Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества точечных сварных соединений. Повышение достоверности контроля достигается путем вычисления фазы вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения по результатам измерения совокупности амплитуд. С помощью генератора 6 низкой частоты изменяют емкость варикапа, входящего в последовательный колебательный контур 2, что приводит к изменению его резонансной частоты. Измерители амплитуды измеряют напряжения U<SB POS="POST">1</SB> и U<SB POS="POST">2</SB> в момент достижения ими максимума. По совокупности измеренных величин и известным параметрам последовательного колебательного контура 2 с помощью вычислительного блока определяют амплитуду и фазу вносимого в вихретоковый преобразователь 3 напряжения. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „147811 (51) 4

3ИИВЗЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ В

«3

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4199060/25-28 (22) 10.12.86 (46) 07.05.89. Бюл. № 17 (71) Рижский политехнический институт им. А.Я.Пельше (72) E.Н.Дерун и В.С.Фастрицкий (53) 629.179.14(088.8) (56) Фастрицкий В.С., Дарун Е.Н.

Применение цифровых методов для селекции информации токовихревого преобразователя. — В кн.: Методы и при.боры автоматического контроля. — Риra, РПИ, 1974, вып. 2, с. 3-7.

Авторское свидетельство СССР

¹ 526766, кл. G 01 N 27/90, 1976. (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУИЕСТВЛЕНИЧ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества точечных сварных соединений. Повышение достоверности контроля достигается путем вычисления фазы вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения по результатам измерения совокупности амплитуд. С помощью генератора 6 низкой частоты изменяют емкость варикапа, входящего в последовательный колебательный контур 2, что приводит к изменению его резонансной частоты.

Измерители амплитуды измеряют напряжения U, и U в момент достижения ими максимума. По совокупности измеренных величин и известным параметрам последовательного колебательного контура 2

Ж с помощью вычислительного блока определяют амплитуду и фазу вносимого в вихретоковый преобразователь 3 напряжения. 2 с ° п. A-лы, 2 пл.

1478110

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контрбля качества сварных соединений немагнитных материалов, Цель изобретения — повышение достоверности контроля путем вычисления фазы вносимого напряжения по результатам измерения совокупности амплитуд.

На фиг. 1 и 2 изображено устрой10 ство.

Устройство для вихретокового контроля состоит из последовательно соединенных генератора 1 высокой частоты и последовательного колебательного контура 2, образованного вихретоковым преобразователем 3, варикапом 4 и резистором 5, генератора 6 низкой частоты, подключенного к варикапу 4, измерителя 7 амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке вихретокового преобразователя 3 и варикапа 4, измерителя 8 амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точI ке варикапа 4 и резистора 5, преобра-25 зователей 9 и 10 аналог — код, вычислительного блока 11, подключенного входами через преобразователи 9 и 10 аналог — код к выходам измерителей 7 и 8 амплитуды соответственно, блока 30 . 12 логической обработки, подключенного входами к выходам вычислительного блока 11..

Способ вихретокового контроля реализуют следующим образом.

Вихретоковый преобразователь 3, включенный в последовательный колебательный контур образованный соединенными последовательно с ним варикапом 40

4 и резистором 5, питают от генератора 1 высокой частоты. Приводят вихретоковый преобразователь 3 в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, например устанавли- 45 вают на сварную точку, качество которой подлежит определению. В результате взаимодействия с контролируемым объектом изменяется собственная резонансная частота контура 2. С помощью генератора 6 низкой частоты, подключенного к варикапу 4, модулируют емкость С колебательного контура с частотой, на порядок меньшей частоты питающего колебательный контур 2 гармо- 5

55 нического напряжения, поступающего с генератора .1. Выбор частоты модуляции связан с необходимостью избежать накачки энергии в контур 2.

Изменение емкости с варикапа 4 приводит к изменению резонансной частоты контура 2. Благодаря этому его выходное напряжение становится амплитудномодулированным и достигает максимума при резонансе. Измерители 7 и 8 амплитуды обеспечивают измерение максимумов амплитуды поступающих на их вход напряжений U, и Uz. После преобразования в цифровую форму с помощью преобразователей 9 и 10 аналог — код измеренные максимумы подаются на вход вычислительного блока 11.

Вычислительный блок 11 определяет активное и реактивное сопротивления

К „ и Х > соответственно, вносимые в вихретоковый преобразователь. Алгоритм вычисления основан на следующих соотношениях.

Напряжение U на варикапе 4 равно

Пс ! где U — н апр яже ние, пит ающе е контур;

<„ — круговая частота этого напряжения; — индуктивность контура;

=К+

+R, „— полное активное сопротивление контура;

° Втп

p — активное сопротивление вихретокового преобразователя;

R — - активное сопротивление резистора 5.

Изменяя емкость С, можно добиться резонанса, при котором U становится максимальным.

Это имеет место при числителе выражения (1),. равном нулю

U (2(1-ы LC) (-мР Ь)+2СьР К } (1)

2 Г() э или -П 2(1-сог ЬС) — (— <ЗЬ)+2Сйа Rq =0

Упрощая, получим -L+< У С+СЦ=0 °

Следовательно, максимум U z имеет место при С=С р

С = — — — —. (2)

Р Ка,„гЬг и

При резонансе последовательный контур имеет чисто .активное сопротивление, равное К р. Учитывая это, можно записать, что при резонансе

К р z У где Z — ток в цепи контура при реP зонансе.

