Вихретоковый преобразователь

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии трубопроводов. Цель изобретения - повьшение точности контроля за счет увеличения помрхоустойчивости преобразователя. Для этого преобразователь состоит из матрицы, выполненной в виде двух эластичных подложек 7 и 8 с нанесенным на них методом фотолитографии катушками индуктивности , накпе.еных. на каркас 2, соленоидальной катушки 6 возбуждения, мультиплексора 9, демультиплексора 10, широкополосного усилителя 4 и несущей оси 11, Напряжение низкой возбуждающей частоты поступает на катушку 3, а напряжение высокой частоты - на один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивности первой подложки 7 матрицы, при этом один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивности второй подложки 8 матрицы соединен через мультиплексор 9 и широкополосный усилитель 4 с измерительным каналом системы контроля. Преобразователь позволяет сканировать поверхность контроля в произвольной форме с дискретностью, равной размеру элемента матрицы. Высокая помехоустойчивость контроля обеспечивается за счет размещения мультиплексора, демультиплексора и усилителя непосредственно в корпусе преобразователя. Использование ц.вух частот и комбинированного возбуждения позволяет обеспечить высокую чувствительность преобразователя практически к любым типам дефектов при хорошей помехоустойчивости контроля. 2 ил. SS СЛ cfua.i

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) . (111 (50 4 G 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ èå 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3921489/25-28 (22) 02.07.85 (46) 15.03.87. Бюл. I(10 (71) Московский энергетический институт

/ (72) В.В.Сухоруков, Д.В.Соломахин, Б.К.Свердлов, Л.Е.Минят, С.А.Филист, P.À.Ôåäîòoâà и Ю.M.Óëèòèí (53) 620.179.14 (088.8) (56) G. van Drunen, V. S. Сессо, NDT

Internationa1, Fabruar, 1984, с.15.

Герасимов В.Г., Клюев В.В. и Шатерников В.Е. Методы и приборы электромагнитного контроля промышленных изделий. М.: Энергоатомиздат, 1983, с.125. (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии трубопроводов. Цель изобретения — повышение точности контроля за счет увеличения помехоустойчивости преобразователя. Для этого преобразователь состоит из матрицы, выполненной в виде двух эластичных подложек 7 и 8 с нанесенным на них методом фотолитографии катушками индуктивности, наклееных на каркас 2, соленоидальной катушки 6 возбуждения, мультиплексора 9, демультиплексора

10, широкополосного усилителя 4 и несущей оси 11. Напряжение низкой возбуждающей частоты поступает на катушку 3, а напряжение высокой частоты — на один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивi ности первой подложки 7 матрицы, при этом один из рядов последовательно соединенных катушек индуктивности второй подложки 8 матрицы соединен через мультиплексор 9 и широкополосный усилитель 4 с измерительным каналом системы контроля. Преобразователь позволяет сканировать поверхность контроля в произвольной форме с дискретностью, равной размеру элемента матрицы. Высокая помехоустойчивость контроля обеспечивается за счет размещения мультиплексора, демультиплексора и усилителя непосредственно в корпусе преобразователя.

Использование двух частот и комбинированного возбуждения позволяет обеспечить высокую чувствительность преобразователя практически к любым типам дефектов при хорошей помехоустойчивости контроля. 2 ил. осуществления его синхронного переключения.

Вихретоковый преобразователь работает следующим образом.

5 При погружении преобразователя в контролируемую трубу (не показан) соленоидальная катушка 6 индуктивности возбуждает в ней вихревые токи

10 низкой частоты, направленные в продольном направлении. Микромодуль 10 демультиплексора подключает один из рядов последовательно соединенных катушек 12 подложки 7 к генератору 15 напряжения высокочастотных колебаний (не показан), а микромодуль 9 мультиплексора подключает один из рядов последовательно соединенных катушек

13 подложки 8 к входу микромодуля 4 усилителя. Подложки 7 и 8 имеют ин20 дентичные размеры, одинаковое число катушек индуктивности, наклеены коаксиально на каркас 2, образуя двухслойную матрицу, и расположены так, 5 что каждая катушка 12 подложки 7 находится под соответствующей катушкой

13 подложки 8, т ° е. катушки подложек

7 и 8 индуктивно связаны. Следовательно, напряжение высокой частоты, подключенное к одному из рядов последовательно соединенных катушек 12, вызывает в них ток, который индуцирует напряжение той же частоты в соответствующих катушках 13.

Катушка каждого ряда подложки 7 связана индуктивно только с одной катушкой ряда подложки 8. Следовательно, высокочастотный сигнал имеет информацию о дефектах, расположенных над парой индуктивно связанных катушек различных подложек, т.е; разрешающая способность по высокочастотной составляющей возбуждающего поля равна размеру элемента матрицы (пары катушек). Так как каждая катушка ряда подложки 7 индуктивно связана только с одной катушкой ряда подложки 8 (при фиксированном состоянии мультиплексора и демультиплексора), то последовательное соединение катушек подложки 8 не приводит к увеличению начальной ЭДС высокой частоты на выходе усилителя по сравнению с начальной величиной ЭДС при подключеной одной катушке, а только незначительно повышает входное сопротивление источника сигнала. Таким образом, последова гельное соединение ка1 1296923

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии металлоизделий вихретоковым методом.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет увеличения помехоустойчивости преобразователя„

На фиг.1 приведена конструкция вихретокового преобразователя, на фиг.2 — то же, блок-схема.

