Вихретоковый структуроскоп

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и изделий. Цель изобретения - повышение точности контроля за счет снижения погрешности, обусловленной влиянием зазора между накладным вихретоковым преобразователем (НВТП) и контролируемым изделием. Сигнал с НВТП 2, запитанного синусоидальным током от автогенератора 1, поступает на входы детекторов 3,8,9, на которых реализованы функции ц -(/ , cos Ч, cos соответственно, где / fо углы фаз напряжений, вносимых в первую и вторую обмотки. Посредством перемножителя 11 и делителя 4 осуществляется преобразование сигнала вида V, - cos 1Л . Сигнал с выхода детектора 9 после инвертирования в инверторе 13 и сигнал с выхода детектора 8 поочередно подключаются коммутатором 14 к перемножителю 15, где возводятся в квадрат , после чего суммируются с постоянным напряжением от блока 12 опорного напряжения в сумматоре 16, а на выходе извлекателя корня получается сигнал, пропорциональный величине К + Х2-, где К const; X принимает поочередно значения cos L( и costA. На выходе делителя 18 напряжений о.бразуется сигнал, пропорциональный величине V , где K,const. После суммирования в сумматоре 5 и возведения в квадрат в перемножителе 6 на вход индикатора 7 поступает сигнал, реализующий функцию преобразования сигнала НВТП следующего вида Сп ( ./cos - cos + + C,2(/TT bos /cos + /K fcos2 / /-cos i/), позволяющую исключить влияние изменений зазора между НВТП и поверхностью контролируемого изделия , т.е. повысить точность контроля, Это дает также возможность контроля изделий в потоке, а также изделий с зaшJiтными неэлектропроводящими покрытиями . 1 ил. (Л 00 о со 1чЭ со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1307323 (51) 4 С 01 N 27/90,.:, -" Q t=, е, Г. ,13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3991653/25-28 (22) 20.12.85 (46) 30.04.87. Бюл. 11 16 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В. О. Арбузов, С ° О. Арбузов, А. С, Бакунов и В. А, Коровяков (53) 620.179.14(088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий,/ Справочник под ред. В, В, Клюева, M,: Машиностроение, 1976, кн, 2, с ° 326.

Бакунов А, С. и др. Прибор для сортировки сплавов по маркам. — Заводская лаборатория, 1984, Р 1, с. 46-49. (54) ВИХРЕТОКОВЫИ СТРУКТУРОСКОП (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества материалов и изделий. Цель изобретения — повышение точности контроля за счет снижения погрешности, обусловленной влиянием зазора между накладным вихретоковым преобразователем (НВТП) и контролируемым изделием, Сигнал с НВТП 2, эапитанного синусоидальным током от автогенератора 1, поступает на входы детекторов 3,8,9, на которых реализованы функции у -, 2 э

cos Ч сов р соответственно, где

I — углы фаз напряжений, вносимйх в первую и вторую обмотки. Посредством перемножителя 11 и делите1 ля 4 осуществляется преобразование сигнала Вида y — y /cos y - cos I| °

1 2 1

Сигнал с выхода детектора 9 после инвертирования в инверторе 13 и сигнал с выхода детектора 8 поочередно подключаются коммутатором 14 к перемножителю 15, где возводятся в квадрат, после чего суммируются с постоянным напряжением от блока 12 опорного напряжения в сумматоре 16, а на выходе извлекателя корня получается сигнал, пропорциональный величине .ll К + X2, где К = const; Х принимает поочередно значения cos у и cos 4 ..

На выходе делителя 18 напряжений образуется сигнал пропорциональный величине K<+X /Х, где К =еопве.

После суммированйя в сумматоре 5 и возведения в квадрат в перемножителе

6 на вход индикатора 7 поступает сигнал, реализующий функцию преобразования сигнала НВТП следующего вида ! (C„(y - q )/cos q„cos q + л| ыР7, +6 л,Р (t

/-cos 2g) ) позволяющую исключить влияние изменений зазора между НВТП и поверхностью контролируемого изделия, т,е. повысить точность контроля.

