Устройство для вихретоковой дефектоскопии

 

Изобретение позволяет повысить ;точность контроля за счет исключе ния влияния на результаты контроля величины зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием и изменения электропроводности контролируемого материала. Устройство содержит рабочий (вихретоковьй) и корректирующий каналы, подключенные к кйскадно соединенным арифметическому блоку, цифровому компенсатору изменений электропроводности и регистратору. В корректирующем канале осуществляют измерение величины зазора при помощи электропотенциального преобразователя и подгонку зависимости от зазора сигнала этого преобразователя к аналогичной характеристике вихретокового преобразователя . В арифметическом блоке сигнал величины зазора вычитается из сигнала рабочего канала. Цифровой компенсатор изменений электропроводности осуществляют автоматическое определение экстремума модуляционной характеристики независимо от значения электропроводности в области дефекта без использования дополнительного опорного канала с вихретоковым преоб- ; разователем. 2 ил. § (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТФИЕСНИХ

-РЕСПУБЛИН

А1 аю О!! (59 4 G 01 И 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4190078/25-28 (22) 05. 12.87 (46) 07.01.89. Бюл. 11- (72) В.C.Хандецкий, А.В.Сопильник, О.Я.Рябичев, В.А.Пепеляев и И.Н.Суменкова (53) 620.179.14 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

:Ф 794468, кл. G 01 N 27/90, 1979» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИХРЕТОКОВОЙ

ДЕФЕКТОСКОПИИ (57) Изобретение позволяет повысить точность контроля за счет исключения влияния на результаты контроля величины зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием и изменения электропровод ности контролируемого материала, Устройство содержит рабочий (вихретоковый) и корректирующий каналы, подключенные к каскадно соединенным арифметическому блоку, цифровому компенсатору изменений электропроводности и регистратору. В.корректирующем канале осуществляют измерение величины зазора при помощи электропотенциального преббразователя и подгонку зависимости от зазора сигнала этого преобразователя к аналогичной характеристике вихретокового преобразователя. В арифметическом блоке сигнал величины зазора вычитается из сигнала рабочего канала. Цифровой компенсатор изменений электропроводности осуществляют автоматическое определение экстремума модуляционной характеристики независимо от значения электропроводности в области дефекта без использования дополнительного опорного канала с вихретоковым преоб . разователем. 2 ил.

1449890

Изобретение относится к средствам вихретоконого неразрушающего контроля и может быть использовано для определения глубины поверхностных трещин в изделиях из слабопроводящих материалов, например графита.

Пель изобретения - повышение точности контроля слабопроводящих материалов эа счет уменьшения экранирую- 10 щего действия преобразователя зазора, независимости результатов контроля от изменения электропроводимости материала и устранения погрешности, вносимой несовершенством регулировки крутизны, На фиг.1 показан график зависимости от зазора сигнала преобразователя зазора и вихретокового преобразователя; на фиг,2 — блок-схема устройства для дефектоскопии слабопроводящих материалов.

Устройство для вихретоковой дефектоскопии содержит рабочий канал, включающий последовательно соединенные высокочастотный генератор 1, например кварцованный, н колебательный контур.2 которого включен параметрический вихретоковый преобразователь 30 (ВТП) 3, и первую схему 4 амплитудного преобразователя, корректирующий канал, включающий последовательно соединенные низкочастотный генератор

5, трансформатор 6, преобразователь

7 зазора, выполненный н виде возбуждающего и приемного игловидных электродов, размещенных внутри катушки

ВТПЗ, и вторую схему 8 амплитудного преобразователя, последовательно сое-40 диненные блок 9 компараторов, регулятор 10 крутизны, первый арифметический блок 11, второй вход которой подключен к выходу первой схемы 4 амплитудного преобразования, аналого-циф- 45 роной преобразователь 12, блок 13 последовательного сравнения средних отсчетов, блок 14 выделения максимума, второй арифметический блок 15, регистратор 16 и источник 17 опорного50 напряжения. Блок 9 компараторов может быть выполнен в виде двух параллельно соединенных компараторов 18 и 19 с порогами Ц и U< соответст". венно. Регулятор 10 крутизны может быть выполнен в виде последовательно

55 .соединенных блока 20 резисторов, коммутатора 21 и операционного усилителя 22.

