Вихретоковый дефектоскоп

 

ВИХРЕТОКОВЬЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений , суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя , опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квад ратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с соответствующим входом суммирующего усилителя , генератор импульсов, подключенньй к синхроиходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) g(gg G 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3566891/25-28 (22) 16,03.83 (46) 15.07.84. Бюл. У 26 (72) В,В.Клюев,В.M.Màëoâ,В.П.Лялякин, А.Д.Покровский,Ю.С.Калинин, Ю.К,Федосенко и А,И.Хвостов (71) Научно-исследовательский институт интроскопии и Московский ордена.

Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени энергетический институт (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Информационный бюллетень на прибор "Дефектомат" 2, 825, фирма Ферстер,ФРГ.

2. Авторское свидетельство СССР

- 838547, клЛ 01 N 27/90,1981 (прототип) . (54) (57) ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТО СКОП, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, фор- мирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифра-аналогового преобра- зователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с соответствующим входом суммирующего усиI лителя, генератор импульсов, подключеннйй к синхровходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима, каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, он снабжен формирователем напряжения компенсации, входы которого подключены к соответствующим выходам формирователя квадратурных опоф ных напряжений, а выход — к четвер.тому входу суммирующего усилителя, коммутатором опорных напряжений, йодключенным двумя входами к формирователю опорных. напряжений, двумя другими входами — к формирователю квадратурных опорных напряжений, а выходами — к опорным входам фаэочувствительных детекторов, переключателем порогов компараторов, подключенный первым и вторым выходами к опорным входам соответствующих компараторов, схемой управления состоящей из последовательно соединенных логического элемента И, входы которого подключены к вторым выходам компараторов, и триггера, выход которого подключен к первому входу переключателя порогов компараторов и управляющему входу компаратора опорных напряжений, командного блока, соедийенного с вторым входом триггера, логического элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам переноса реверсивных счетчиков, второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен к второму входу формирователя опорных напряжений,формирователю напряжения компенсации и второму входу переключателя порогов компараторов.

1103141

Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий методом вихревых токов и может быть йспользовано преимущественно при дефектоскопии поверхности изделий из злектропроводящих материалов.

Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор, вихретоковый преобразователь, устройство 10 формирования опорных напряжений, фазочувствительный детектор и автоматический компенсатор f1) .

Недостаток этого устройства состоит в низкой производительности из- 15 за отсутствия автоматической регулировки фаз опорных напряжений. Кроме того, компенсация выходного напряжения в: хретокового преобразоватеЛя выполняется по постоянному току, что 2О снижает стабильность работы всего устройства.

Наиболее близким к изобретению является вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователй, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, 35 каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соединен с соответствующим ъ входом суммирующего усилителя, гене45 ратор импульсов, подключенный к синхровходам реверсивных счетчиков, а ! также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима, каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход ,которого подключен к второму входу реверсивного счетчика. Блок обработки сигнала состоит из последовательно соединенного компаратора, подключенного вторым входом к формирователю опорного напряжения, реверсивного счетчика и аналого-цифрового .преобразователя (2), Недостатками известного устройст-ва являются низкая производительность и оперативность койтроля, связанные с отсутствием возможности переключения чувствительности и режима амплитудно-фазовой отстройки от мешающих параметров при переходе от контроля одного типа материала к другому.

Цель изобретения — повышение про" изводительности контроля.

Указанная цель достигается тем, что .вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к вы.ходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соеди- нен с соо".ветствующим входом суммирующего усилителя, генератор импульсов, подключенный к синхровходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима, каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, снабжен формирователем напряжения компенсации,. входы которого подключены к соответствующим выходам формирователя квадратурных опорных напряжений, а выход — к четвертому входу суммирующего усилителя, коммутатором опорных напряжений, подключенным двумя входами к формирователю опорньж напряжений, двумя другими входами— к формирователю квадратурных опорньж напряжений, а выходами - к опорным входам фазочувствительных детекторов, переключателем порогов компараторов, подключенным первым и вторым выходами к опорным входам соответствующих компараторов, схемой управления, состоящей из последовательно .соединенных логического

1103141 элемента И, входы которого подключены к вторым выходам компараторов, и триггера, выход которого подключен к первому входу переключателя порогов. компараторов и управляющему входу коммутатора опорных напряжений, командного блока, соединенного с вторым входом триггера, логического элемента ИЛИ, подключенного входами к, выходам переноса реверсивных счетчиков, второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен к второму входу формирователя опорных напряжений, формирователю напряжения компенсации и второму входу переключателя порогов компараторов.

