выявлению. На фиг. 1 изображен предлагаемый преобразователь, аксонометрическая проекция; на фиг. 2 - схема его включения. Преобразователь содержит замкнутый магнитопровод 1, на который равномерно намотана возбуждающая двухсекционная обмотка 2, измерительную обмотку 3, охватывающий магнитопровод I короткозамкнутый виток 4. На рабочей поверхности магнитопровода 1 выполнены три параллельных паза 5-7, обращенные к контролируемой поверхности 8. В пазах 5 и 7 уложена измерительная обмотка 3. Короткозамкну|тый виток 4, охватывающий магнитопро . вод, размещен в пазу 6. К клеммам ВГ измерительной обмотки 3 подключен линейный усилитель 9, соединенный с диодно-выпрямитепьной схемой 10, напряжение с которой подается на фильтр 1 усилитель 12 постоянного тока и индикатор 13 дефекта. Возбуждающая обмотка 2 питается от высокочастотного генератора 14 через активно-емкостной делитель 15. Преобразователь работает следующим образом. При подключении возбуждающей обмотки 2 к высокочастотному генератору 14 в кольцевом магнитопроводе 1 создается магнитный поток Ф (фиг.2), индуктирующий в короткозамкнутом вит ке 4 высокочастотный ток. Этот ток создает вблизи витка 4 узколокальное электромагнитное поле высокой пространственной концентрации, взаимодейс вующее за счет вихретокового эффекта с контролируемой поверхностью 8. Маг нитный поток короткозамкнутого витка 4 симметричен относительно измери тельной обмотки 3, электродвижзппие . силы К и 12, наводимые в этой обмот ке, равны по амплитуде и фазе и взаимно компенсируются. Как следствие, напряжение на клеммах ВГ равно нулю и стрелка индикатора 13 дефекта не отклоняется. В процессе сканирования в направлении S контролируемой поверхности 8, в зону измерительной об мотки 3 попадает дефект, например тоещина. 16. При этом конфигурация и симметрия электромагнитного поля ко- роткозамкнутого витка 4 нарушается, вследствие чего ЭДС 1 2. становится по амплитуде больше ЭДС 1. Взаимная ко пенсация напряжений в измерительной обмотке 3 нарушается и на клеммах ВГ появляется напряжение, поступающее на вход линейного усилителя 9. Это напряжение выпрямляется диодно-выпрямительной схемой 10. После фильтра П и усилителя I2 постоянного тока оно подается на вход индикатора 13 дефекта, фиксирующего дефект. Для повышения избирательности к однотипным и равновеликим дефектам диаметр провода, из которого изготовлен короткозамкнутый виток 4, выбирается соизмеримым с линейными размерами дефектов, подлежащих выявлению. Например, диаметр провода витка 4 выбирают равным критическому поверхностному раскрыву трещины 16, подлежащей выявлению. При этом в контролируемой поверхности возбуждаются вихревые токи в области, размеры которой соизмеримы с ожидаемым поверхностным раскрывом трещины. Величина разбаланса ЭДС К и 1 в этом случае достигаi „, ет максимальной величины, что фиксируется индикатором 13 дефекта и оператором. Остальные дефекты, неоднотипные с выявляемым, фиксируются с меньшей амплитудой отклонения стрелки индикатора 13. Вихретоковый преобразователь позволяет осуществить надежный контроль макроскопических дефектов типа нарушения сплошности металлических поверхностей за счет увеличенной пространственной концентрации возмущакицего поля, возбуждающего в узколокальной области контролируемого изделия вихревые токи высокой интенсивности. Избирательность преобразователя к однотипным и равновеликим дефектам повьшается путем подбора размера сечения провода, из которого изготовлен короткозамкнутый виток. Диаметр провода витка должен быть соизмерим с линейными размерами дефектов, подлежащих выявлению. При этом линейно-протяженная зона возбувдекных вихревых токов соизмерима с поверхностным пагкрывом дефектов, чем и достигается указанная избиратепьность. Вихретоковый преобразователь может быть использован в контролирующих системах, предназначенных для диагностики прочностного состояния деталей, для об.наружения дефектов критических размеров и для определения статистичес ких характеристик дефектных изделий.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

I. Авторское свидетельство СССР 577449, кл. G 01 N 27/86, 1977.

Г

риг.1