Устройство для вихретокового контроля электропроводящих материалов

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТЮПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ , содержащее трехточечный с цепью положительной обратной связи и кварцевый автогенераторы с общей резонансной системой, индуктивность которой состоит из последовательно соединенных вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а вихретоковой преобразователь включен в нагрузочный контур кварцевого автогенератора, управляе}«лё резисторы, включенные параллельно резонансным контурам автогенераторов и в цепь фиксированного смещения трехточечного автогенератора , амплитудный детектор с резонансным фильтром, вход которого связан с точкой соединения вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, выход - с цепью положительной обратной связи трехточечного автогенератора, и регистратор , а управляемый резистор в контуре кварцевого автогенератора соединен с выходом трехточечного автогенератора, отличающеес я тем, что, с целы повьниения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными генератором линейного напряжения, генератором изменяющейся частоты и второй катушкой индуктивности, последовательно соединенными функциональным преобразователем и блоком сравнения, первый вход функционального преобра- Q зователя соединен с выходом генерато-55 ра линейного напряжения, а второй --. вход - с выходом трехточечного гене- С// ратора, амплитудным детектором с полосовым фильтром, подключенным входом к точке соединения вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а выходом - к второму входу блока сравнения , выход которого лодключен к управляющим резисторам трехточечного автогенератора в цепях его резонансного контура, и фиксированного смещения , элементом задержки, включенным между вторым входом функционального преобразователя и регистратором.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

3(51) 0 01 N. 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3582020/25-28 (22) 18. 04. 83 (46) 23. 06. 84. Бюл. М 23 (72) В. И. Редько, С. В.Серебренников и В.С.Хандецкий (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 938116, кл. 0 01 Н 27/02, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 998938» кп ° G 01 N 27/90r 1981 (прототип). (54 ) (57) УСТРОИСТВО ДЛЯ BNXPETOKOBOГО КОНТРОЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее трехточечный с цепью положительной обратной связи и кварцевый автогенераторы с общей резонансной системой, индуктивность которой состоит из последовательно соединенных вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а вихретоковой преобразователь включен в нагрузочный контур кварцевого автогенератора, управляемые резисторы, включенные параллельно резонансным контурам автогенераторов и в цепь фиксированного смещения трехточечного автогенератора, амплитудный детектор с резонансным фильтром, вход которого связан с точкой соединения вихретокового преобразователя и дополнительной

«»SU«» А катушки индуктивности, выход - с цепью положительной обратной связи трехточечного автогенератора, и регистратор, а управляемый резистор в контуре кварцевого автогенератора соединен с выходом трехточечного автогенератора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с цельМ повышения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными генератором линейного напряжения, генератором изменяющейся частоты и второй катушкой нндуктивности, последовательно соединенными функциональным преобразователем и блоком сравнения, первый вход функционального преобразователя соединен с выходом генерато ра линейного напряжения, а второй вход — с выходом трехточечного генератора, амплитудным детектором с полосовым фильтром, подключенным входом к точке соединения вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а выходом - к второму входу блока сравнения, выход которого подключен к управляющим резисторам трехточечного автогенератора в цепях его резонансного контура и фиксированного смещения, элементом задержки, включенным между вторым входом функционального преобразОвателя н регистратором.

1099269

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества слабопроводящих материалов методом вихревых токов по величине их электропроводности и может быть использбвано в машиностроительной и химической промьааленности.

Известно устройство для контроля электропроводности немагнитных сред, содержащее трехточечный и кварцевый двухконтурный автогенераторы с общей резонансной системой s коллекторных цепях, вихретоковый преобразователь, корректирующие цепи, состоящие из двух полевых транзисторов, испольэуемьис в качестве управляемых резисторов, варикап с разделительным конденсатором, подключенных параллельно конденсатору внутреннего контура кварцевого автогенератора, причем затвор одного из транзисторов и точка20 соединения варикапа с разделительным конденсатором через согласующие резисторы подключены к эмнттеру транзистора трехточечного автогенератора, два амплитудных детектора, подклю- 25 ченнных к выходам автогенераторов блок деления амплитудных сигналов и регистрирующий прибор (11 .

Недостатком данного устройства является невысокая точность контроля,щ обусловленная тем, что при контроле композиционных материалов и материалов с высокой электропровОдностью изменения толщины материала сказыва-. ются на результатах контроля. 35

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для вихретокового контроля электропроводящих материалов, содержащее трехточечный с цепью положительной обратной связи и кварцевый автогенераторы с общей резонансной

Системой, индуктивность которой состоит иэ последовательно соединенных вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, 45 а вихретоковый преобразователь включен в нагруэочный контур кварцевого автогенератора, управляемые резисторы, включенные параллельно резонансным контурам автогенераторов и в 50 цепь фиксированного смещения трехточечного автогенератора, амплитудный детектор с резонансным фильтром, вход которого связан с точкой соединения вихретокового преобразователя 55 и дополнительной катушки индуктивности, выход - с цепью положительной обратной связи трехточечного автогенератора, и регистратор, д управляемый резистор в контуре кварцевого р) автогенератора соединен с выходом трехточечного автогенератора (2) .

