Способ неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неразрушаюшим методам контроля и позволяет повысить точность контроля за счет исключения временной и частотной нестабильности опорного напряжения. При введении вихретокового преобразователя 5 во взаимодействие с контролируемым изделием формируют выходной сигнал преобразователя 5 с помошью компенсируюшего напряжения, изменяют фазу основной гармоники возбуждаюш,его сигнала, добиваясь равенства нулю составляюшей выходного сигнала преобразователя , синфазной с опорным напряжением. По величине сдвига фазы основной гармоники возбуждаюшего сигнала определяют контролируемый параметр. При этом фазовый сдвиг осушествляют напряжением с выхода синхронного детектора 7, меняюш,им соотношение амплитуд, поступаюш,их на модулятор 11 прямоугольного напряжения с мультивибратора, частота которого в 2 раза больше частоты сигнала возбуждения вихретокового преобразователя 5 и постоянного напряжения, и формируюшим выходной сигнал модулятора 11, который перемножается с опорным напряжением в перемножителе 4. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1404921 дд4 G01 N27 90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ г

l ъ

1 к

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4066590/25-28 (22) 05.05.86 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (71) Куйбышевский авиационный институт им. акад. С. П. Королева (72) Ю. С. Дмитриев, В. Н. Буров и П. Л. Мочалов (53) 620.179.14 (088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник./

Под ред. В. В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1976, кн. 2, с. 128. (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО

КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЗЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и позволяет повысить точность контроля за счет исключения временной и частотной нестабильности опорного напряжения. При введении вихретокового преобразователя 5 во взаимодействие с контролируемым изделием формируют выходной сигнал преобразователя 5 с помощью компенсирующего напряжения, изменяют фазу основной гармоники возбуждающего сигнала, добиваясь равенства нулю составляющей выходного сигнала преобразователя, синфазной с опорным напряжением.

По величине сдвига фазы основной гармоники возбуждающего сигнала определяют контролируемый параметр. При этом фазовый сдвиг осуществляют напряжением с выхода синхронного детектора 7, меняющим соотношение амплитуд, поступающих на модулятор 11 прямоугольного напряжения с мультивибратора, частота которого в 2 раза больше частоты сигнала возбуждения вихретокового преобразователя 5 и постоянного напряжения, и формирующим выходной сигнал модулятора 11, который перемножается с опорным напряжением в перемножителе4.2сп. флы,3ил.

1404921

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества материалов и изделий и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, например для контроля толщины проводящих покрытий на электропроводящих материалах, толщины или удельной электрической проводимости материала.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет исключения временной и частотной нестабильности опорного напряжения.

На фиг. 1 представлен годограф выходного сигнала вихретокового преобразователя; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие способ и работу устройства; на фиг. 3 — структурная схема устройства, реализующего способ.

Устройство для неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов содержит последовательно соединенные генератор 1, выполненный в виде последовательно соединенных мультивибратора 2 и триггера 3, перемножитель 4, вихретоковый преобразователь 5 с компенсатором, первый усилитель 6, синхронный детектор 7, опорный вход которого подключен к выходу генератора 1, второй усилитель 8 и индикатор 9 и последовательно соединенные источник 10 постоянного напряжения и модулятор 11, второй и третий входы которого подключены, соответственно, к выходу второго усилителя 8 и мультивибратора 2, а его выход — к второму входу перемножителя 4.

Способ осуществляется следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 5, питаемый сигналом постоянной частоты, вводят во взаимодействие с контролируемым изделием. Возникающее напряжение вихретокового преобразователя 5, определяемое величинами контролируемого параметра изделия и мешающего параметра, суммируют с компенсирующим напряжением V. (фиг. 1), параметры которого подбираются в процессе калибровки, и обеспечивают компенсацию погрешности от влияния мешающего фактора, например зазора h (фиг. 1), между вихретоковым преобразователем 5 и контролируемым изделием. Измеряют составляющую Uy.p (фиг. 1) результирующего выходного напряжения Б .р- вихретокового преобразователя 5 с компенсатором, синфазную с опорным напряжением U--, или, что одно и то же, измеряют проекцию

11вых.рез на реальную Ось системы координат на комплексной плоскости, в которой изображен годограф Бвых.ре: преобразователя (фиг. 1).

Из сигнала Uynp формируют вспомогательный сигнал U-- с помощью которого создают фазовый сдвиг основной гармоники возбуждающего сигнала U. a. (фиг. 2е) .

Вспомогательный сигнал U ° (фиг. 2д) 5

2 формируют путем модуляции постоянного напряжения Uynp. (фиг. 2б) прямоугольным напряжением U (фиг. 2а), частота которого в два раза больше частоты Uon (фиг. 2а), и суммирования его с некоторым постоянным напряжением U= (фиг. 2г). Сигналом

Uynp (фиг. 2б) изменяют соотношение амплитуд переменной (U @en = К 11увр, где К— коэффициент пропорциональности) и постоянной (1)вев = U ) составляющих сигнала U. ° (фиг. 2 д). Сигналом 11-. модулируют Uo (фиг. 2а), при этом формируется сигнал возбуждения 3ввзб. (фиг. 2е) вихретокового преобразователя 5, основная гармоника которого имеет фазовый сдвиг ср относительно основной гармоники возбуждающего сигнала, выделенной из 11вв.