Это дает также возможность контроля иэделий в потоке, а также изделий с защитными неэлектропроводящими покрытиями, 1 ил, 23 2

55 личине

1 13О73

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и иэделий и может быть использовано при контроле изделий из ферромагнитных материалов по отношению удельной электрической проводимости к магнитной проницаемости.

Цель изобретения — повышение точности контроля путем уменьшения влияния измерений зазора между накладным 10 вихретоковым преобразователем и поверхностью контролируемого изделия.

На чертеже показана структурная схема предлагаемого .вихретокового структуроскопа. 15

Вихретоковый структуроскоп содержит последовательно соединенные автогенератор 1, накладной вихретоковый преобразователь 2 (НВТП) с возбуждающей и двумя измерительными обмотка- 20 ми (не показаны), расположенными на фиксированном расстоянии, фазовый детектор 3, делитель 4 напряжений, сумматор 5, перемножитель 6 с объединенными входами и индикатор 7, фазовые детекторы 8 и 9, по одному из входов которых подключены к первой и второй измерительным обмоткам НВТП, другие входы через фазовращатель.10 подключены к выходу автогенератора 1, 30 а выходы подсоединены к входам перемножителя 11 с выходом, связанным с вторым входом делителя 4 напряжений, блок 12 опорного напряжения, последовательно соединенные аналоговый инвертор 13, вход которого подключен к выходу фазового детектора 9, аналоговый коммутатор !4 второй вход которого подключен к выходу фазового детектора 8, перемножитель 15 с 40 объединенными входами, сумматор 16, второй вход которого подключен к выходу блока 12 опорного напряжения, блок 17 извлечения квадратного корня и делитель 18 напряжения, второй вход которого соединен с выходом аналогового коммутатора 14, а выход подключен к второму входу сумматора 5, Вихретоковый структуроскоп работает следующим образом. . 50

Автогенератор 1 питает синусоидальным током возбуждающую обмотку вихретокового преобразователя

2, Сигнал с его измерительных обмоток, несущий информацию о параметрах контролируемого изделия, поступает на входы фазового детектора 3, сигнал на выходе которого пропорционален разности фаз входных напряжений 1 - у, а также на входы фазовых детекторов 8 и 9, на которые опорное напряжение, синфазное с током возбуждения НВТП, подается через фазовращатель 10 с выхода автогенератора 1. В результате на выходах фазовых детекторов 8 и 9 появляются сигналы, пропорциональные cos p, и

cos g соответственно. Эти сигналы

2 перемножаются в перемножителе 11 °

Сигналы с выходов фазового детектора 3 и перемножителя 11 поступают на входы делителя 4 напряжений, вследствие чего на его выходе сигнал пропорционален (у„— y )/cosy, сову ), Сигнал фазового детектора 9 поступает также на вход аналогового инвертора 13, в результате чего на его выходе появляется сигнал, пропорциональный — cos q Этот сигнал и выl ходной сигнал фазового детектора 8 поступают на входы аналогового коммутатора 14, на выходе которого в течение одинаковых промежутков времени присутствуют сигналы, подводимые к его входам, т,е. cos ., или—

cos q (обозначим Х). Сигнал с выхода аналогового коммутатора 14 поступает в перемножитель 15, где возводится в квадрат, и далее в сумматор 16, на второй вход которого подается постоянное напряжение от блока 12 опорного напряжения, и в блок 17 извлечения квадратного корня. После этих . преобразований на выходе блока 17 извлечения квадратного корня сигнал пропорционален величине ЪгК е Ха, где

К = const Этот сигнал поступает на первый вход делителя 18 напряжений, на второй вход которого подается выходной сигнал аналогового комутатора 14 Х, Поэтому на выходе делителя 18 напряжений сигнал пропорционален ГK е Х, гпе Х=ооа ч или Х