На чертеже представлена структурная.схема вихретокового дефектоскопа.

Вихретоковый дефектоскоп состоит из генератора 1 синусоидального напряжения, подключенного выходами к вихретоковому преобразователю 2, формирователю 3 опорных напряжений и формирователю.4 квадратурных опорных напряжений, формирователя 5 напряжения компенсации, соединенного вхо дами с выходами формирователя 4 квадратурных опорных напряжений, а выхо-, дом — .с четвертым входом суммирующего усилителя 6, к первому входу которого подключен выход преобразователя 2, коммутатора 7 опорных напряжений, входы которого подключены к выходам формирователя 3 опорных напря- . жений и формирователя 4 квадратурных опорных напряжений. Выход суммирующего усилителя 6 подключен к входам двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных фазочувствительных детекторов 8 и -9, компараторов 10,и 11, реверсивных счетчиков 12 и 13, а также цифро-аналоговых преобразователей

14 и 15, выходы которых подключены к второму и третьему входу суммирующего усилителя 6, а их опорные входы подключены к выходу формирователя 4 квадратурных опорных напряжений.

Опорные входы фазочувствительных детекторов 8 и 9 подключены к выходам коммутатора 7 опорных напряжений.

Первые вь|ходы компараторов 10 и 1 I соединены соответственно .с индикатором 16 дефектов и индикатором 17 нерабочего режима, а их вторые выходы подключены к соответствующим входам ., реверсивных счетчиков 12 и 13 и логического элемента 18 И, выход которого соединен с первым входом триггера 19, подключенного выходом к коммутатору 7 опорных напряжений и к первому входу переключателя 20 порогов компаратора, выходы которого подключены к опорным входам компараторов

10 и 11. Второй выход триггера 19 .подключен к командному блоку 21. Ге10 нератор 22 подключен к синхровходам

|реверсивных счетчиков 12 и 13, выхо15

55 ды которых подключены к входам логической схемы 23 ИЛИ. Выход схемы

23 ИЛИ соединен со счетным входом второго триггера 24, выход которого подключен к второму входу переключателя 20 порогов компараторов, к формирователю 3 опорных напряжений и к формирователю 5 напряжения компенсации.

Вихретоковый дефектоскоп работает в двух режимах следующим образом.

В режиме компенсации начального сигнала при установке вихретокового преобразователя 2 на контролируемое изделие на суммирующий усилитель 6 поступают сигналы с выхода вихретокового преобразователя 2, с формирователя 5 напряжения компенсации, подключаемого при определенном типе материала, а также с выходов цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15. Для . компенсации начального сигнала с пре- . образователя триггер 19 переводится в исходное состояние при помощи командного блока 21. По сигналу с триггера 19 переключчтель 20 порогов компараторов уменьшает пороги компараторов 10 и 11 (опорные напряжения) до величины, определяющей точность компенсации. Одновременно по сигналу первого триггера переключается комму- татор 7 опорных напряжений, который подключает к опорным входам фаэочувствительных детекторов 8 и 9 квадратурные напряжения (напряжения, отличающиеся по фазе на 90 ). Напряжение с выходом фазочувствительных детекторов 8 и 9, пропорциональное фазе и амплитуде каждой из ортогональных составляющих выходного напряжения суммирующего усилителя, поступает на соответствующие компараторы 10 и 11. Первые выходы компараторов управляют изменением кода на выходах реверсивных счетчиков 12 и 13, что приводит к соответствующему изменению напряжений на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 15, 1103141

Условие компенсации начального сигнала с преобразователя определяется тем, на какой материал (ферромагнитный или неферромагнитный) установлен преобразователь. В зависимости от вида материала на выходе усилителя 6 появляются напряжения раскомпенсации, попадающие в разные квадранты комплексной плоскости

35 вносимых сигналов вихретокового преобразователя. Фазы опорных напряжений на цифро-аналоговых преобразователях выбраны так, что компенсация

40 начального сигнала возможна только в одном квадранте, однако при переключении триггера 24 к четвертому входу суммирующего усилителя 6 подключается выход формирователя 5 ком45 пенсирующего напряжения и появляется возможность компенсировать начальный сигнал с преобразователя, попадающий в другой квадрант комплексной плоскости. Переключение триггера 24 в зависимости от контролируемого материа50 ла происходит в том случае, если в предыдущем его состоянии компенсации не произошло, т.е. состояние триггера не совпало с типом материала изделия ° В этом случае на выходе одного из реверсивных счетчиков 12 или 13 появляется импульс переноса, который через логический элемент 23 ИЛИ

