Способ обнаружения и измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях

 

СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕ- . РЕНИЯ ДЛИНЫ ТРЕЩИНЫ В ТОНКОСТЕНШЛХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ, заключающийся в том, что вдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде линии с распределенными постоянными, возбуждают на поверхности конструкции индуктором токи сверхвысокой частоты, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в рабочей зоне возбуждают бегущую волну продольного тока сверхвысокой частоты , вдоль границы рабочей зоны параллельно индуктору располагают приемную линию с распределенными постоянными , а появление трещины и ее величину определяют по изменению мощности сигнала в приемной линии. ск

COOS СОВЕТСКИХ

СО.И ЛЮП . РЕСПУБЛИК э1эв G01N2 0

0ПИСАНИК ИЗОБРЕткнил /

Н АВТОРСНОМЪ СВИДЕТЕЙЬСТВЪ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О%БЫТИЙ (21) 3481942/25-28 (22) 06,08.82 (46) 30.11.84. Бюл.й 44 (72) С.В.Гагин, В,В,Минич и IO.Â.Ïåðåâoùèêîâ (71) Новосибирский электротехнический институт (53) 620.179.14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

8. 557307, кл. 6 01 и 27/82, 1975.

2, Авторское свидетельство СССР

11 360603, кл, G 01 п 27/90, 1970 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ИЗМЕРЕНИЯ ДЛИНЫ ТРЕЩИНЫ В ТОНКОСТЕННЫХ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ, эаклю- ,SU„„1 26 61 А чающийся в том, что вдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде линии с распределенными постоянными, возбуждают на поверхности конструкции индуктором токи сверхвысокой частоты, о т л и— чающий с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в рабочей зоне возбуждают бегущую волну продольного тока сверхвысокой частоты, вдоль границы рабочей зоны па: раллельно индуктору располагают приемную линию с распределенными постоянными, а появление трещины и ее величину определяют IIo изменению мощности сигнала в приемной линии, 1 1126

Изобретение относится к контролю прочности тонкостенных металлических конструкций и может быть использовано для обнаружения и измерения длины трещин в металлических оболочках летательных аппаратов при наземных и летных испытаниях, Известен способ измерения длины трещины, заключающийся в том, что накладной токовихревой преобразователь (индуктор 1, выполненный в виде катушки, размещают на поверхности конструкции вблизи концетратора механических напряжений, В поверхности им возбуждают вихревые токи. Bosникновение трещины и ее размер определяют в момент приложения максимальной нагрузки по сигналу преобразователя (индуктора}, реагирующего на изменение сопротивления поверхности вихревому .току pl 1 .

Однако известный способ позволяет контролировать только участок поверхности небольшой протяженности, нахо-" дящийся непосредственно под торцом катушки или требует перемещения ин- дуктора, что занимает много времени, и кроме того, это не всегда можно осуществить. .Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ обнаружения и измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях, заключающийся в том, что вдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде ли" няи с распределенными постоянными и на поверхности конструкции возбуждают индуктором токи сверхвысокой частоты. Согласно известному способу

40 возбуждают стоячую волну СВЧ тока и о дефекте (трещине ) судят по напряжению высокой частоты, снимаемому при взаимодействии дефектного участка на поверхности изделия с пучg$ ностью электромагнитного поля p23 .

Известный способ позволяет контролировать участок поверхности большой протяженности, однако обладает недостаточной чувствительностью, поскольку не позволяет регистрировать мощность сигнала относительно нулевого начального уровня и, следовательно, регистрировать очень слабые сигналы.

Целью изобретения является повышение чувствительности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обнаруже861 2 ния я измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях, заключающемуся в том, что вдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде линии с ðàñпределенными постоянными, возбуждают на поверхности конструкции индуктором токи сверхвысокой частоты, в рабочей зоне возбуждают бегущую волну продольного тока сверхвысокой частоты, вдоль границы рабочей зоны параллельно индуктору располагают при-. емнуюлинию с распределенныгы постоян-, I ными, а появление трещины и ее величину определяют по изменению мощности сигнала в приемной линии.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реаляэчцяя предлагаемого способа.