Контроль проводящих свойств материала осуществляется по сигналу трехточечного автогенератора, рабо- б5 тающего в недонапряженном режиме.

С помощью кварцевого автогенератора, работающего в перенапряженном режиме, регистрируется изменение зазора.

Полученный сигнал о величине зазора используется для коррекции сигнала трехточечного автогенератора путем изменения режимов его, работы по переменному и постоянному току.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля, связанная с тем, что использование с целью отстройки от зазора вихретокового преобразователя в виде ряда ячеек, распределенных по поверхности образца, снижает разрешающую способность устройства из-за большой площади занимаемой таким преобразоватеаем. Кроме того, контроль изделий, имеющих различную толщину, при больших уазмерах преобразователя приводит ж значительному изменению величии вносимых активного и реактивного сопротивлений, влияющих на сигнал преобразователя и точность контроля.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вихретокового контроля электропроводащих материалов, содержащее трехточечный с цепью положительной обратной связи и кварцевый автогенераторы с общей резонансной системой, индуктивность которой состоит из последовательно соединенных вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а вихретоковый преобразователь включен в нагруэочный контур кварцевого автогенератора, управляемые резисторы, включенные параллельно резонансным контурам автогенераторов и в цепь фиксированного смещения трехточечного автогенератора, амплитудный детектор с резонансным фильтром, вход которого связан с точкой соединения вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, выход — с цепью положительной обратной связи трехточечного автогенератора, и регистратор, а управляемый резистор в контуре кварцевого автогенератора соединен с выходом трехточечного автогенератора оно снабжено последовательно соединенными генератором линейного напряжения, генератором изменяющейся частоты и второй катушкой индуктивности, последовательно соединенными функциональным преобразователем и блоком сравнения, первый вход функционального преобразователя соединен с выходом генератора линейного напряжения, а второй вход — с выходом трехточечного генератора, амплитуд1099269 ным детектором с полосовым фильтром, подключенным входом к точке соединения вихретокового преобразователя и дополнительной катушки индуктивности, а выходом - к входу .блока сравнения, выход которого подключен к управляющим резисторам трехточечного автогенератора s цепях его резонансного контура и фиксированного смещения, элементом задержки, включенным между вторым входом функционального преоб- 10 разователя и регистратором.

Иа чертеже приведена функциональным электрическая схема устройства.

Устройство содержит кварцевый автогенератор 1 и трехточечный авто- 15 генератор 2 с общей резонансной системой в коллекторных цепях, индуктивность которой состоит иэ последовательно соединенных вихретокового преобразователя ВТП 3 и дополнительной катушки 4 индуктивности, амплитудный детектор 5 с резонансным фильтром, вход которого связан с точкой соединения вихретокового преобразователя 3 и дополнительной ка20

25 тушки 4 индуктнвности, последовательио соединенные генератор б линейного напряжения, генератор 7 изменяющейся частоты и вторую катушку 8 нндуктивкости, .последовательно соединенные функциональный преобразователь 9 и блок 10 сравнения, первый вход функционального преобразователя 9 соединен с выходом генератора 6 линейного напРяжения, а втоРой - с выходом 35 трехточечного генератора 2, амплитудный детектор 11 с полосовым фильтром, включенный входом к точке соединения вихретокового преобразователя 3 и дополнительной катушки 4 индуктивно- О сти, а выходом — к второму входу блока 10 сравнения, управляемые резисторы 12 и 13, включенные параллельно резонансным контурам автогвнераторов, управляемый резистор 14 в цепи фиксированного смещения трех- 5 точечного автогенератора 2, причем управляемые резисторы 13 и 14 подключены к выходу блока 10 сравнения, а управляемай резистор 12 -. к выходу трехточечного автогенератора, элемент 15 задержки, подключенный к второму входу функционального преобразователя 9, и регистратор 16, связанный с выходом элемента 15 задержки. 55

Кварцевый и трехточечный автогенераторы выполнены соответственно на транзисторах 17 и 18 по схеме с общей базой и содержат элементы фиксированного и автоматического смеще.- 60 ния.

Цепь положительной обратной связи трехточечного автогенератора состоит из последовательно соединенных варикапа 19 и конденсатора 20, включен- 65 ных между коллектором и эмиттером транзистора 18, средняя точка которой подключена к выходу амплитудного детектора 5 с резонансным фильтром.

Устройство работает следующим образом.