ЗО которые подаются на входы суммирующего усилителя 6. Суммарный сигнал на выходе суммирующего усилителя постепенно уменьшается за счет действия квадратурных опорных напряжений с выходов соответствующих цифроаналоговых преобразователей, что в свою очередь приводит k уменьшению сигналов на выходах фазочувствит ельных детекторов 8 и 9. При снижении напряжения на их выходах до предельного компенсационного уровня на вторых выходах компараторов вырабатываются сигналы, блокирующие работу реверсивньх счетчиков, Одновременно 15 эти сигналы через логический элемент

18 И переключают триггер 19 в начальное положение. При этом происходит переключение коммутатора 7, подклю чающего к опорным входам фазочувстви- 20 тельных детекторов 8, 9 сигналы с формирователя 3 опорных напряжений, и переключение переключателя 20 порогов компараторов, устанавливающего требуемые значения опорнь|х нап- 25 ряжений на компараторах 10 и 11. поступает на счетный вход триггера

24 выбора типа материала и переводит его в необходимое состояние. После того, как триггер установится в соответствующее материалу изделия состояние, на реверсивных счетчиках 12 и 13 постепенно устанавливаются коды, при которых напряжения с выходов циф-. ро-аналоговых преобразователей 14 и 15 уравновесят напряжения с выходов вихретокового преобразователя 2 и формирователя напряжения компенсации 5 с заданной точностью. При этом компараторы 10 и 11 одновременно останавливают изменение кода на реверсивных счетчиках 12 и 13, а сигналы с их вторых выходов, пройдя через логический элемент 18 И, переключают триггер l9 в начальное состояние.

В соответствии с состоянием второго триггера 25 на опорные входы компараторов 10 и 11 подаются требуемые пороговые напряжения с переключателя 20 порогов компараторов, обеспечивающие заданйую чувствительность дефектоскопа для контролируемых материалов, а также устанавливаются требуемые фазы в формирователе 3 опорных напряжений. На фазочувствительные детекторы 8 и 9 подаются опорные напряжения с коммутатора 7, обеспечивающие амплитудно-фазовую обработку сигнала для заданного материала.

Таким образом, параллельно с процессом компенсации происходит распознавание типа материала и выбор соответствующих фаз опорных напряжений на фазочувствительные детекторы и порогов срабатывания компараторов.

В рабочем режиме после компенсации начального сигнала с преобразователя с. учетом автоматического выбора контролируемого материала на фазочувствительньж детекторах 8, 9 установятся требуемые опорные напряжения с формирователя 3 опорных напряжений, а на опорных входах компараторов 10, 11 заданные пороговые напряжения. Причем фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 8 установлена таким образом, что на выходе выделяется преимущественно сигнал дефекта, а фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 9 обеспечивает выделение на его выходе преимущественно сигнала о мешающем факторе, перекосе, 11О 3141 тора.

Составитель П. Шкатов

Редактор В. Ковтун Техред А. Кикемезей Корректор О.Тигор

Заказ 4971/33 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 зазоре, или отрыве преобразователя от контролируемой поверхности.

При установке преобразователя на дефектный участок на выходе суммирующего усилителя 6 и, следовательно, 5 на выходе фазочувствительного детектора 8 появляется напряжение, которое в случае превышения установленного порогового уровня вызывает срабатывание компаратора 10 и включение индикатора. 16 дефектов.

При наличии одного из мешающих факторов выделяется сигнал на выходе о . фазочувствительного детектора 9, который вызывает срабатывание компаратора 11 и включение индикатора

17 нерабочего режима. Таким образом, один канал амплитудно-фазовой обработки сигнала служит для индикации дефектов, а второй — для индикации о наличии мешающего фактора, а включение индикаторов производится по состоянию соответствующего компараИспользование предлагаемого вихретокового дефектоскопа позволяет увеличить производительность контроля изделий сложной формы за счет автоматическогб выбора режима амплитудно-фазовой обработки, а также увеличить более чем в два раза производительность контроля изделий, например коленчатых валов, за счет сокращения времени контроля, связанного с наличием автоматической компенсации начального сигнала и подстройки режима обработки сигнала.