Электромагнитный дефектоскоп Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(54) ЭЛЕХТРОМАГНИТНЫЯ ДЕФЕКТОСКОП

, , , . Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля и преднадначено для использования в металлургической промьшшенности, в частности в поточных линиях прокатных цехов для контроля качества поверхности проката ферромагнитных материалов.

Известен электромагнитный дефектоскоп содержащий анализатора сиг- . налов по амплитуде и преобразователь реагирумций на нормальную к поверхности изделия составлякицую потока электромагнитного поля Щ

Однако выявлению трещин изцестны .дефектоскопом препятствует наличие на контролируемом изделии участков с поверхностным обезугле- роживанием и наклепом. .

Известен другой электромагнитный дефектоскоп, содержащий усилитель напряжения и усилитель тока с двумя идентичными каналами, в одном из котощис находится фазосдвигакадая ячейка и два одинаковых усилителя тока и преобразователь, реагирук иий ..на тангенциальную по отношений к поверхности контролируемого изделия -; составляющую элект1рюмагнитного поля, которая имеет различный знак по Одну я другую сторону дефекта 2 .

Одиако это устройствообладает невысокой помехоустойчивостью, так как определение дефекта происходи1г по сигяалу преобразователя-, отображенному на комплексной плоскости.

Hauisdnee близким техническим решением к изобретений) является электромагнцтиый дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные геиераtoгор, вихрётоковый преобразователь детектор анализатор сигналов по длительности и ввисодиой блок 1313 .

Недостатком этого дефектоскопе являетсй невысокая помехоустойчивость

15 при ударах Jno изделию и наличии структурных неодаюродностей, В этом случае величина сигналь преобразователя, визвайиогояяи чйем указанных помехг мснкет быть, соизмерима с ели«шной оигиала, характеризуюжей «ра.20ковочный признак изделий.

.цель изобрет и1ия - повышение помехоустойчивости при дефектоскопии треции фв|ч;хи«агнити1(х мз Рнапов

25

Цоставлеииая цель достигается тем, то- аиаяизат ЧЕ оириалов по длительности лыполнеи в .М1Де последо вателы1о соединениях амплитудного дискриминатора, двоичного счетчика, .первого ждуцего мультивибратора и,

30

схемы совпадения, выход которой соединен с выходным блоком, последовательно соединенных задатчика времени интервалов, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, и второго ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом сброса двоичного счетчика и другим входом схемы совпадения, и преобразователя скорости сканирования, соединенного электрически с управляющим входом задатчика временных интервалов, а кинематически -с вихретоковым преобразователем.

На фиг. 1 изображена структурная схема электромагнитного дефектоскопа;- на фиг. 2 - эпюры сигналов, поясняющие процесс обнаружения трещины; на фиг. 3 - эпюры сигналов, характеризующие отстойку от однократного удара на фиг. 4 и 5 - эпюры сигналов, характеризующие отстройку от помехи.. ,

Электромагнитный дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, детектор 3, анализатор 4 сигналов по длительности и выходной индикатор 5 (схему регистрации, сигнализации и дефектоотметки), анализатор 4 выполнен в виде последовательно соединенных амплитудного дискриминатора б, двоичного счетчика (триггера) 7, счетный вход которого соединен с выходом дискриминатора 6, первого ждущего мультивибратора (одновибратора) 8 и схема 9 совпадения, выход которой соединен с индикатором 5, последовательно соединенных задатчика 10 временных интервалов, -вход которого соединен с выходом дискриминатора б и второго ждущего мультивибратора (одяовибратора) 11, выход которого соединен с входом сброса счетчика 7, и другим входом схемы 9 совпадения и преобразователя 12 скорости сканирования, соединен- . него электрически с управлякицим входом задатчика 10, а кинематически с преобразователем 2. Дискриминатор 6 может быть настроен на несколько уровней сигнала (годное, брак и т.п.). Сигналы с выходов дискриьтнатора поступают .также на входы индикатора 5 схемы разбраковки.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1. питает возбуждающую обмотку (на чертеже не показана) преобразователя 2, в связи с чем в контролируемом изделии возникают вихревые токи, плотность распределения которых на бездефектном участке повторяет конфигурацию преобразова- . теля 2. Баланс выходного сигнала преобразователя 2 не нарушен, на выходе преобразователя 2 будет нулевой сигнал. При сканировании трещины в поперечном относительно ее протяженности направлении контур вихревых токов рассекается на два, бгшанс преобразователя нарушается и на его выходе формируется (см. фиг. 2) сигнал 13 в виде двух максимумов ЭДС и 2 временное распределение t которых для выбранной скорости сканирования постоянно и определяется в основном конструктивными параметрами преобразователя 2.