Созданный фазовый сдвиг на комплексной плоскости отображается поворотом на угол q> системы координат, в которой проекция 1 1вых.рез (фиг. 1 ) на реальную ось новой системы координат равна нулю Uynp = О.

Величина Uy p остается постоянной и примерно равно нулю при изменении h в заданном диапазоне его изменения и значительно меняется только при изменении величины контролируемого параметра, например, удельной электрической проводимости в материала. При этом создается новый фазовый сдвиг основной гармоники возбуждающего сигнала (новый фазовый сдвиг системы координат) . По измеренной величине фазового сдвига определяют величину контролируемого параметра.

Устройство работает следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 5 с компенсатором устанавливают на контролируемое изделие (на фиг. 3 не показано). Возникшее выходное результирующее напряжение (векторная сумма вносимого и компенсирующего напряжений) преобразователя

11вых.рез после усиления усилителем 6 поступает на синхронный детектор 7, на другой вход которого поступает опорное напряжение 11вв, представляющее собой последовательность прямоугольных импульсов, вырабатываемых триггером 3 генератора 1 (фиг. 2а) . С выхода синхронного детектора 7 постоянное напряжение Uynp, равное составляющей 11вых.рез преобразователя 5 с компенсатором, синфазной с Бвв, поступает на усилитель 8 в виде К. Uynp, где К коэффициент усиления усилителя 8, и далее на индикатор 9 и модулятор 11, на два других входа которого поступают постоянное напряжение U oT источника 10 постоянного напряжения (фиг. 2г) и прямоугольное напряжение U с мультивибратора 2 генератора 1 (фиг. 28) . Перемножение выходного сигнала модулятора 11 U-- с 11- с помощью перемножителя 4 обеспечивает фор мирование выходного сложного импульсного сигнала (фиг. 2е), обеспечивающего сдвиг основной гармоники сигнала возбуждения вихретокового преобразователя 5 с компен1404921 сатором на величину, пропорциональную

Uy„p

Таким образом, на выходе синхронного детектора 7 остается напряжение, близкое к нулю. Приближенное равенство к нулю

1 1упр на выходе синхронного детектора 7 при изменении величины контролируемого параметра изделия поддерживается автоматически с помощью замкнутого контура статической системы автоматического регулирования, состоящего из синхронного детектора 7, усилителя 8, модулятора 11, перемножителя 4, вихретокового преобразователя 5 и вновь синхронного детектора 7.

При изменении величины контролируемого параметра изменяется выходное напряжение К Uynp усилителя 8, которое всегда пропорционально углу сдвига фазы основной гармоники возбуждающего сигнала (углу поворота фазы), относительно предыдущего значения фазы основной гармоники возбуждающего сигнала. Таким образом на индикатор 9 выводится напряжение К Uynp, пропорциональное возникшему сдвигу фазы возбуждающего сигнала.

Формула изобретения

1. Способ неразрушающего контроля изделий из электропроводящих материалов, заключающийся в том, что в контролируемом изделии с помомощью преобразователя возбуждают вихревые токи, формируют суммарный выходной сигнал преобразователя сложением его выходного сигнала с компенсирующим напряжением и измеряют составляющую суммарного выходного сигнала, синфазную с опорным напряжением, смещенным на заданный угол относительно сигнала возбуждения преобразователя, отличающийся тем, что, с целью гювыше4 ния точности контроля, формируют вспомогательное напряжение суммированием постоянного напряжения фиксированной величины и переменного напряжения, полученного модуляцией синфазной с опорным напряжением составляющей суммарного выходного сигнала, прямоугольным напряжением, частота которого в два раза больше частоты опорного напряжения и частоты основной гармоники сигнала возбуждения

10 преобразователя, модулированием опорного напряжения вспомогательным напряжением изменяют фазу основной гармоники сигнала возбуждения до момента равенства нулю составляющей суммарного выходного сигнала преобразователя и измеряют приращение фазы сигнала возбуждения, по которому определяют величин контролируемого параметра.

2. Устройство для неразрушающего контроля изделий из электропроводящих матещ риалов, содержащее генератор, последовательно соединенные вихретоковый преобразователь с компенсатором, усилитель и синхронный детектор, опорный вход которого соединен с выходом генератора, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено включенным между выходом синхронного детектора и входом индикатора вторым усилителем и последовательно соединенными источником постоянного напряжения, модулятором, второй вход которого подключен к выходу второго усилителя, и перемножителем, выход которого подключен к входу вихретокового преобразователя, а генератор выполнен в виде последовательно соединенных мультивибратора, выход которого соединен с третьим входом модулятора, и триггера, выход которого подключен к второму входу перемножителя.

1404921 îï

Vga

Усп

Р

Составитель И. Рекунова

Редактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор A. Тяско

Заказ 30об/47 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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