Преобразователь конструктивно включает сердечник 1, диэлектрический каркас 2 и протектор 3, образующие корпус преобразователя, микромодуль 4 широкополосного усилителя„ разъем 5, катушку б индуктивности, первую 7 и вторую 8 подложки с пленочными катушками индуктивности (не показаны), микромодуль 9 мультиплек;сора, микромодуль 10 демультиплексора и ось 11.

На сердечник 1 намотана катушка

6, на ней, в свою очередь, закрепле- на ось 11, служащая несущей конструкцией для каркаса 2, на котором размещены эластичные подложки 7 и 8, образующие матрицу чувствительных элементов. В непосредственной близости от подложек 7 и 8 на сердечнике 1 размещены микромодуль 9 мультиплексора, микромодуль 10 демультиплексора и микромодуль 4 широкополосного усилителя. Связь с ситемой контроля осуществлена через разъем 5. Описанная конструкция закрыта протектором

3, который вместе с каркасом 2 образует корпус прибора.

Блок-схема преобразователя (фиг.2) включает катушку 6 индуктивности, входы которой подключены к. выходу генератора низкой частоты (не показан), первую подложку 7, катушки 12 индуктивности которой построчно соединены последовательно и подключены к соответствующим выходам микромодуля 10 демультиплексора, мультиплексируемый вход которого предназначен для подключения к генератору высокой частоты (не показан), а второй его вход предназначен для осуществления его синхронного переключения, вторую подложку 8, катушки 13 индуктивности которой соединены в столбцах последовательно и подключены к входам микромодуля 9 мультиплексора, мультиплексируемый выход которого соединен с входом микромодуля 4 усилителя, а один иэ его входов предназначен для

3 12969 тушек подложки 8 не снижает точность контроля по высокой частоте.

Начальная ЭДС низкой частоты, наводимая в последовательно соединенных катушках подложки 8 равна геометрической сумме начальных ЭДС этих катушек, однако комплексные вектора этих ЭДС имеют случайные амплитуды и направления и при значительном числе катушек в ряде ЭДС должны вза- 10 имно компенсироваться, т.е. последовательное соединение катушки в ряде не приводит к потере точности по низкочастотной составляющей дефектоскопического сигнала, f5

Если зафиксировать состояние мультиплексора, то высокочастотное поле локализуется вдоль оси трубы в окрестности катушки возбужденного ряда подложки 7. Переключая демультиплк- 20 сор, можно последовательно сканировать локальные участки трубы, расположенные под соответствующими катушками ряда подложки. При этом дефект модулирует напряжение как вы- 25 сокочастотного поля, так и низкочастотного. Локализация дефекта таким способом имеет следующие достоинства.

Отношение сигнал/помеха при продольном возбуждении более чем на поря- 30 док выше, чем при радиальном возбуждении, однако при радиальном возбуждении можно получить значительно больше информации о форме и размерах дефекта. Чтобы применить известные в радиотехнике методы фильтрации, необходимо знать некоторые априорные данные о сигнале, например определить его наличие или отсутствие. В данном случае, низкочастотная сос- 40 тавляющая ЭДС может служить индикатором сигнала наличия дефекта. Более подробную информацию о дефекте можно получить при фильтрации высокочастотной составляющей известными, 45 например корреляционным, методами.

Таким образом, быстрое сканирование можно осуществить посредством фиксации зоны, "претендующей на дефект", путем анализа низкочастотной состав- 50 ляющей сигнала, последовательно переключая мультиплексор, а затем локализации дефекта в поперечном направлении посредством последователь23 4 ного переключения демультиплексора.

В итоге на выходе преобразователя имеется смесь напряжений двух частот (высокой и низкой частоты f и F)q одна из которых несет информацию о дефектах, лежащих вдоль оси трубы, а другая — о дефектах, лежащих в циркулярном направлении трубы. Если напряжения частот f u F подать на видеоусилитель телевизионного индикатора (не показан), причем каждому напряжению присвоить определенный вес, либо определенный цвет (в случае цветного телеиндикатора), то можно получить изображения дефектов. Используя определенные алгоритмы обнаружения и индентификации дефектов, например, меняя соотношения весовых коэффициентов, либо используя оптическую фильтрацию в случае цветного изображения, можно отстроиться от определенного типа помех .

Формула изобретения

Вихретоковый преобразователь, содержащий цилиндрический диэлектрический каркас с сердечником, размещенным в несущей оси, и матрицу чувствительных элементов в виде катушек. индуктивности, расположенную концентрично на каркасе, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен катушкой индуктивности, расположенной коаксиально матрице на сердечнике, мультиплексором, демультиплексором и широкополосным усилителем, выполненными в виде микромодулей, расположенных внутри каркаса преобразователя на оси, а матрица выполнена в виде двух эластичных подложек с нанесенными на них пленками катушек индуктивности, причем катушки первой подложки соединены в каждой строке матрицы последовательно и вход каждой строки подключен к соответствующему выходу демультиплексора, а катушки второй подложки соединены в каждом столбце матрицы последовательно и выход каждого столбца подключен к соответствующим входам мультиплексора, выход которого подключен к входу широкополосного усилителя.

1296923

Составитель В.Филинов

Техред JI.Îëåéíèê Корректор С.Черни

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 771/46

Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проекчная,4