Сигнал 13 разбаланса U 2 преобразователя 2 усиливается и детектирует-, ся детектором 3, на выходе которого выделяется огибающая сигнгша 14 напряжение U3 , которое подается на дискриминато р 6 анализатора. 4.

В зависимости от установленных категорий качества и браковочных норм дискриминатор 6 анализатора 4 определяет характеристику зарегистрированного дефекта и формирует по минимальному пороговому значению ограничения DO импульсы 15 U4 одновременного запуска по счетному входу счетчика 7, задатчика 10 временных интервалов и индикатора 5 схемл разбраковки по категориям качества и дефектоотметки.

Счетчик 7 запустится передним фронтом первого импульса 15 U4 по счетному входу и опрокинется в исходное состояние вто{Ж1м импульсом

15 U4. Задним фронтом импульса 16 U5 счетчика 7 запустится ждущий мультивибратор 8 и откроет импульсом 17 U6 один вхо.д схемы 9 совпадения. Одновременно с запуском счетчика 7 первым импульсом 15 U.4 запустится задатчик 10 временных интервалов tc. (эпюра 18). При изменении скорости сканирования время tc корректируется преобразователем 12 скорости сканирования. Задним фронтом импульса 18 U9 задатчика 10 запускается ждущий мультивибратор 11, импульс 19 1)10 которого подается на логический вход установка нуля

с етчика 7 и схему 9. На выходе схемы 9 совпадения появится импульс 20 U7 запуска индикатора 5 схекн разбраковки и дефектоотметки. Индикатор 5 в зависимости от уровня

сигнала 15 U4 с дискриминатора 6

включит соответствующие сорту или браку систеки регистрации, сигнализации, записи, дефектоотметки и пр.

Таким образом, дефект типа трещин

будет зарегистрирован, так как сигнал 20 является разрешакщим и открывает входы индикатора 5.

Регистрация преобразователем 2 однократного удара и принцип отстройки от подобной помехи иллюстрируется эпюрами (см. фИг. 3), При ударе .по контролируемому изделию, особенно по ферромагнитному, преобразователь 2 регистрирует сигнал 2. Частотный

