Способ вихретокового контроля изделий и вихретоковый преобразователь для его осуществления

 

Изобретение относится к вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано при идентификации дефектов посредством их визуализации. Цель изобретения - повышение точности контроля. Путем последовательного возбуждения вихревых токов в протяженных секционированных катушках и подключения в измерительную цепь других протяженных секционированных катушек, сдвинутых относительно первых на 90°, достигается локальность контроля. Для исключения влияния анизотропии чувствительности, имеющей место при использовании систем протяженных катушек, предлагается проводить два измерения, причем второе измерение проводится, когда возбуждающая и измерительная катушки поменялись местом включения, а результаты двух таких измерений суммируются геометрически. Для осуществления перекоммутаций возбуждающих и измерительных катушек вихретокового преобразователя предлагается ввести в него четыре аналоговых коммутатора. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ COBETCKViX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

158О739 Al (5ц5 G 01 N 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4353808/25-28 (22) 04.01.88 (46) 15,08.90. Бюл, М 30 (71) Московский энергетический институт (72) В.B. Сухоруков, Ю,М. Улитин и С.А. Филист (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1296223, кл. G 01 N 27/90, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N 1296923, кл. G 01 N 27/90, 1986. (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ И ВИХРЕТОКОВЬ(Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относйтся к вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано при идентификации дефектов посредством их визуализации. Цель изобретения —. повыИзобретение относится к вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано при электрическом сканировании электропроводящих изделий электромагнитным полем.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет исключения анизотропии чувствительности к дефектам, имеющим произвольное направление.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для осуществления предлагаемого способа, в составе которого работает вихретоковый прербразователь; на фиг. 2 — принципиальная схема статического состояния вихретокового преобразователя (а) и диаграмма направленности (б) при согласном включении возбуждающих катушек матрицы в линейках; на фиг. 3 — приншение точности контроля. Путем последовательного возбуждения вихревых токов в протяженных секционирован ных катушках и подключения в измерительную цепь других протяженных секционированных катушек, сдвинутых относительно первых на

900, достигается локальность контроля, Для исключения влияния анизотропии чувствительности, имеющей место при использовании систем протяженных катушек, предлагается проводить два измерения, причем второе измерение проводится, когда возбуждающая и измерительная катушки поменялись местом включения, а результаты двух таких измерений суммируются геометрически. Для осуществления перекоммутаций возбуждающих и измерительных катушек вихретокового преобразователя предлагается ввести в него четыре аналоговых коммутатора. 2 с,п. ф-лы, 4 ил, ципиальная схема статического состояния вихретокового преобразователя; на фиг, 4— диаграмма направленности статического состояния вихретокового преобразователя при встречном включении возбуждающих катушек матрицы в линейках.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1, состоящий из линеек 2 плоских индуктивных катушек, протяженных в продольном направлении, линеек 3 плоских и ндуктивн ых катушек, протяженных в поперечном направлении, демультиплексора (мультиплексора) 4, мультиплексируемые входы которого подключены к линейкам 2 индуктивных катушек, протяженных в продольном направлении, мультиплексора (демультиплексора) 5, мультиплексируемые входы

1585739 .—

10

20

25 имеем значительную "мертвую зону" вблизи которого подключены к линейкам 3 индуктивных катушек, протяженны л в поперечном направлении, блока 6 коммутаторов, содержащего четыре аналоговых коммутатора К1, К2, КЗ и К4, вход К1 соединен с входом К2 и подключен к выходу мультиплексора (демультиплексора) 5, вход КЗ соединен с входом К4 и подключен к входу демультиплексора (мультиплексора) 4 и усилителя 7, вход которого подключен к выходам коммутаторов К1 и К4, генератор 8 переменного тока, выход которого подключен к выходам коммутаторов К2 и КЗ, блок 9 обработки информации, вход которого подключен к выходу усилителя, и блок 10 управления, первый вход которого подключен ко второму входу блока обработки информации, а второй, третий и четвертый выходы подключены соответственно к входам управления демультиплексора (мультиплексора) 4, мультиплексора (демультиплексора) 5 и блока 6 коммутаторов.

Устройство работает следующим образом.

Пусть блок 10 управления выдает такой сигнал "Упр.3", что коммутаторы блока 6 находятся в состоянии, показанном на фиг, 1. Тогда блок 4 работает как демультиплексор, а блок 5 — как мультиплексор. Реализовать такой режим возможно, если в качестве элементной базы, на которой выполнены блоки 4, 5 и 6, использовать симметричные структуры, например

КМОП-ключи (микросхемы серии К561, Е564, К765). При фиксированном состоянии блоков 4 и 5 одна иэ линеек 2 подключена к генератору 8 тока, а одна из линеек 3 подключена к входу усилителя 7. Так как в каждой из линеек 2 и 3 индуктивно связаны только две катушки, то информативный параметр, поступающий на вход блока 9 и функционально связанный с величиной вторичного электромагнитного поля, несет информацию только об участке иэделия, находящегося под индуктивно связанными катушками. Переключая состояния блоков 4 и 5 посредством сигналов "Упр.1" и."Упр.2" можно перебрать все комбинации индуктивных связей между катушками линеек 3 и

2 и тем самым осуществить электрическое скандирование участка изделия, находящегося под/над ними.