П, U

Так как Z = — то R =--К. u< (3)

Следовательно, по формуле (3) мож-. но определить полное сопротивление

1478110 контура при резонансе. Учитывая, что

К =К+" „+К „, где R,с,,— — активное сопротивление ВТП в воздухе, найдем

R,ì =К(-- — 1) -R

U (4) 5

Цг

Подставляя (2) в выражение для U получим

К г «.,,г Ьг

U рг

1О

Решая совместно (3) и (5), находим

R ,1 цг Ь?г

Ь? с

Учитывая, что ы L= L,+ûÜ г„, где

ыЬ, — индуктивное сопротивление ВТП в воздухе, жЬ „— вносимое в ВТП сопротивление, получим

??г Ь?г Ь вн Ь? с о или ыЬц„— (U П )г-Ь?

R (6) 20

Зная К н, найдем(?)Ье /Rr„

К//Пг (У,-U,) - L, мЬ /К"- — „(О/U-,- 1) К, Таким образом, измеряя напряжение

U и U на колебательном контуре, можно определить величины К <н и Lq< /

/R q по формулам (4) и (6). Модуль

Z и аргумент ц вносимого сопротивления окончательно определяются по (5) -4Л 0 ° известным соотношениям

ыЬ„

q=arctg- — — и 7.= Râ, К и пропорциональны амплитуде и фазе вносимого в вихретоковый преобразователь 3 напряжения.

Закон функционирования блока 12

)логической обработки сигналов основан на том, что вносимые амплитуда и 40 фаза вихретокового преобразователя при одном и том же значении зазора определяют точку амплитудно-фазовой характеристики преобразователя при контроле сварного соединения с опре- 45 деленным качеством сварки, например с дефектом типа слипание", "заниженный диаметр литого ядра" и т.п. Набор точек, полученный для одного и того же сварного соединения с определенным

50 качеством сварки при разных значениях зазора заданного диапазона его изменения, определяет всю амплитудно-фазовую характеристику в названном диапазоне изменения зазора. Так как ам55 плитудно-фазовые характеристики ВТП, снятые при других дефектах сварки, не пересекаются, то они характеризуются разными наборами амплитуд и фаз.

Следовательно, с помощью логики можно отличить одну характеристику от другой и тем самым определить качество сварки Hp.çÿâ??ñèìî от изменения зазо ра в диапазоне, для которого эта характеристика снята ° Учитывая это, закон функционирования блока 12 логической обработки сигналов по одному выходу, которому поставлено в соответствие одно значение качества сварки, описывается выражением

F, =4hA /Фг" Аг ° ° ° VC Ал ь (7) где Ф, ..... Ф„;А,,...,А „— цифровые значения фазы и амплитуды при зазорах равных соответственно ??,,...,11„ для одного и того же качества сварного соединения;

v n — знаки логического сложения (дизъюнкции) и умножения (конъюнкции).

Из выражения (7) очевиден закон функционирования., 1ействительно, логическое произведение Ф,.Л А определяют точку амплитудно-фазовой характеристики, поскольку для нахождения точки на амплитудно-фазовой плоскости необходимо наличие двух значений ко- ординат — амплитуды и фазы. Для нахсждения всей характеристики необходимо наличие всех точек характеристики, что учитывает логическая сумма логических произведений, т.е. выражение (7). формула изобретения

1. Способ вихретокового контроля, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в последовательный колебательный контур, питаемый гармоническим напряжением, приводят в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, измеряют вносимые параметры вихретокового преобразователя и по ним опре деляют качество контролируемого объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, используют колебательный контур с включенным в него резистором, модулируют емкость колебательного контура с частотой, на порядок меньшей частоты питающего колебательный контур гармонического напряжения, измеряют напряжение U„ на емкости и напряжение Пг на резисторе при резонансном режиме колебательного контура и определяют вносимые параметры вихретокового преобразователя

1478110

R(U/U 2 1) 20

Составитель П. Шкатов

Техред Л. Олийнык Корректор С. Черш.Редактор С.Пекарь

Заказ 2356/43 Тираж 790 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101

R/U2 -ting ° иХ К вн юн э

1 Ю,/П;1) 1 1 о где R„,,X „- активное и реактивное сопротивления, вносимые в вихретоковый преобразователь; — индуктивность обмотки 10 вихретокового преобразователя;

R — сопротивление резистора, включенного в контур; 15

U — напряжение;питающее колебательный контур;

ы — круговая частота этого напряжения.

2. Устройство вихретокового контроля, содержащее последовательно соединенный генератор и вихретоковый преобразователь, измеритель амплитуды и измерительный канал, два преобразователя аналог — код и блок логической обработки сигналов, подключенный входами к выходам измерителя амплитуд и измерительного канала через соответствующие преобразователи аналог — код, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено варикапом и резистором, последовательно соединенными с вихретоковым преобразователем и образующими с ним последовательный колебательный контур, генератором низкой частоты, подключенным к варикапу, цифровым вычислительным блоком, включенным межцу входами преобразователей аналог — код и входами блока логической обработки сигнала, измерительный канал выполнен в виде второго измерителя амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке резистора и варикапа, а первый измеритель амплитуды подключен к общей точке вихретокового преобразователя и варикапа.