Входом блока 10 является вход блока 20 резисторов, подключенный к выходу второй схемы 8 амплитудного преобразования, а выходом — выход операционного усилителя 22, который также подключен к нторому входу блока 20. Выходы блока 20 подключены к первым трем входам коммутации коммутатора 21, соответствующий им выход подключен к инвертирующему входу усилителя 22, выходы источника 17 опорного напряжения (U U, Uo ) подключены к вторым трем входам коммута" ции коммутатора 21, а соответствующий им выход соединен с неинвертирующим входом усилителя 22.

Блок 13 последовательного сравнения выполнен в виде последовательно соединенных счетчика 23, регистра

24 и схемы 25 сравнения, второй вход которой подключен к входу счетчика

23, а ее выход подключен к второму входу регистра 24. Выход счетчика 23 связан также с вторым входом блока

14 выделения максимума, а выход регистра 24 — с вторым входом второго арифметического блока 15, Устройстно работает следующим образом.

Высокочастотное напряжение кварцованного генератора 1 поступает в ко- лебательный контур 2 с ВТП 3. Схема

4 амплитудного преобразования выделяет огибающую гармонического напряжения, модулированную сигналами ВТП 3.

Гармоническое напряжение с низкочастотного.генератора 5 поступает на повышающий трансформатор 6 и далее на возбуждающий электрод преобразователя 7 зазора, С его приемного электрода напряжение поступает на вход второй схемы 8 амплитудного преобразования, где.происходит его усиление с последующим выделением огибающей.

Напряжение огибающей, зависящее только от зазора между торцом комби" нированного преобразователя и поверхностью контролируемого изделия, сравнивается в компараторах 18 и 19 с двумя пороговыми значениями U è U, а также поступает на первый вход блока 20 резисторов, который входит в состав регулятора 10 крутизны. Формируемые по результатам сравнения с напряжениями U, и Uz сигналы управляют работой коммутатора 21, который в зависимости от результатов сравнения подключает к неинвертирующему з 14498 входу операционного усилителя 22 то или иное сдвигающее напряжение из набора Uo„ U, Б с выхода источника

17 опорного напряжения, а также соот- 5 ветствующим образом меняет коэффициент усиления усилителя 22, подключая ему в обратную связь соответствующее сопротивление иэ блока 20. Такое преобразование позволяет обеспечить 1О практически полное подобие зависимостей от зазора сигналов рабочего и корректирующих каналов (фиг.1) и тем самым обеспечить компенсацию влияния зазора на сигнал рабочего канала, 15

Эксперименты показали, что для достижения практически полного подобия характеристик в диапазоне изменения зазора до .1 мм достаточно разбить зависимость от зазора сигнала коррек- 20 тирующего канала на три участка.

Сохранение нелинейного характера зависимости на каждом участке при его сдвиге и изменении крутизны позволяет в диапазоне до 1 мм практи- 25 чески совмещать зависимости от зазора обоих каналов.

Выходные сигналы обоих каналов поступают на арифметический блок 11, сигнал на выходе которого зависит от глубины дефекта (трещины).

Остальные блоки устройства (12

15) предназначены для компенсации влияния изменений электропроводности от участка к участку поверхности материала. Эти изменения связаны с пористостью материалов, непостоянством их плотности, с анизотропией механических напряжений и т.п.

Выходное напряжение блока 11 пре- 40 образуется аналого-цифровым преобразователем 12 в определенное количество пачек импульсов, и эти пачки поступают на вход блока 13 последовательного сравнения средних отсчетов.

