Способ измерения глубины поверхностных трещин

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины поверхностных трещин в электропроводящих объектах. Повышение точности и производительности контроля достигается путем изменения абсолютной и относительной чувствительностей преобразователя за счет второй токовой цепи . Напряжение между потенциальными электродами 4 и 5 зависит от глубины h трещины и соотношения токов I2/11. Ток И создается в первой токовой цепи, образованной источниками 1 тока, токовыми электродами 8 и 9 и участком контролируемого объекта. Ток la создается во второй токовой цепи, образованной источником 2 тока, токовыми электродами 6 и 7 и участком контролируемого объекта . Величина тока (2 регулируется, обеспечивая оптимальные условия измерения . 2 з.п. ф-лы, 3 ил,

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

IsIIs G 01 N 27/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

О

ЬЭ ,М

1 1 иг. (21) 4606298/28 (22) 15.11.88 (46) 07.04,91. Бюл. М 13 (71) Московский институт приборостроения (72) П.Н. Шкатов, А.С. Кутовой и С.В. Мураховский (53) 620. 179. 1(088.8) (56) Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий.: Справочн и к. / П о д ред. В.В. Клюева — M.; Машиностроение, 1986, кн. 2, с. 178, (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТРЕЩИН (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины поверхностных трещин в электропроводящих объектах, Повы„„5g„„1640622 А1 шение точности и производительности контроля достигается путем изменения абсолютной и относительной чувствительностей преобразователя эа счет второй токовой цепи. Напряжение между потенциальными электродами 4 и 5 зависит от глубины h трещины и соотношения токов lz/II. Ток II создается в первой токовой цепи, образованной источниками 1 тока, токовыми электродами 8 и 9 и участком контролируемого объекта. Ток 12 создается во второй токовой цепи, образованной источником 2 тока, токовыми электродами 6 и 7 и участком контролируемого обьекта. Величина тока Iz регулируется, обеспечивая оптимальные условия измерения. 2 з.п. ф-лы. Э ил, 1640622 метру 11, а опорные входы компенсатора 10 соединены с выходами преобразователей

12 и 13 ток — напряжение, Способ реализуют следующим образом.

Предварительно определяют рабочий уровень Up, соответствующий минимальному надежно регистрируемому напряжению.

Величина Ор определяется током, пропускаемым через контролируемый участок, чувст50 вительнастью средств измерения напряжения на выходе электропатенциэльнога преобразователя, уровнем шумов, свя- 55 занным с влиянием электрических контактов между электродами и поверхностью контролируемого объекта. Величина тока, пропускаемого через контакты между

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения глубины поверхностных трещин в электропроводящих объектах.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти и производительности измерения путем изменения абсолютной и относительной чувствительности преобразователя.за счет второй токовой цепи.

На фиг. 1 показана схема устройства 10 для измерения глубины поверхностной трещины, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 — зависимости сигналов

О-Ц> ат соотношения токов 11/Iz и глубины

Оо

h; на фиг. 3 — зависимость Од от

I1/12 и ат К

Устройство содержит источник 1 тока, регулируемый источник 2 тока, злектропотенциальный преобразователь 3, состоя- 20 щий из потенциальных электродов 4 и 5, внутренней пары токовых электродов 6 и 7 и внешней пары токовых электродов 8 и 9, компенсатор 10, цифровой вольтметр 11, преобразователи 12 и 13 ток-напряжение, 25 блок 14 деления, подключенный входами к соответствующим выходам преобразователей 12 и 13 ток — напряжение, цифровой вольтметр 15. Режимы работы задаются с помощью переключателей 16 и 17. Выход 30 источника 1 подключен к токовому электроду 8 через. преобразователь 12 ток — напряжение, а к токовому электроду 9 подключен непосредственно, Выход регулируемого источника 2 тока подключен к токовому элект- 35 роду 6 через преобразователь 13 ток— напряжение, а к токовому электроду 7 непосредственно. Компенсатор 10 подключен входом через переключатель 16 к выходу электропатенциальнага преобразователя 3, 40 образованному потенциальными электродами 4 и 5, и выходом — к цифровому вольттоковыми электродами 6-9, ограничивается опасностью прижогов на поверхности контролируемого объекта, а пороговую чувствительность средств измерений не имеет смысла выбирать больше укаэанного уровня шумов. Точность измерения Up определяет точность измерения глубины п трещины, Рекомендуется выбирать Up таким образом, чтобы относительная погрешность измерения Up была на порядок меньше допускаемой погрешности измерения глубины h трещины. Затем определяют минимальное надежно регистрируемое приращение Un, Величина U< определяется по тем же критериям, что и величина Up, Плавно изменять величину О для определения Оп можно путем увеличения тока Ь во второй токовой цепи, образованной регулируемым источни- ком 2 тока, токовыми электродами 6 и 7 и участком контролируемого объекта. Значения Up u Оп измеряются один раз, фиксируются и используются при последующих измерениях.