=-cos (, и он поступает на один из входов сумматора 5, на второй вход которого поступает сигнал с выхода делителя 4 напряжений. Поскольку время коммутации входных сигналов аналогового коммутатора 14 одинаковое, то на выходе делителя 18 напряжений средняя величина сигнала пропорциональна среднему арифметическому или сумме выходных напряжений от воздействия сигналов cos q и соз . По1 2 этому на выходе сумматора 5 присутствует сигнал, пропорциональный. ве1307323 (Кеса е 6

cos 7

Ро ИЖ2-ЕМ 2

cos „соз (р 1 К+осе Сс

-cos ((P где С.1 и C> — постоянные коэффициенты. Этот сигнал возводится в квадрат перемножителем 6 и поступает на индикатор 7, Таким образом, вихретоковый структуроскоп реализует функцию преобразования сигнала НВТП вида

Если вторую измерительную обмотку расположить на расстоянии относительно первой, то аналогично (2) можно записать

Ро Р(((" )

{4)

1+а1+С

Несложное совместное решение (2) и (4) относительно /3 / ) и дает выражение

cos (IP<

cos (|) (1) 20

Известно, что отношение удельной электрической проводимости к магнитной проницаемости, характеризуемое обобщенным параметром /) / ф

= R wp 67о,. с помадою ЙВТП, содержащего возбуждающую и измерительную обмотки, может быть определено по формуле

50 (2) (В() Р ((1)) = R ф h+C где P(v)=l/1(ср 1- 1tRv; (3) R — - радиус НВТП; 55

h — расстояние от измерительной обмотки НВТП до поверхности изделия; — постоянная величина. где А — удельная электрическая проводимость материала; 4 — относительная магнитная проницаемость материала; д Il — - расстояние между измери- 25 тельными обмотками НВТП; и вЂ, круговая частота тока возбуждения; (с — магнитная постоянная;

=sin 30

l 8 — постоянная величина; и (— углы фаз вносимых напря2 жений в первую и вторую измерительные обмотки, Эта функция преобразования сигна- 35 ла НВТП получена в результате аналитического анализа известной зависимости, описывающей взаимодействие

НВТП с ферромагнитным полупространством. 40 в котором уже устранено. мешающее влияние изменений зазора. Подстановка (3) в (5) и несложные математические преобразования с заменой tg y„ на з п(/cosq„и с учетом того, что, в силу незначительного отличия по величине углов фаз „и

sin(g<-q ) (— (дают выражение (1), которое и реализовано в изобретении.

Предлагаемый вихретоковый структуроскоп позволяет значительно повысить точность неразрушающего контроля путем использования функции преобразования сигнала НВТП, в результате которой исключается влияние изменений зазора между НВТП и поверхностью контролируемого иэделия — основного мешающего фактора при неразрушающем контроле с помощью НВТП. Это дает возможность проводить контроль изделий, содержащих различные защитные неэлектропроводящие покрытия, а также проводить контроль изделий в потоке при автоматическсм бесконтактном сканировании их поверхности с помощью НВТП.

Формула изобретения

Вихретоковый структуроскоп, содержащий последовательно соединенные автогенератор, накладной вихретоковый преобразователь с возбуждающей и измерительными обмотками, фазовый детектор, фазовращатель, подключенный к выходу автогенератора, и индикатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля за счет уменьшения влияния изменений зазора между накладным вихретоковым преобразователем и поверхностью контролируемого изделия, он снабжен включенными между выходом фазового детектора и индикатором по1 30732

Составитель И. Кесоян

Редактор С. Лисина Техред Л.Сердюкова Корректор С. Шекмар

Эаказ 1624/42 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. Проектная, 4 следовательно соединенными делителем напряжений, сумматором и перемножи" телем, последовательно соединенными вторым фазовым детектором, входы которого подключены к выходу фазовращателя и к первой измерительной обмотке, и вторым перемножителем, выход которого соединен с вторым входом делителя напряжений, последовательно соединенными третьим фазовым 10 детектором, входы которого подключены к выходу фазовращателя и к второй измерительной обмотке, аналоговым коммутатором, третьим перемножителем, 3 6 вторым сумматором, блоком извлечения квадратного корня и вторым делителем напряжений, выход которого подключен, к второму входу первого сумматора, а второй вход — к выходу аналогового коммутатора, а также блоком опорног напряжения, подключенным к второму входу второго сумматора, выход второго фазового детектора соединен с вторым входом аналогового коммутатора, а выход третьего фазового детектора подключен к второму входу второго перемножителя.