Способ сканирования изделий электромагнитным полем при вихретоковом контроле

 

) Изобретение может быть использовано при токовихревой дефектоскопии протяженных металлоизделий с применением сканирующих электромагнитных полей. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет получения высокостабильного результирующего возбуждающего электромагнитного поля неизменной амплитуды, которое плавно с заданной или регулируемой скоростью перемещается по всей контролируемой поверхности изделия. Возбудитель поля в виде системы протяженных катушек, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на половину расстояния между протяженными сторонами катушек, питают токами, высокой частоты и осуществляют балансную модуляцию их токами низкой частоты , сдвинутыми друг относительно друга по фазе на 90°, чем исключают несущую частоту, а катушки питают только токами боковой частоты, модулирующие напряжения которой сдвинуты по фазе на 90 . 2 ил. (Л с N5 СО 00 О5 СО ОО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) q G 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3983497/25-28 (22).28.11.85 (46) 23.03.87. Бюл. № 11 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) С.Ф.Лазарев, В.И.Михайлов, В.В.Зотов и Е.Н.Зейн (53) 620. 179.14 (088.8) (56) Корнеев Б.В., Алексеев А.П.

Неразрушающий контроль качества материалов и изделий с использованием многоэлементных вихретоковых устройств МВТУ. — Дефектоскопия, 1982, № 10.2.

Авторское свидетельство СССР

¹ 371502, кл. 501 N 27/30, 1973. (54) СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПРИ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ (57) Изобретение может быть использовано при токовихревой дефектоскопии протяженных металлоизделий с при„Л0„„1298638 А 1 менением сканирующих электромагнитных полей. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет получения высокостабильного результирующего возбуждающего электромагнитного поля неизменной амплитуды, которое плавно с заданной или регулируемой скоростью перемещается по всей контролируемой поверхности изделия. Возбудитель поля в виде системы протяженных катушек, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на половину расстояния между протяженными сторонами катушек, питают токами высокой частоты и осуществляют балансную модуляцию их токами низкой частоты, сдвинутыми друг относительно друо

rà по фазе на 90, чем исключают несущую частоту, а катушки питают только токами боковой частоты, модулирующие напряжения которой сдвинуты по фазе на 90 . 2 ил.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для дефектоскопии путем сканирования поверхности металлоизделия электромагнитным полем. 5

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет создания электромагнитного поля, наибольшая результирующая напряженность которого плавно, с неизменной скоростью и амплнтудой перемещается в пространстве, благодаря чему все участки поверхности контролируются с постоянной чувствительностью.

На фиг. 1 изображена схема распо15 ложения катушек возбуждающей электромагнитное поле системы и блок-схема устройства, реализующие способ контроля; на фиг. 2 — графики изменения векторного потенциала возбуждающей

20 системы при различных значениях времени.

Возбуждающая система состоит из однотипных протяженных катушек про тяженные края которых представляют собой линейные проводники с током, расположенные параллельно друг другу и сдвинутые в плоскости их расположения на половину (0,5 D ) расстояния (D ) между их протяженными сторонами.

Возбуждающая система катушек подключена к устройству питания, состоящему из генератора 1 высокой частоты, генератрра 2 низкой частоты, фазовращателя 3 и двух балансных модуляторов 4. Генератор 1 высокой частоты подключен к первым входам балансных модуляторов 4, к вторым входам которых подключены последовательно соединенные генератор 2 низкой частоты и фазовращатель 3.

Способ осуществляют следующим об- . разом.

Система протяженных катушек запи45 рается током высокой частоты генератора 1 и током низкой частоты генератора 2. Причем токи низкой частоты, подаваемые на вторые входы балансных модуляторов, сдвигаются по фазе о 50 фазовращателем 3 на 90 один относительно другого. Модуляторы 4 обеспечивают балансную модуляцию токов высокой частоты, питаемых систему катушек токами низкой частоты.

