Способ вихретокового контроля материалов и изделий

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в металлоискателях, толщиномерах, структуроскопах и дефектоскопах. Цель изобретения .- повышение чувствительности контроля за счет усиления изменений параметров сигнала вихретокового преобразователя , вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля. В способе используется вклю-: чение преобразователя в колебательный контур автогенератора и недовозбужденный режим работы автогенератора . При размещении преобразователя в зоне контроля и поступлении на автогенератор периодических импульсов , период повторения которых пре- . вышает время затухания собственных колебаний, возникают периодические затухающие колебания. Регистрацию параметров .затухающих колебаний производят с задержкой на п периодов зтих колебаний по отношению к моменту окончания действия импульсов возбуждения . Это позволяет увеличить в п раз приращения амплитуды и фазы колебаний, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля, а тем сам)1м повысить чувствительность контроля. о (б (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 С О1 И 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3991590/25-28 (22) 20. 12. 85 (46) 15. 01. 88. Бюл. II 2 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) В. А. Бакушев (53) 620. 179.80(088.8) (56) Арш Э. И. Автогенераторные измерения. М.: Энергия, 1976, с. 118-120. (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в металлоискателях, толщиномерах, структуроскопах и дефектоскопах. Цель изобретения .повышение чувствительности контроля за счет усиления изменений параметров сигнала вихретокового преобразователя, вызванных изменением электро„„SU„„1366932 А1 физических параметров объекта конт- 1 роля ° В способе используется вклю-: чение преобразователя в колебатель" ный контур автогенератора и недовоэбужденный режим работы автогенератора. При размещении преобразователя в зоне контроля и поступлении на автогенератор периодических импульсов, период повторения которых превышает время затухания собственных колебаний, возникают периодические затухающие колебания. Регистрацию параметров затухающих колебаний производят с задержкой на и периодов этих колебаний по отношению к моменту окончания действия импульсов возбуждения. Это позволяет увеличить в и раз приращения амплитуды и фазы колебаний, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля, а тем самым повысить чувствительность контроля °

13б6932 сов (ы,„с) (2) 30

R,r+

+ (-R) 55

Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может быть использовано при создании аппаратуры с вихретоковыми преобразователями (ВТП) для обнаружения металлических пред5 метов, толщинометрии, структуроскопии и дефектоскопии материалов и изделий в различных отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение чувствительности контроля эа счет увеличения изменений параметров .сигнала вихретокового преобразователя, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контроля.

На чертеже приведены эпюры напряжений на выходе генератора с ВТП при отсутствии и наличии металлического объекта.

Сущность способа заключается в следующем.

При периодическом возбуждении генератора с ВТП, включенным в частотозадающий колебательный контур, импульсами тока (см. чертеж, эпюра а), а также при условии предварительного задания недовозбужденного режима работы генератора, близкого к критическому (генератор работает в режиме усилителя с положительной обратной связью — умножителя добротности), на выходе генератора возникают экспоненциально затухающие синусоидальные колебания на частоте резонанса контура с ВТП (см. чертеж, эпюра б). 35

Огибающая выходного сигнала генератора при отсутствии металлического объекта описывается выражением оэсе /2 Оэ -(Р,,!2 ) 1

f(t)=U e =U е,=U,e (1) где U — начальное значение ампли-о туды сигналов;

- коэффициент затухания сигнала; 45

t - текущее значение времени измерения (эа начало отсче" та берется момент времени

tp =0);

=2 — частота свободных колебасв ний;

Я вЂ” эквивалентная добротность

9 колебательной системы; — эквивалентное активное сопротивление контура с учетом сопротивления (-R) вносимого цепью обратной связи генератора;

2 — индуктивность контура с

ВТП.

При этом мгновенное значение сиг" нала на выходе генератора описывается выражением эсв I 3

U()=U, е э

- †.t

=П„e cos (д с t), Анализ выражений (1) и (2) показывает, что изменение комплексного сопротивления контура Z=r +juI, при внесении активных - R и реактиввн ных — ЯЕвн потеРЬ От вихРевых токОВ в объекте контроля, приводит к изменению частоты, фазы, постоянной времени и длительности процесса затухания сигнала, а также мгновенных значений напряжения в выбранные моменты времени, средних значений напряжений выбранных участков переходного процесса, отношения амплитуд выбранных полуволн затухающих колебаний (см. чертеж, эпюры в,ъ).

Увеличение длительности процесса затухания колебаний в контуре с ВТП при высоких начальных значениях доб- ротности позволяет получить высокую чувствительность измерительной системы.

Так, если в устройстве, реализующем способ вихретокового контроля, измерения производить на поздних стадиях процесса затухания колебаний, т.е. в момент t (см, чертеж), соответствующий и"му периоду колебаний (n э 100-1000), то будет иметь место и-кратное увеличение изменений амплитуды зА =и - йА, и фазы а q>=n - d g, сигнала по сравнению с начальным периодом колебаний (n=! ), Эпюры 8, ъ, приведенные на чертеже, соответствуют изменению параметров затухающего сигнала при внесении в поле ВТП неферромагнитного (НФМ) и ферромагнитного (ФМ) металлических объектов.

В случае невысоких начальных значений добротности компенсация потерь в контуре с ВТП осуществляется изменением режимных параметров генератора, представляющего собой четырехполюсник с отрицательным сопротивлением, регулируемым в широких пределах (от десятков ом до десятков килоом).

Использование гибко перестраиваемой системы возбуждения сигнала ВТП обеспечивает большую длительность

1366932

Способ вихретокового контроля материалов и изделий, заключающийся в

Составитель И. Рекунова

Редактор А. Лежнина Техред М.Дидык

Корректор М, Демчик

Заказ 6834/44 Тираж 847 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 затухания колебаний независимо от условий контроля и возможности компенсации потерь в контуре с ВТП ° Способ вихретокового контроля обеспечивает значительное повышение чувстви5 тельности контроля при простой схемной реализации. Кроме того, к достоинствам предлагаемого способа относятся временная привязка регистрируе- 0 мого затухающего сигнала к тактовым (запускающим) импульсам и удобство стыковки с 3ВМ.

При использовании нескольких пери- 5 одически коммутируемых контуров, настроенных на разные частоты, можно вести одновременный контроль нескольких параметров материалов и изделий °

20 формулаизобретения том, что вихретоковый преобразователь включают в колебательный контур автогенератора, обеспечивают режим прерывистой генерации, устанавливают преобразователь в зоне контроля и регистрируют изменение параметров затухающих колебаний, по которым определяют характеристики объекта контроля, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности контроля, режим прерывистой генерации обеспечивают заданием невозбужденного режима работы автогенератора и его последующим возбуждением периодически повторяющимися импульсами, период повторения которых пре" вышает время затухания собственных колебаний, а регистрацию изменений параметров затухающих колебаний производят с задержкой на и периодов этих колебаний по отношению к моменту окончания действия импульсов возбуждения,