Электромагнитный дефектометр Советский патент 1981 года по МПК G01N27/90 

(5) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОМЕТР

Изобретение относится к средствам контроля физико-механических параметров материалов электромагнитными методами и может быть использовано для контроля электропроводных материалов и изделий в процессе сканирования их вихретоковыми преобразователями. Известен электромагнитный дефектоскоп, содержащий несколько электро индуктивных преобразователей и связанный с ними блок логики l . Однако точность контроля этим дефектоскопом протяженных дефектов недостаточная, так как преобразователи сгруппированы по направлению, пер пендикулярному траектории перемещени контролируемого объекта. Дефекты, ориентированные вдоль этой траектории, неполностью взаимодействуют с указанными преобразовате лями. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электромагнитный дефектометр, содержащий блок вихретоковых преобразователей, связанный с ним блок возбуждения сигналов, соединенные с указанными блоками блок логики, связанный с ним счетно-вычислительный блок и подключенный к выходу последнего индикатор параметров дефектов 2 . Однако точность измерения параметров дефектов этим дефектометром недостаточная, так как множество преобразователей сгруппировано в основном по дефектно-опасным участкам контролируемого объекта и не учитывается вероятность развития дефектов по непредвиденным направлениям. Блок возбуждения сигналов выполнен в виде задающего и буферного каскадов, тактового генератора и многопозиционного коммутатора-распределителя сигналов по преобразователям в процессе сканирования контролируемопэ объекта. Реакция преобразователя при этом на незначительные дефекты может 3 быть недостаточна на фоне помех и эти дефекты не будут выявлены. . Цель изобретения - повышение точности измерения параметров дефектов. Эта цель достигается тем, что бло вихретоковых преобразователей выполнен в виде матрицы, блок возбуждения сигналов выполнен в виде нескольких соответствующих количеству преобразо вателей автогенераторов, узлов выделения одного периода их колебаний и связанных с ними каскадов логики, а индикатор параметров дефектов выполнен в виде мнемонического табло ориентации дефектов и цифровых указателей их размеров. На фиг. 1 изображена блок-схема электромагнитного дефектометра; на фиг. 2 - эскиз блока преобразователей в виде матрицы из трех .строк и isyx столбцов; на фиг. 3 - блок-схема блока логики; на фиг. - блокcxeMia каскада автогенератора. Дефектометр содержит вихретоковые накладные преобразователи 1-6 объеди ненные при помощи держателя в блок 7 преобразователей, тактовый генератор 8, распределитель 9, блоки 10-15 фор мирования сигналов, мнемоническое табло 16 ориентации дефектов, блок 1 логики, блок 18 формирования измерительных импульсов, измерительный бло 19, счетно-вычислительный блок 20, цифровые индикаторы 21 размеров дефектов. В состав блока 17 (фиг. 3) входят схемы 22-2 совпадения, триггеры 25 27, дешифраторы 28-30. Дешифратор 28 состоит из схем 31 З совпадения, де шифратор 29- из схем 35-38 совпаде,ния, дешифратор 30 - из схем совпадения. Блоки 10-15 имеют одинаковую стру туру. В каждый из них входят (фиг,4) управляемый автогенератор , узел 5 выделения одного периода колебани сигнала, схема iS совпадения, счетчик , дешифратор «З, первый одновибратор 9, измерительный генератор 50, второй одновибратор 51, схема 52 запрета, триггер 53. Преобразователи 1-6 предназначены для наведения вихревых токов контр лируемом изделии и преобразования электрофизических свойств материала в электрические сигналы. Использование информации от отдельных групп преобразователей различно. Информа9ция, поступающая от преобразователей 1-6, используется для определения ориентации дефектов, а информация, получаемая от преобразователей 1 и 2, - для измерения дефектов. Вспомогательные преобразователи 3-6 служат для сигнализации о выходе дефекта из зоны контроля измерительных преобразователей 1 и 2. При этом зоны контроля преобразователей из соседних строк не пересекаются. Нумерация столбцов идет в направлении сканирования. Тактовый генератор 8 и распределитель 9 служат для поочередного воз буждения преобразователей 1-6, что позволяет исключить мешающее влияние преобразователей друг на друга. Блоки 10-15 используются для обработки информации, поступающей от преобразователей, и формирования сигнала логической единицы при наличии дефекта под соответствующим преобразователем или сигнала логического нуля при отсутствии дефекта. Табло 16 ориентации дефектов введено в устройство для световой сигнализации о положении дефекта относительно сторон блока 7 преобразователей и автоматического определения направления сканирования, необходимого для проведения измерений. Блок 17 предназначен для формирования сигналов, определяющих ориентацию и расположение дефектов относительно блока 7 преобразователей, и формирования сигнала блокировки при выходе дефекта за пределы зоны контроля измерительных преобразователей. Блок 18 формирования измерительных импульсов служит для выделения определенных интервалов времени, используемых для вычисления длины дефекта. Измерительный блок 19 используется для количественной оценки временных интервалов, выделяемых блоком 18 .формирования измерительных импульсов. Счетно-вычислительный блок 20 производит математические операции над числами в соответствии с заданным алгоритмом. Индикаторы 21 размеров дефектов используются для вывода информации о результате измерения дефекта. Триггеры 25-27 совместно со схемами 22-2 предназначены для фиксации участка поверхности контролируемого изделия под преобразователями определенного столбца матрицы, на котором первым появляется 5Q дефект в данном цикле сканирования. Дешифраторы 28-30 определяют ориента цию дефекта относительно вектора скорости сканирования. Схема 39 совпадения в дешифраторе 30 формирует сигнал блокировки измерений в случае выхода дефекта из зоны контроля измерительных преобразователей. Управляемый автогенератор kk (фиг, k) служит для питания вихретокового преобразователя электрома - нитной энергией. Узел 5 выделения одного периода, схема 6 совпадения, счетчик 7, дешифратор k8, первый одновибратор 9, измерительный генератор 50, второй одновибратор 51, схема 52 запрета, триггер 53 предназначены для допускового измерения частоты управляемого автогенератора tA. Частота колебаний управляемого автогенератора А коррелирована со свойствами контролируемого материала. Наличие дефекта под вихретоковым преобразователем приводит к уменьшению частоты до.