спектр сигнала 21 U2 существенно отличается от питающего преобразова тель гармонического напряжения гене ратора 1. Усиленный и преобразованный в огибающую 22 в детекторе 3 сигнал из поступит в дискриминатор 6,на выходе которого сформируется импульс 23 U4. Передним фронтом импульса 23 одновременно запустятся 1триггер 7 и задатчик 10.. Сигнал 23 также поступит на Bxpit индикатора 5 триггер 7 передним фронтом сигнала 23 U4 опрокинется по счетному вход и будет находиться в ждущем состоян (сигнал 24) до тех пор, пока задат чик 10 не выработает импульс 25 U9 заданной длительности tj. и не запу тит ждущий мультивибратор 11, выход ной импульс 26 U10 которого -своим задним фронтом опрокинет триггер 7 логическому входу установка нуля. Сфорктрованный триггером 7 импульс... 24 запустит ждущий мультивибратор 8 но его импульс 27 U6 по времени .поя вится после окончания импульса 26 UiО ждущего мультивибратора 11, поэ тому схема 9 совпадения не сработае и не пропустит на вход индикатора 5поступивший на ее вход от дискриминатора 6 импульса 23 в качестве полезного сигнала. Таким образом, сигнал 21 помехи при ударе не будет зарегистрирован, так как разрешающего сигнсШа на выходе 9 не будет, что видно из эпюры 28. На фиг. 4 представлены случаи регистрации преобразователем двух максимумов ЭДС от каких-либо мещаю(оих факторов (юкальные структурные неоднородности, края изделия, многократные удары и пр.), распределенных по времени больше или меньше интервала t между максимумами ЭДС над тршциной. При приближении преобразователя 2 к краю изделия, а затем удалении от него, выходное напряжение преобразователя 2 будет промодулировано, в, результате чего с преобразователя 2 будет снят сигнал 29 помехи U2. После усиления и детектирования детекторрм 3 огибающая сигнала 30 помехи из поступит на вход дискриминатора 6 и, если амплитуда сигнала 30 превысит минимальный порог ограничения Ug, на выходе дискриминатора 6сформируется два импульса 31 U4. Первый импульс 31 передним фронтом переведет в ждущее состояние триггер 7,запустит эадатчик 10 временных интервалов и поступит на вход индикатора 5 схемы разбраковки и дефектоотметки. По длительности рассматри ваемый сигнал 29 помехи продолжительнее двух предыдущих случаев, т.е. регистрации трещины и отстройки от однократного удара или локгшьно-. го поверхностного дефекта. Поэтому .триггер 7 вернется в исходное состоя ние по логическому входу утсановка нуля и задним фронтом своего импульса 32 U5 запустит ждущий мультивибратор 8 только после того, как задатчик 10 временных интервалов споим импульсом 33 J9 заставит сработать ждущий мультивибратор 11, который задним фронтом импульса 34 U10 опрокинет триггер 7 (эпюра 32). Поскольку одновибратор 8 срабатыва.ет после окончания импульса 34 одновибратора 11, то схема совпадения 9 не откроется (поз. 36) и не выдаст команду индикатору 5 для регистрации помехи в качестве полезного сигнала. Второй цикл срабатывания всей схеьш дефектоскопа 6т второго импульс 1 помехи U4 анёшогичен вышеописанному. Таким образом,, произойдет отстройка блока 5 от си-гнала помехи с временным соотношением t, между двумя максимумами ЭДС большим, чем для трещины. На фиг, 5 приведен случай, когда временное соотношение между двумя максимума ЭДС сигнала помехи меньше, чем для трещины. На практике подобная ситуация возникает, например, при многократных ударах,при наложении удара на локальный дефект и т.д. Продолжительность сигнала помехи при ударе, особенно по ферромагнитному изделию, зависит от места приложения, направления, от силы удара. Длительность сигнала помехи .от ударов в установившемся технологическом потоке производства обычно меньше полезного сигнала от недопустимого дефекта трещины. Промодулированное ударом по амплитуде и частотноискаженное напряжение преобразователя 2 в виде сигнала 37 помехи U2 с двумя максимумами ЭДС, но распределенными ближе, чем для трещины, поступает на детектор 3. После усиления и детектирования в детекторе 3 сигнал 38 в виде огибающей U3 ограниченный на уровйе UQ, соответствующем минимальному порогу регистрации недопустимого дефекта, преобразуется дискриминатором 6 в два импульса 39 114. Первый импульс 39 запустит по счетному входу триггер 7 (эпюра 40), задатчик 10 вреМеКных интервалов ,(эпкфа 41) и поступит на вход инди катора 5 схемы разбраковки и дефектротмвтки. Поскольку длительность tji ме;кду импульсами 39 U4 меньше длительности импульса 41 задатчика 10, то триггер 7 по счетному входу опрокинется в исходное состояние импульсом 39 U4, запустит ждущий мультивибратор 8, который сформирует импульс 42 U6 и поставит в ждущее состояние на время действия : импульса 42 схему 9 совпадения. Спустя время to -(сигнал 40) задатчик 10 задним фронтом- своего импульса U9 запустит одновибратор 11, им- ,, пульс 43 которого U10 по времени не

совпадает с импульсом 42 U6. Поэтому схема 9 совпадения не откроется. Индикатор 5 схемы разбраковки и дефектоотметки будет закрыт и ред-истрации сигнала 37 не произойдет.

Таким образом, помеха не зарегистрируется как полезный сигнал.

Положительный эфффёкт от использования настоящего изобретения заключается в повышении помехоустойчивости в условиях поточного контроля ферромагнитных изделий и в повышении точности при выявлении дефектов типа трещин при наличии структурных неоднородностей.

Формула изобретения

Электромагнитный дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь детектор, анализатор сигналов по длительности и выходной блок, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости при дефектоскопии трещин, анализатор сигналов по длительности выполнен в виде последовательно соединенных

амплитудного дискриминатора, двоичного счетчика, первого ждущего мультивибратора и схемы совпадения, выход которой соединен с выходным блокок, последовательно соединенных задатчика временных интервгшов, BXOJDI которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, и второго ждущего . мультивибратора, выход ко торого соединен с входом сброра двоичного счетчика и другим входом схемы совпадения, и .преобразователя скорости сканирования, соединенного электрически с управляющим входом задатчика временных интервалов, а кинематически с вихрётоковым преобразователем. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

, 1967, с. 173.

удара ftw.3