При взаимодействии вихретокового преобразователя (ВТП) 3 с электропроводящей средой трехточечный автогенератор 2, работающий на относительно низкой фиксированной частоте1 800 кГц . его копебательный контур состоит из сумьаа индуктивностей 3 и 4), вырабатывает сигнал, определяемый вели-. чиной электропроводности материала иэделия. Полученный сигнал через элемент 15 задержки, компенсирующий переходные процессы в системе при изменении частоты, поступает на ре" гистрирующий прибор 16. Однако при контроле электропроводности материала изменение величины зазора ", н толщины Т иэделия приводит к значительной погрешности измерения.

Коррекция погрешности от влияния вариаций зазора осуществляется путем воздействия на колебательную и нагруэочную характеристику..трехточечного автогенератора 2 с помощью изменения глубины положительной обратной связи сигналом, снятым с кварцевого автогенератора 1. Генератор 1 работает на высокой частоте f =50 ИГц, 2

ы электромагнитное поле, возбуждаемое ВТП 3, практически не проникает в материал изделия. Амплитуда высокочастотных колебаний, определяемая величиной зазора между ВТП 3 и контролируемой поверхностью, через амплитудный детектор 5 с резонансным фильтром подается иа варикап 19 в цепи положительной обратной связи низкочастотного автогенератора.

Емкость варикапа, а следовательно, и глубина положительной обратной связи автогенератора 2, изменяется компенсируя изменения зазора на сигнал ВТП 3. Амплитуда колебаний кварцевого автогенератора 1, определяемая величиной зазора между ВТП и иэделием, зависит от электропроводности поверхностного слоя контролируемого материала, что вносит погрешность в измерение электропроводности материала. Для коррекции этой погрешности часть сигнала, снимаемая с выхода трехточечного» автогенератора 2, подается на управляемый резистор 12, включенный параллельно резонансному контуру кварцевого автогенератора 1. для коррекции погрешности от изменения толщины f контролируемого материала на сигнал низкочастотного автогенератора 2 с генератора 6 линейного напряжения управляющий сиг нал подается на генератор 7 нэменяю1099269

25 щейся частоты и функциональный преобразователь 9. Генератор 7 изменяющейся частоты питает напряжением постоянной амплитуды и частоты т (где

1, «т < 1 1 индуктивный делитель, состоящий из второй катушки 8 индуктивности и ВТП 3. Исходную частоту k выбирают достаточно высокой, при которой глубина проникновения электромагнитного поля намного меньше толщины образца, а затем частоту снижают, зондируя изделие по глубине.

С индуктивного делителя сигнал после детектирования амплитудным детектором 11 с полосовым фильтром подается на второй вход блока 1Q сравнения. Одновременно на первый вход блока 10 сравнения поступает тестовый сигнал с Функционального преобразователя 9. Тестовый сигнал представляет собой монотонную Функ- 20 циональную зависимость вносимого в

ВТП 3 реактивного сопротивления (Х „) от частоты электромагнитной волны, когда толщина образца больше

Диаметра ВТП.

В результате сравнения рабочего сигнала, поступившего с преобразователя, и тестового в блоке сравнения вырабатывается управляющий сигнал для управляемых резисторов 13 и 14 ° 30

В случае, когда толщина иэделия равна или больше дйаметра ВТП (глубина проникновения поля не превышает толщину изделия),, сигнал с индуктивного делителя аналогичен тестовому сигналу с функционального преобразователя 9, и на выходе блока 10 сравнения управляющий сигнал отсутствует. Если же глубина проникновения электромагнитного поля превышает толщину изделия, на затворы управляемых резисторов 13 и 14 поступает сигнал от блока 10 сравнения. При этом восстанавливается режим трехточечного автогенератора 2 по переменному току путем воздействия на нагрузочную характеристику автогенератора с помощью управляемого резистора 13, а также по постоянному току с помощью управляемого резистора 14. Это приводит к деформации колебательной и нагрузочной характеристик трехточечного автогенератора 2, что позволяет исключить влияние изменения толщины материала на результаты измерения электропроводности материала.

Тестовый сигнал, подаваемый на первый вход блока 10 сравнения, зависит от изменения электропроводности материала. Для коррекции его на второй вход Функционального преобразователя 9 подается постоянное напряжение, определяемое электропроводностью с выхода автогенератора 2.

Благодаря компенсации влияния толщины изделия И изменений величины зазора, сигнал преобразователя 3 определяется практически только величиной электропроводности материала иэделия.

Использование изобретения повышает точность контроля за счет исключения влияния на сигнал преобразователя мешающих факторов, а также позволяет исключить необходимость применения дополнительного толщиномера при проведении контрольных операций.

1099269

Составитель A. Бодров

Редактор П. Коссей Техред А. Бабинец .

Корректор A. Зимокосов

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4

Заказ 4365/37 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5