Устройство для реализация способа обнаружения и измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях содержит яндуктор I в виде линии с распределенными постоянными, приемную ляняю 2 с распределенными постоянными, генератор 3 сверхвысоких частот, измерительное устройство 4, согласованные нагрузки 5 я 6.

Индуктор 1 подключен одним своим концом к генератору 3 сверхвысоких частот, а другим — к согласованной нагрузке 5. Приемная линия 2 включена между согласованной нагрузкой 6 и измерительным устройством 4, настроеннымя на частоту генератора.3.

Способ осуществляется следующим образом.

Индуктор 1 в виде линии с распределенными постоянными располагают вдоль поверхности конструкции в местах концентрации механических напряжений. От генератора 3 сверхвысоких частот в индукторе 1 возбуждается кваэяпоперечная волна мощности Р. .Согласованная нагрузка 5 обеспечивает в яндукторе 1 режим бегущей волны. Электромагнитное -,;îëå этой волны возбуждает в контролируемой поверхности бегущую волну продольного тока. Указанный ток сосредоточен в рабочей зоне в узкой зоне поверхности, ширина которой меньше минимальной длины трещины, подлежащей регистрации, Это условие обеспечивается тем, что толщина изолнции проводника от поверхности много меньше дляНы волны электромагнитньгх колебаний. и относительная электрическая постоянная значительно больше "1" °

112686

Составитель И.Рекунова

Техред Л.Коцюбняк Корректор А.Обручар

Редактор С.Тимохина

Заказ 8684/33 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,4

Вдоль границы рабочей эоны с током сверхвысокой частоты параллельно индуктору 1 располагают приемную линию 2 с распределенными постоянными, выполненную аналогично индуктору

В исходном состоянии (трещины нет)

v электромагнитная связь между индуктором 1 и линией 2 практически отсутствует, так лак приемная линия расположена за пределами рабочей зоны, где протекает ток, возбужденный индуктором 1. При этом измерительное устройство 4 измеряет в линии 2 начальный уровень мощности Po ° близкий к уровню собственных шумов.

Малая величина Р обеспечивается также тем, что индуктор 1 и приемная линия 2 представляют собой направленный ответвитель с распределенной связью, в котором теоретически P = О. В реальных линиях это свойство- характеризуется коэффициентом изоляции 1= Р/Рв.

При возникновении трещины, перерезающей линию индуцированного тока сверхвысокой частоты, в ней возбуждается этим током электромагнитное поле, которое распространяется по трене, как по щелевой линии передачи. ри достижении трещиной приемной ли-! нии 2 в последней полем трещины

Йндуцируются электромагнитные коле1 4 ания, и измерительное устройство 4 оказывает новое значение мощности

Р 1 включающей мощность, переданную по трещине, По превышении этой мощности указанного уровня Ра фиксируется возникновение трещины, проходящей под проводниками индуктора 1 и линии 2.

Дальнейший рост трещины фиксируется по изменению мощности в приемной линии 2, которая достигает максимума при трещине, примерно равной половине длины волны электромаг- . нитных колебаний, возбужденных генератором 3. Максимальная длина контролируемого участка поверхности L и превышение сигнала над начальным

Уровнем = Р /Рр определяются коэффициентами изоляции 4, затухания р и коэффициентом передачи мощности по трещине с = Рг/Р, где

P — мощность бегущей волны в индукх торе 1 у трещины; P> — мощность, переданная по трещине в приемную линию 2, и связаны соотношением

q1.=Ча(Е >!

Изобретение позволяет в приемной линии 2 регистрировать мощность сигнала относительно нулевого начального уровня, что позволяет регистрировать очень слабые сигналы и, следовательно, повысить чувствительность контроля,