На фиг. 2а изображена принципиальная схема статического состояния вихретокового преобразователя 1 при согласном включении катушек в линейках 2, Диаграмма направленности в этом случае показана на фиг, 2б. Через а1 обозначен шаг катушек в линейках. Изменение вносимого напряже30

55 ния, вызванное дефектом (Л0вн), нормировано по своей максимальной величине. Как видно из фиг, 2б чувствительность к дефектам протяженным вдоль оси X и протяженным вдоль оси Y неодинакова. Это обьясняется тем, что магнитное поле, дислоцирующееся в зоне катушки, возбуждает вихревые токи, вектор плотности которых для каждой катушки совпадает с вектором плотности вихревых токов возбуждаемых магнитным полем, дислоцируемым вне зоны катушки, вдоль оси Х и направлен встречно вектору плотности вихревых токов, возбуждаемых магнитным полем, дислоцируемым вне зоны катушки, вдоль оси У, Это приводит к снижению чувствительности вдоль оси У.

На фиг. 3 изображена принципиальная схема статического состояния вихретокового преобразователя 1 при встречном включении катушек в линейках 2. В этом случае максимальное изменение вносимого напряжения, вызванного дефектом М, одинаково вдоль обеих осей. Однако вдоль оси X мы полуцелых координат, что объясняется тем, что индукция магнитного поля, лежащего вне зоны катушки, направлено встречно индукции магнитного поля соседней катушки, лежащего вне ее зоны. Так как катушки идентичны, то в точках полуцелых координат индукция магнитного поля близка к нулю, следовательно, чувствительность в этих точках также низка.

Таким образом, мы имеем дело с анизотропной чувствительностью, которая не может быть устранена путем вариаций способа включения катушек в линейках. Это приводит к трудности классификации дефектов, ориентация которых относительно возбуждаюгцей индуктивной катушки априорна неизвестна, Чтобы добиться инвариантности чувствительности необходимо развернуть возбуждающую систему на 90 и просуммировать получение отсчеты с предыдущими. Так как чувствительность пропорциональна проекциям вектора плотности тока на поперечную ось дефекта, то суммирование целесообразно вести геометрическое. Поворот возбуждающей системы осуществляют электрическим методом. Для этого не меняя состояние блоков 4 и 5 переключают состояние блока 6, в результате чего выход генератора 8 подключается к блоку 5, а вход усилителя 7 — к блоку

4, Дополнительных переключений в блоках

4 и 5 не требуется, так как они выполнены на КМОП-ключах. Полученный отсчет геоФ метрически суммируется с отсчетом, полученным в предыдущем измерении, а затем процесс сканирования продолжают по вышеописан ному ал го ритму.

Формула изобретения

1, Сйособ вихретокового контроля изделий, заключающийся в том, что контролируемый участок изделия сканируют электромагнитным полем путем последовательного и синхронного подключения расположенных вблизи контролируемого изделия первых параллельных линеек последовательно соединенных плоских индуктивных катушек к генератору переменного тока и аналогичных вторых параллельных линеек, перпендикулярных первым линейкам и расположенных в одной плоскости с ними, к входу измерительного тракта, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, осуществляют повторное сканирование того же участка изделия, при котором последовательно и синхронно первые линейки катушек подключают к входу измерительного тракта, а вторые — к выходу генератора переменного тока, и определяют матрицу отсчетов информативных параметров контроля, каждый элемент которой равен геометрической сумме соответствующих элементов матриц, полученных при первом и втором сканировании, по которой onpe;,еляют нал .ч,е дефектов в изделии.

2. Вихретсковый преобра-ователь для осуществления вихретокового контроля

5 изделий, содержащий матрицу чувствительных элементов, мультиплексор, демультиплексор и широкополюсный усилитель, матрица чувствительных элементов выполнена в виде двух эластичных подложек с

10 нанесенными на них пленками катушек индуктивности, катушки первой подложки со единены в каждой строке матрицы последовательно и вход каждой строки подключен к соответствующему выходу демуль15 типлексора, катушки второй подложки соединены в каждом столбце матрицы последовательно и выход каждого столбца подключен к соответствующим входам мультиплексора, отличающийся тем, 20 что, с целью повышения точности контроля, он снабжен четырьмя аналоговыми коммутаторами, выход первого коммутатора соединен с выходом четвертого коммутатора и входом широкополосного усилителя, вход

25 первого коммутатора — с входом второго коммутатора и выходом мультиплексора, выход второго коммутатора соединен с выходом третьего коммутатора, а вход третьего коммутатора соединен с входом

30 четвертого коммутатора и подключен к sxoду демультиплексора.

1 5857

05 10 f5 2

Р5 1 1 5

Ф lJP. 2

У

Э Э ° 595739

Составитель И.Рекунова

Техред Ы,Ыоргентал Корректор О. Кравцова

Редактор А.Ревин

Заказ 2324 Тираж 512 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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