Трехпараметровый способ вихретокового контроля металлических немагнитных объектов

 

ТРЕХПАРАМЕТРОВЫЙ СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НЕМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, основанный на возбуждении с помощью вихретокового преобразователя в объекте контроля токов на трех фиксированных частотах, измерении амплитуды или действительной и мнимой составляющих сигнала на каждой из трех частот и совместном анализе пяти сигналов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона контроля, каждая из трех частот выбирается из условий -f25o i,i L IRV Я Т V Vo 1 , 3 ТП , где f значения соотйетстЕ л 2 венно первой, второй и третьей частоты радиус преобразоваR теля; Т номинальная толщина листа; d номинальная удельная электрическая проводимость метал (Л ла объекта, С и по измеренному значению амплитуды сигнала на первой частоте находят величину зазора, по отношению действительной и мнимой составляющих сигнала на второй частоте с учетом найденной величины зазора определяют значение удельной электрической проводимости, а по полученным с учетом измеренных значений составляющих сигнала на третьей частоте определяют толщину листа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (><)4 G01N2 0 бург., nu ti ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ уц г; -.-..„.„, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3544493/25-28 (22) 18. 01. 83 (46) 30.08.85. Бюл. ¹ 32 (72) Ю.К.Федосенко (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (53) 620 . 179 . 1 (088 .8) (56) Электромагнитные методы контроля. Материалы семинара, МДНТП, М., 1966, с. 106-108.

Методы неразрушающих испытаний.

Под ред. P.!×àðïà, М.: Мир, 1972, с. 378-387. (54)(57) ТРЕХПАРАМЕТРОВЫЙ СПОСОБ

ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ

НЕМАГНИТНЫХ ОБЪЕКТОВ, основанный на возбуждении с помощью вихретокового преобразователя в объекте контроля токов на трех фиксированных частотах, измерении амплитуды или действительной и мнимой составляющих сигнала на каждой из трех частот и совместном анализе пяти сигналов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повы— шения точности и расширения диапазона контроля, каждая из трех частот выбирается из условий

„„SU„„3176233 А й5о 4

7, (f( ця р. 4 AT &>4 Т/Т p,z (у (2

T ТRp 6 3 я 1 р где f Е f — значения соответст2 3 венно первой, второй и третьей частоты, R — радиус преобразователя;

Т вЂ” номинальная толщина листа; — номинальная удельная электрическая проводимость металла объекта, и по измеренному значению амплитуды сигнала на первой частоте находят величину зазора, по отношению действительной и мнимой составляющих сигнала на второй частоте с учетом найденной величины зазора определяют значение удельной электрической проводимости, а по полученньпи с учетом измеренных значений составляющих сигнала на третьей частоте определяют толщину листа.

1176231

Изобретение относится к неразрут шающему контролю качества материалов и изделий.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона контроля одновременно трех парамет- ров.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2— расположение вихфетокового преобразователя относительно листа.

Устройство состоит из трех генераторов 1-3 гармонических колебаний, вихретокового преобразователя 4, IS трех резонансных усилителей 5-7, амплитудного детектора 8 и двух синхронных детекторов 9 и 10, коммутатора 11, аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 12, блока 13 вво- 20 да и вывода, центрального процессора

14, блока 15 памяти, цифропечатающего блока или цифрового индикатора

16.

Способ осуществляется следующим образом.

Синусоидальный ток на трех частотах f„, f,,f поступает с гене- ЗО раторов 1-3 на расположенный от лис та 17 на расстоянии h вихретоковый преобразователь 4, с помощью которого в металлическом листе 17 с толщиной Т и удельной электрической проводимостью о возбуждаются на частотах f, Е, f вихревые токи. Выходг з ной трехчастотный сигнал преобразо- вателя 4 зависит одновременно от зазора Ь, толщины листа Т .и удель- 40 ной электрической проводимости. 6 металла. Если выбрать первую частоту достаточно большой из условия

12< r (обобщенный параметр

12 60

1 —,7 г„, Plq р50), то сигнал на первой час-. .. ° а тоте в силу скинэффекта в основном будет зависеть от зазора h. При этом зависимость сигнала от зазора 50 близка к экспоненциальной функции, а обратная зависимость h - =Y(U> ) близка к логарифмической. Такая функция построена на основе численного анализа точных функциональных 55 зависимостей выходного напряжения накладного преобразователя и имеет .вид

h = — =-ОГФ+ ф.

V " амплитуда сигнала на частоU — амплитуда сигнала на

1 частоте f, U — амплитуда начального о сигнала (вдали металла) на частоте f

lp= R 2R fp4.- пбабменнмй параметр на частоте f

Если выбрать вторую частоту f из условия нечувствительности к толщине листа Т, что имеет место при т» Я условии — 2, где о =

0р"

2Ttf pioa глубина проникновения поля в металл, на частоте f то сигнал преобразователя. 4 будет зависеть только от зазора и удельной электрической проводимости 4 . Найдя по сигналу преобразователя на первой частоте значение Ь к подставив его в формулы, описывающие сигнал на второй частоте получаем уравнение с одной переменной 6 . Обратная зависимость, связывающая искомую переменную 6 с величиной действительной и мнимой составляющих сигнала на частоте Е записывается в виде б,ет )R +еаРГФ(па) 7-ебр, Р„п е) о f2 2 ° где р р 3

U — действительная составляюЩаЯ сигнала на частотй 2.гр

U — -мнимая составляющая сиг3 нала на частоте f<, Найдя значение 4 и подставив его в формулу сигнала на третьей частоте, получаем уравнение с одной переменной Т.

Третья частота при этом выбирается из условия обеспечения максимальной чувствительности преобразователя к толщине листа Т, что имеет место при Т р » 2 или

1 (у(2

«7 TRp 6 5 77 Д2е.

На основе численного анализа функциональных связей сигнала преобразователя 4 с параметрами объекта

17 (листа) строится обратная зави. симость параметра Т от значений составляющих сигнала на третьей частоте. Она имеет вид

1176231 4 и третьей частотах с помощью сии= хронных детекторов 9 и 10, Величины полученных пяти составляющих сигна3 и <пИ

2 2 ов= оь+и

1 45 2(Ь 4( 4(4)("б" Мк М й,>=е ™р((, "(— )» )й3

3 рффи )=акр (б,йбк(7 )tt" а" екp (погрешность измерений в несколько десятков раз. На его основе можно создавать базовые унифициро20 ванные автоматические установки многоцелевого назначения и за счет этого снизить номенклатуру контрольно-измерительных средств, повысить их серийность, конкурентную способность. Такая установка может использоваться как измеритель толщин, дефектоскоп, структуроскоп, измеритель вибраций.

Фиг.2

1,945 -i

12 1 9<5+ < 3 где U — сигнал преобразователя

Ф5 на третьей частоте; обобщенный параметр на частоте f .

ИщкR 2 le

Разделив сигнал преобразователя на три частотные составляющие с помощью резонансных усилителей

5-7, выделяют на первой частоте амплитуду- сигнала с помощью ампли.тудного детектора 8, действительную и мнимую составляющие на второй ла U -Ug переводят в цифровую Форму, используя коммутатор 11 и

АЦП 12. Зная значения U -U, произ. водят расчет h, 4, Т по формулам (1) -(3) с помощью центрального процессора 14, блока 15 памяти и блока 13 ввода и вывода. Полученные величины искомых параметров выводят либо на цифровой индикатор 16, либо дисплей, либо цифропечатающий блок.

При одновременном измерении трех параметров в широком интервале их значений способ позволяет снизить