За счет сдвига фаз на 90 моцулирующих токов низкой частоты несущая частота исключается, а катушки питаются токами боковых частот, модулчрующие напряжения которых сдвинуты по фазе на 90

Известно, что в балянсных модуляторах выходное напряжение равно V

th V V, где V, v V — напряжения на его входах. Следовательно, с учетом того, что оба напряжения синусоидальны и различаются частотой,плотность тока в каком-либо из протяженных проводников катушек можно выразить как .1 = 2MJ th(sin Qt ) sin

M — глубина модуляции;

Я, аи — круговые частоты соответственно низкочастотных и высокочастотных колебаний; время.

Обозначим через х расстояние по оси распределения протяженных сторон катушек относительно нулевой точки в центре возбуждающей системы. Так как катушки возбуждающей системы, сдвинутые между собой на О/2, питаются от разных балансных модуляторов, то в каждом из протяженных проводников этих катушек фаза низкочастотной составляющей плотности тока отличается на Э/2, т.e., относительно центра, в зависимости от х, с учетом того, что расстояние до каждого из проводников х = nD/2, где n — номер проводника, эта фаза распределена в

20х проводниках как --- n =. — — — .Рас2 2D пределение плотности тока в проводниках можно тогда записать Как

J=2MJ (th sin(Qt — —, n)g sindt

Я

Н 2

Э а так как функция th оказывает свое воздействие на равномерность низкочастотной составляющей, то входы балансных модуляторов необходимо подключать так,чтобы эта функция бралась от высокочастотной составляющей ° Тогда в окончательном виде

J = 2MJ ssn(Qt — - - — n) th(sin ыг ).

Г31 2

Известно, что напряженность электромагнитного поля можно рассматривать через векторный потенциал А.

При допущении о том, что непротяженные края катушек удалены от объекта на расстояние, при котором их влия1298638 нием можно пренебречь лля протяженной стороны катушки, выражение А аналогично известному выражению для линейного проводника с током:

1 о

А = -2

42

J far, и З

А = 2M3 - sin(at — — — n ) th(sin t ) д0

TYl 2 (х" + (О 5+ n)) + Z" (х" + (0,5 — и )) + 2

Рассчитанные по этой формуле зна- 35 чения для векторного потенциала при где p, — магнитная постоянная;

r — расстояние до проводника от точки наблюдения в цилиндрической системе координат.

С учетом принципа суперпозиции, А для всех протяженных проводников возбуждающей системы можно найти как сумму векторных потенциалов каждого из них. Тогда, введя декартовую систему координат, произведя кормило ровку к - — и введя относительные

43

2х + х параметры х = — — . х

D В

Я

Z = — — где Z — проекция на ось ю 1 ортогональную плоскости распределе- 25 ния проводников возбуждающей системы, получают выражение для векторного потенциала этой системы

У.* = 1 5; . - Л, . ; ., !и .> t =- в различных точках по оси распрелеления протяженных пронодникав возбуждающей системы, лля различных значений времени привелены в виле графиков (фиг.2), где кружочками обозначены места расположения проводников.

Из графиков видно, что с изменением времени максимальное значение А равномерно, с постоянным шагом, переме- . щается по оси х. Шаг, а следовательно, и скорость сканирования V „ = Ъ вЂ” /2 задаются частотой я низкочастотных колебаний.

Формула изобретения

Способ сканирования изделий электромагнитным полем при вихретоковом контроле, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля системой протяженных катушек, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на половину расстояния между их протяженными сторонами, путем пропускания токов высокой частоты, промодулированных сдвинутыми по фазе токами низкой частоты, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, осуществляют балансную модуляцию токов высокой частоты токами низкой частоты, сдвинутыми по фазе на 90, исключая несущую частоту, а катушки питают токами боковык частот модулирующие напряжения коУ о торых сдвинуты по фазе на 90

1298638

Составитель В. Филинов

Редактор M.Áëàíàð Техред Л.Сердюкова Корректор А.Тяско

Заказ 882/46 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., ц.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная,4