Устройство для измерения глубины поверхностных трещин в проводящих материалах

 

Изобретение относится к кондуктометрическим устройствам для измерения глубины поверхностных трещин в проводящих материалах и может быть использовано для контроля углеграфитных и углепластиковых композитных материалов. Целью изобретения является повышение чувствительности и достоверности измерений. Электродная система состоит из пяти электродов, четыре из которых размещены на общем подвижном основании и сгруппированы в виде градиентного зонда (один токовый и два измерительных электрода) с одним дополнительным измерительным электродом, расположенным на перпендикулярной к оси градиентного зонда линии, проходящей через первый токовый электрод. Удаление дополнительного электрода от первого токового электрода больше, чем база градиентного зонда. Второй токовый электрод выполнен конструктивно независимым и закрепляется на исследуемом изделии. 3 ил.

сооз советсних социАлистичесних

РЕСПУБЛИН (5!)5 С 01 И 27/20

ГОсудАРстВенный НОмитет по изоьРетениям и отнРытиям г1Ри гннт сссР (21). 4427916/25-25 (22) 23.05.88 (46) 15,01.90. Бюл. 2 (72) А,В. Сопильник, Б.А. Пепеляев, И,Н, Суменкова, А.А. Деминкевич, А.Е. Кущ и Л,П. Комарова (53) 620 ° 191.33(088.8) (56) Измеритель глубины поверхностных трещин. Проспект фирмы Vitosonics I.td, Великобритания, на прибор

Vitosonics Crack Depth Сауяе, место хранения — ВЦИО, Москва.

Устройство для измерения глубины трещин "Сгас1 Micro Gayge" фирмы

Unit Inspection Со...I.td, Великобритания. Measurement and inspection

Technolo8y, 1982, v. 4, ¹ 8, 32-33, 35, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТРЕ!1!ИН В ПРОВОДЯЩИХ

МАТЕРИАЛАХ (57) Изобретение относится к кондуктометрическим устройствам для измере1

Изобретение относится к средствам электрического неразрущающего контроля проводящих материалов и изделий и может быть использовано для контроля глубины поверхностных трещин в углеграфитовых и углепластиковых композитных материалах, Целью изобретения является повьппение чувствительности и достоверностИ измерений.

На фиг. 1 приведена функциональная ,схема устройства для измерения глубины поверхностных трещин, на фиг..2— горизонтальная проекция конструкции. ния глубины поверхностных трещин в проводящих материалах и может быть использовано для контроля углеграфитных и углепластиковых композитньм материалов. Целью изобретения является повьппение чувствительности и достоверности измереньп». Электродная система состоит из пяти электродов, четыре из которых размещены на общем подвижном основании и сгруппированы в вице градиентного зонда один токовый и два измерительных электрода с одним дополнительным измерительным электродом, расположенным на перпендикулярной к оси градиентно †зонда линии, проходящей через первый токовый электрод. Удаление дополнительного электрода от первого токового электрода больше, чем база градиентного зонда. Бторой токовь.й электрод выполнен конструктивно независимь(м и закрепляется на исследуемом изделии

3 ил. устройства; на фиг. 3 — конструкция (Я вид сверху. Об

Устройство фиг„. 1 содержит гене- (© ратор стабильного тока, кондуктометрический первичный преобразователь н виде общего основания 2 с электродами 3-6, независимый электрод 7, измеритель 8 и регистратор 9. Измеритель

8 включает дифференциальный усшште- ли 10 11, фильтр высокой частоты (дВЧ) 12, фазовый детектор !3„

Токовые электроды 3 и 7 соединены с выходом генератора !. Измерительные, электроды 5 и 6 подсоединены соотзет3 l 5362

1 стненно к первому и второму нходам измерителя 8, первый вход которого под-. ключен к дополнительному выходу генератора 1 ° Выход измерителя соединен с регистратором 9. Электрод 7 выполнен конструктивно независимым и может крепиться к любой точке контролируемой поверхности. Электроды 3-6 укреплены на общем основании 2 (фиг, 2) причем электроды 3 — токовый и 5, 6 измерительные образуют градиентный зонд с базой г (фиг.3). Дополнительный измерительный электрод 4 расположен на линии 0 -0 ", перпендикулярной оси градиентного зонда,O 0 и проходящей через первый токовый электрод

3, причем расстояние до него г, больше, чем база градиентного зонда r

Дополнительный измерительный электрод 20

4 подсоединен к четвертому входу измерителя 8. Причем первые два входа измерителя являются вхоцами дидЖеренциального усилителя 10 выход которого подсоединен к первому входу 25 дифференциального усилителя 11, второй вход которого я ляется четвертым входом измерителя 8. Выход дифферен1 циальвого усилителя ll через последовательно соединенные ФВЧ 12 и фазовый детектор 13 соединен с выхоцом измерителя 8. Вход опорного сигнала фазового детектора 13 является третьим входом измерителя 8.

