Устройство для измерения глубины поверхностных трещин в немагнитных материалах Советский патент 1981 года по МПК G01N27/20 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и изделий, а именно к элект рическим способам неразрушающего контротя и может быть использовано для контроля качества изделий в металлургической и машиностроительной промышленности. Известны устройства для неразрушающего контроля качества материалов и изделий, в которых через материал изделия пропускается электрический ток и и 1еряется падение напряжения на контролируемом участке, либо элек рическое сопротивление контролируемого участкаСЛ. Прибор для определения дефекта в виде высокоомного .изолирующего участ ка в кабеле с металлическим покрытием содержит электрические контакты, блок,обеспечивающий прохождение каб ля по 3Ttw контактам, источник постоянного тока, подключенный к контактам. О наличии дефекта судят по величине падения напряжения на этих контактах. Недостатком этого устройства является зависимость результатов измерения от электропроводности материала, что снижает точность измерения. Известно также устройство для контроля дефектов по методу электрического сопротивления, содержащее генератор переменного тока, усилитель, регистрирующий прибор, токовые и потенциальные электроды. Потенциальные электроды располагаются между токовыми электродами. Если дефект расположен между токовыми электродом и потенциалывлм электродом, то расстояние до места дефекта и глубина его расположения определяется по минимальной разности потенциалов между потенциальными электродами 12. Недостатком этого устройства также является зависимость измеряемых величин от электропроводности материала издега1Я. Электропроводность материа-; ла зависит от марки материала, от условий термической обработки и може меняться от детали к детали, что ведет к необходимости дополнительно Измерять .электропроводность что снижает точность определения размеров дефектов и увеличивает емкость измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Поставленная цель достигается тем что в устройство для измерения глубины поверхностных трещин в немагнитных материалах, содержащее генератор переменного тока, усилитель,регистриру щий прибор, токовые и потенциальные электроды, дополнительно введены генератор синусоидального сигнала катушка ивдуктивности, расположенная н одном из токовых электродов, блок из мерения добротности и функциональный преобразователь, причем катушка соединена с выходом генератора синусоидального сигнала через конденсатор и с входом блока измерения добротнос ти, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя. На фиг. представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 приведен график зависимости добротно ти катушки Q от проводимости J мате риала (QQ соответствует материалу с наиболее высокой проводимостью, в да ном случае меди); на фиг. 3 - график зависимости напряжения на потенциальных электродах ЛУ от проводимости f; на фиг.. 4 - функция, реализуемая функциональным преобразователем. Устройство содержит генератор 1 переменного тока, токовые электроды 2 и потенциальные электроды 3, ко торые подсоединяются к исследуемому материалу 4, усилитель 5, регистрирунщий прибор 6, .катушку 7 индуктивности, генератор 8 синусоидального сигнала, конденсатор 9, блок 10 изме рения добротности и функциональный преобразователь 11. . . Устройство работает следующим образом. . Переменный синусоидальный ток (например частоты 1 кГц), вырабатываемый -генератором I, пропускается по материалу 4. через токовые электроды 2. С потенциальных электродов 3 снимается напряжение uV, которое подается на усилитель 5 и измеряется 4 егистрирующим прибором 6. Эта разость потенциалов зависит от глубины рещины, проводимости материала и его агнитной проницаемости, дУ 1 R , де I - пропускаемый TOKJ сопротивление участка, с которого снимается разность потенциалов. -глубина проникновения тока де -путь тока; -удельная проводимость материала. Путь тока Е определяется расстоянием между потенциальными электродами глубиной трещины, а Z где - магнитная проницаемость материала (у немагнитных материалов / Г) ; О магнитная проницаемость вакуума. Для того, чтобы напряжение ДУ не зависело от проводимости коэффициент усиления усилителя изменяется в зависимости от проводимости материала. Для этого на одном из токовых электродов в непосредственной близости от поверхности контролируемого материала расположена катушка индуктивности 7, которая питается от генератора 8 синусоидальных колебаний качакмцейся частоты например, от 80 до 100 кГц). Напряжение, снимаемое с катушки, подается на блок измерения добротности 10, затем на функциональный преобразователь 1I и затем на управляе1«.й вход усилителя 5, изменяя его коэффициент усиления. Катушка 7 с конденсатором 9 образуют колебательный контур, при этом амплитуда напряжения при резонансе, регистрируемая блоком измерения добротности. Пропорциональна добротности контура (при ) и является функцией добротности катушки. Поскольку катушка располагается в непосредствениой близости от исследуемого объекта, т.е. добротность зависит от его проводимости (фиг. 2). Напряжение, пропорциональное добротности контура, ,с выхода блока измерения добротности поступает на функциональный преобразователь, на выходе которого формируется сигнал, зависящий от сигнала на входе, в соответствии с зависимостью (фиг. 4) В результате сигнал, регистрируемый индикатором, не зависит от У .

Формула изобретения

Устройство для измерения глубины поверхностных трегщн в немагнитных материалах, содержащее генератор переменного тока, усилитель, регистрирукпщй прибор, токовые и потетшальные электродов, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений, в него дополнительно введены генератор синусоидального сигнала, катушка индуктивности, расположенная на одном из токовых электродов, блок измерения добротности и функциональный преобразователь, причем катушка соединена с выходом генератора синусоидального сигнала через ковденсатор и с входом блока измерения добротности, выход которого соединен с входом функционального преобразователя, выход которого соединен с управляющим входом усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3840803,

s кл. 324-60, 08.10.74.

2.Патент Японии № 50-2593, кл. П2НО, 28.0К75 (прототип).

в al/j J

N

too

Cwt

/Y

Фие.Ь

gJT

ku

si («vx

В

U

lfi

u&

.