определенного уровня и к появлению сигнала логической чвди ницы на прямом выходе триггера 53. Устройство содержит также дефекты 5t-69 с различной ориентацией. Число вихретоковых преобразователей в блоке 7 преобразователей может быть различно. Наименьшее возможное число п 6. Дефектометр работает следующим об разом.. Предположим, что на контролируемом изделии имеется дефект, ориентация которого совпадает с направлением сканирования. Подобный дефект обо начен цифрой 55 (фиг. 2). Последовательное прохождение дефекта 55 под преобразователями 2 и 1 вызовет появ ление сигнала логической единицы в начале на выходе блока 11 формирования сигнала, а затем на выходе бло ка 1. Появление этого сигнала приведет к срабатыванию триггера 27, на ходящегося в блоке 17. Высокий потенциал с прямого выхода триггера 27 подается на стробируемый вход дешифратора 30 и подготавливает к работе схемы совпадения. После того, как начало дефекта 55 войдет в зону контроля преобразователя 1, на выходе схемы 39 появится сигнал логической единицы. Сигнал, поступающий от схемы 39 сначала в измерительный блок 19, а .затем в вычислительный блок 20, является командой для определения длины дефекта в соответствии с расстоянием между преобразователями 1 и 2, временем прохождения начала дефекта между преобразователями 1 и 2, временем прохождения дефекта под преобразователем 2 и временем между моментами входа дефекта в зону контроля преобразователя 2 и выхода из .зоны контроля вихретокового преобразователя 1. Это позволяет использовать прибор как для автоматического, так и для ручного контроля. В последнем случае к движению руки оператора не предъявляется жестких требований. Не допускается лишь остановка блока. 7 преобразователей на измеряемом дефекте. Кроме того, сканирование должно производиться в направлении параллельном строкам преобразователей. Аналогично описанному будет произведено измерение дефекта б9, ориентация которого не полностью совпадает с направлением вектора сканирования. Дефекты 55 и б9 при взаимном перемещении блока 7 преобразователей и изделия пересекают лишь зоны контроля измерительных преобразователей 1 и 2. Благодаря этому логический блок дает команду на их измерение. При контроле дефектов других типов 5+, 56-68 работа устройства проходит по другому. Общим для этих случаев контроля является то, что с выхода схемы 39 совпадения поступает сигнал логического нуля, который блокирует измерительный блок 19 и блок 20. В этих случаях информация изблока 17 поступает лишь на табло 16 ориентации дефектов. Рассмотрим случай контроля дефектов с различной ориентацией. При наличии на контролируемом изделии трещины, обозначенной цифрой (фиг. 2), первым сработает триггер 25. Низкий потенциал на инверсном выходе триггера 25 заблокирует схемы 23 и совпадения. Теперь появление сигнала возможно только на одном из выходов дешифратора 28. При дальнейшем движении блока 7 преобразователей (или изделия) начало дефекта входит в зону контроля преобразователя 5. В этом случае на выходе схемы 31 появляется сигнал логической единицы. Выход схемы 31, объединенный при помощи схемы или (не показана) с одноименными выходами других дешифраторов, подключается к табло 16 ориентации дефектов. На табло загорится мнемонический знак J, , который сообщает one ратору, что последующее перемещение блока 7 преобразователей нужно произ водить параллельно предыдущему скани рованию, но блок 7 преобразователей необходимо сместить вверх по направлению оси Z. При следующем сканирова НИИ, ко.гда дефект 5 переместится в зону контроля измерительных преобразователей 1 и 2, произойдет его измерение. При контроле дефекта 57 (в зависимости от наклона дефекта к направлению сканирования) первыми могут сработать триггеры 25 или 27. Пусть первым сработает триггер 25 Сигнал с его инверсного выхода забло «ирует схемы 23 и . При дальнейшем сканировании сигнал на выходе преобразбвателей 2 и 6 будет одновременно равен логической единице. Это приведет к появлению импульса на выходе схемы 3 совпадения. На световом таб ло указателя орие.нтации дефектов загорится мнемонический знак i, который информирует оператора, что последующее сканирование необходимо провести в направлении, перпендикулярном предыдущему. При других возможных комбинациях сигналов преобразователей с блока 7 9 .8 при прохождении им над дефектами На табло 16 высвечиваются другие знаки, соответствующие указанным комбинациям. Формула изобретения Электромагнитный дефектометр, содержащий блок вихретоковых преобразователей, связанный с ним блок возбуждения сигналов, соединенные с указанными блоками блок логики, связанный с ним счетно-вычислительный блок и подключенный к выходу последнего индикатор параметров дефектов, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности измерения параметров дефектов, блок вихретоковых преобразователей выполнен в виде матрицы, блок возбуждения сигналов выполнен в виде нескольких соответствующих количеству преобразователей автогенераторов, узлов выделения одного периода их колебаний и связанных с ними каскадов логики., а индикатор параметров дефектов выполнен а виде мнемонического табло ориентации дефектов и цифровых указателей их размеров. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 526816, кл. G 01 N 27/86, 1976. 2.Патент США (f 3816П6, кл. G 01 R 33/12, 1975 (прототип).

фиг.1

/

67

U,UtUjU Usl/e

фиеЗ

фцг.И