Счетчик 24 осуществляет суммирование поступающих пачек импульсов. После суммирования партии из восьми пачек осуществляется сдвиг в сторону младших разрядов на три двоичных Разряда 50 (т.е. деление суммы на восемь), после чего среднее (сглаженное) значение из восьми отсчетов передается в регистр 24, а также поступает на входы схемы 25 сравнения и блока 14 выделе- 55 ния максимума. Затем процесс определения среднего из восьми отсчетов повторяется. При этом код, формируемый на выходе счетчика 23, не содер90

4 жит информации в нескольких младших разрядов, они игнорируются. Следовательно, сравнению в схеме 25 сравнения подвергается информация двух последовательных усредненных отсчетов, содержащаяся в шести старших разрядах, причем схема 25 срабатывает, если последующий усредненный отсчет больше предьдущего. Это эквивалентно введению некоторого допуска, и срабатывание схемы 25 происходит, когда последующий отсчет отличается от предьдущего на величину, превышающую этот допуск. Допуск предназначен для исключения случайных срабатываний схемы 25 сравнения. На бездефектной поверхности вследствие срав" нительно медленного изменения электропроводности и малого времени между соседними отсчетами (1 мс) каждый последующий средний отсчет почти не отличается от предыдущего (по крайней мере это отличие не превышает допуска). В этом случае блок 14 вьделения максимума не работает.

При попадании трещины в зону контроля ВТП 3 напряжение на выходе

АЦП 12 резко изменяется. Первый ус,редненный отсчет на возрастающем склоне модуляционной характеристики становится больше предьдущего. При этом срабатывает схема 25 сравнения, и сигнал с ее выхода, который является управляющим выходом блока 13, поступает на управляющий вход регистра 24, фиксируя в нем последнее значение, и на управляющий вход блока 14 вьделения максимума, разрешая его работу, который, последовательно сравнивая значение усредненных отсчетов, определяет наибольшее из них значение. Это наибольшее значение поступает на вход второго арифметического блока 15, .где происходит вычитание из него последнего перед возрастающим участком модуляционной характеристики среднего отсчета, хранящегося в регистре 24. Полученная разность поступает на регистра тор 16, Как показали эксперименты, полуширина модуляционной характеристики для трещин глубиной до 5 мм обычно не превышает 1-1,5 мм. В этом диайа- зоне электропроводимость практически постоянна, поэтому полученная разность не зависит от электропроводности, а определяется только глубиной трещины.

90 бико

НИЩАЯ

Ьи р

s 14498

Формула изобретения

Устройство для вихретоковой дефектоскопии, содержащее вихретоковый преобразователь, соединенные последо5 вательно высокочастотный генератор, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, \ первую схему амплитудного преобразования и первый арифметический блок, низкочастотный генератор, преобразователь зазора, вторую схему амплитуд,ного преобразования, регулятор кру тизны и последовательно соединенные

15 ,второй арифметический блок и регист; ратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, . что, с целью повышения точности конт роля слабопроводящих материалов, оно снабжено подключенным к выходу низко20 частотного генератора трансформато" ром, источником опорного напряжения, блоком компараторов, вход которого объединен с входом регулятора крутиз" ны и подключен к выходу второй схемы

25 амплитудного преобразования, а выход соединен с вторым входом регулятора крутизны, третий вход и выход которо- 1 го подключены соответственно к источнику опорного напряжения и .второму входу первого арифметического блока, преобразователь зазора выполнен в виде возбуждающего и приемного игловидных электропотенциальных электродов, размещенных внутри катушки вихретокового преобразователя и подключенных соответственно к выходу трансформатора и входу второй схемы амплитудного преобразования, и последовательно соединенными аналого-цифровым преобразователем, вход которого подключен к выходу первого арифметического преобразователя, блоком последовательного сравнения средних отсчетов и блоком выделения максимума, выход которого подключен к первому входу .второго арифметического блока, блок последовательного сравнения средних отсчетов выполнен в виде последовательно соединенных счетчика, регистра и схемы сравнения, второй вход которой и второй вход блока выделения максимума подключены к выходу счетчика, а выход регистра и его второй вход подключены соответственно к второму входу второго арифметического блока и выходу схемы сравнения.

Составитель И.Рекунова

Редактор А.Коэориэ ТехредА.Кравчук Корректор М. Максимишинец

Заказ 6960/43 Тираж 847

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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