В устройстве имеет комбинация градиентного и потенциального зондов, 35 ориентированных взаимопер ендикулярно относительно общего токового элек-трода. При таком расположении электродов и направлении сканирования поверхностная трещина .прежде всего попадает в зону контроля градиентного зонда, н то время как потенциальный зонд отслеживает фоновый уровень на бездефектной поверхности, определяемый величиной электрической проводимости материала. Тем самым образована компактная система из двух зондов, которая имеет малую площадь контроля и зонд потенциального типа контактирует с поверхностью объекта непосредственно вблизи от зонда градиентного типа.

Зонд потенциального типа малочувствителен к трещинам, перпендику55 лярным оси зонда градиентного типа, но позволяет замерить потенциал на участке, непосредственно примыкающем к контролируемому участку.

89

Оптимальные соотношения между г и r2 отвечающие требованию максимальной чунстнительности, определены экспериментально r, = (0,45-0,6) r, . Устройство работает следующнм обр аэом.

Независимый токовый электрод 7 крепится к контролируемой поверхности в любой ее точке по направлению сканирования, но далеко от остальных электродов системы (расстояние зависит от размеров изделий и может достигать 1 м) . Его роль заключается в замыкании линигл тока, идущего от генератора стабильного тока, и с целью снижения уровня помех он заземляется, т,е. выравнивается потенциал <орпуса прибора и контролируемой поверхности изделия. Частоту генератора 1 устанавливают такой, чтобы глубина проникновения поля в материал была минимальна. Поверхностные токи в зоне дефекта следуют по его профилю, В металлах профиль трещины имеет низкую шероховатость,и путь тока увеличивается на величину, которую с достаточной для практики точностью можно считать эквивалентной удвоенной глубине трещины, В углеппастиковых и углеграфитовых композитах шероховатость просриля трещин значительно больше, чем в металлах, поэтому путь, проходимый поверхност-. ными токами по профилю таких трещин, значительно отличается от удноенной глубины трещин, Если частоту колебаний установить такой, что глубина проникновения поля B материалах равна или превышает глубину трещин (диапазон измерения кдторых задается), то материал в зоне контроля можно представить в виде последовательно расположенных слоев (материал-дефект-материал) с различным удельным сопротивлением: р„,. — p „- p,, где р, р удельное сопротивление материала и дефекта; соответственно, причем ((9 и p — const. В этом

1 случае выражение для функции передачи градиентного зонда при пересечении им трещины глубины Ь имеет вид

I(p„+ p ) (1. + 2h)

U (1)

2Я z< где U — напряжение на первом-вто1 ром входах измерителя 8; величины тока генератора 1;

r, — база градиеггтггог о зонда (см.фиг.3);

5 !536

1 — расстояние между электродами 5 и.б, Для зонда потенциального типа, в зоне контроля которого дефект не попадает, функция передачи имеет вид:

Ip

П .е

2Г r

2 (2) 10

Учитывая локальность электрозондового контроля, считаем, что в контролируемом участке поверхности нет анизотропии электропроводности, поэтому в отсутствие дефектов, параметр для обоих зондов равен р, 1

Если 1 = 0,5r, и r,= 0,5rz, то результирующий сигнал на выходе дополнительно введенного в устройство дифференциального усилителя имеет вид

U — U = I p (= — — + — - - ) (3)

h 0 5

f r 2 ii r, 30

Первичный преобразователь 2 перемещают по контролируемой поверхности, осуществляя ее сканирование, Регистратором 9 фиксируем сигнал

U U пропорциональ&rA глубине поверхностных трещин в материале, 35 где U - напряжение на четвертом входе измерителя 8;

à — межэлектродиое расстояние (см,фиг,З).

289 формул а изобретения

Устройство для измерения глубины поверхностных трещин в проводящих . материалах, содержащее генератор стабильного тока, четырехэлектродный кондуктометрический первичный преобразователь, измеритель и регистратор, причем выход генератора соединен с токовыми электродами, а измерительные электроды подключены к первому и второму входам измерителя, выход которого соединен с регистратором, причем третий вход измерителя подсоединен к выходу генератора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения чувствительности и достоверности измерений, измеритель снабжен дополнительным, четвертым входом, электроды первичного преобразователя закреплены на общем основании и сгруппированы в градиентный зонд, в котором один токовый и два измерительных электрода установлены на одной оси, и введен дополнительный измерительный электрод, расположенный на перпендикулярной к оси градиентного зонда линии, проходящей через первый токовый электрод и удаленный от него на расстояние, большее, чем база градиентного зонда, причем дополнительный измерительный электрод подсоединен к четвертому входу измерителя, а Второй токовый электрод выполнен конструктивно независимымм.

1536289 гЛ

Составитель 1О, îðøóíîâ

Техред М: Ходанич Корректор Т.11алец

Редактор О,Спесивых

Заказ 104

Тираж 507

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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