После. этого электрапотенциальный преобразователь 3 устанавливается на бездефектном участке контролируемого объекта. Создается ток I > только в первой токовой цепи, образованный источником 1 тока, токовыми электродами 8 и 9 и участком контролируемого объекта. Фиксируется величина Uo> напряжения с помощью вольтметра 11, при этом компенсатор 10 закорачивается, Для удобства наложения разобьем процесс измерения на этапы, считая проведенные операции предварительным этапом.

На первом этапе электропотенциальный преобразователь 3 устанавливается на бездефектнам участке контролируемого объекта, Создается так 1 только в первой токовой цепи, образованной источником 1 тока, токовыми электродами 8 и 9 и участком контролируемого объекта. Величина Uo> йапряжения фиксируется с помощью вольтметра 11, подключаемого непосредственно к потенциальным электродам 4 и 5 через переключатель 16. Сравнивают О01 и Up1, полученные на предварительном этапе, и при выполнении условия О < Up переходят ко второму этапу.

На втором этапе при условии Uo1 < Up c помощью второй токовой цепи, образованной источником 2 тока, токовыми электродами 6 и 7 и участком контролируемого объекта, создают через контролируемый участок ток Iz того же направления, что и ток

lq в первой токовой цепи. Регулируя источник 2 тока, плавно увеличивают ток Uz вплоть да выполнения условия Uo = Up, После этого фиксирун т полученную величину

1640622

20

55 (12 с помощью цифрового вольтметра 15, подключаемого через переключатель 17 к выходу преобразователя 13 ток — напряжение.

На третьем этапе определяют величину

8 = 0 /lz, для чего пропускают ток 12 только по второй токовой цепи и определяют его величину также, как на втором этапе. Величину Uz определяют по показаниям цифрового вольтметра 11, подключаемого к потенциальным электродам 4 и 5 через переключатель 16. В простейшем случае вели. чина R может быть непосредственно установлена в цепи второго опорного канала компенсатора 10, подключаемого к выходу преобразователя 13 ток — напряжение.

Для этого подключается только этот опорный вход компенсатора 10 и напряжение, поступающее на вход цифрового вольтметра 11, компенсируется, В дальнейшем при изменении тока 12 и подключении первого опорного входа компенсатора 10 напряжение на его выходе изменяется по закону О, = U«+ R1z, что потребуется на шестом этапе.

На четвертом этапе получают приращеwe Л0 напряжения, где Л U = U — Uo, Для этого "îìïåíñèðóþò с помощью компенсатора 10 напряжение 0<>, полученное на первом этапе, или напряжение Uo, полученное на втором этапе, Напряжение с потенциальных электродов 4 и 5 подают через ключ 16 и компенсатор 10 на цифровой вольтметр 11 и, регулируя компенсатор 10, добиваются нуля на выходе вольтметра 11. Затем устанавливают электропотенциальный преобразователь 3 на участок с трещиной и определяют приращение Л U на выходе цифрового вольтметра 11.

На пятом этапе сравнивают полученную величину Л0 с полученной на предварительном этапе величиной О, надежно регистрируемого приращения сигнала. При выполнении условия Л0 =0л переходят к восьмому этапу, минуя шестой этап.

На шестом этапе при условии h, U< Up увеличивают ток 1 во второй токовой цепи, одновременно изменяя напряжение U< компенсатора 10 по закону 0к = Up) + Ю2. Фиксируют ток lz при выполнении условия Л0 = О,.

На седьмом этапе с помощью блока 14 деления получают отношение lz/1 токов и фиксируют его с помощью вольтметра 15, подключаемого к выходу блока 14 деления через переключатель 17. При условии, что на первом этапе Uo1 Up и на пятом этапе

AU> 0 седьмой этап не выполняется, поскольку lz/I) = О.

На восьмом этапе по полученному отношению токов 12/I и величине ЛU/О определяют глубину трещины.

При использовании предлагаемого способа повышается производительность контроля, так как отпадает необходимость замены электропотенциального преобразователя. При увеличении тока Iz увеличивается градиент плотности тока по глубине образца и возрастает плотность тока. Это по достигаемому эффекту эквивалентно уменьшению межэлектродного расстояния между электропотенциальным преобразователем с одной парой токовых электродов. В то же время все перечисленные этапы легко автоматизируются на основе применения микро-ЭВ1 1, Кроме того, повышается точность измерения, так как при увеличении градиента плотности тока по толщине образца за счет увеличения отношения lz/1 непрерывно падает относительная чувствительность к глубине h трещины. Относительная чувствительность пропорциональна отноU — L4 шению, где 0 — напряжение на

0о потенциальных электродах 4 и 5 при взаимодействии с трещиной, à Uo — при размещении преобразователя 3 на бездефектном участке. Как видно из фиг. 2, потеря относительной чувствительности тем больше, чем глубже трещина. Это приводит к возрастанию погрешности измерения h, связанному с неизбежной погрешностью измерения U u

0О, Таким образом, с точки зрения относительной чувствительности величина 1 должна быть минимальной. Вместе с тем, как следует из фиг. 3, с уменьшением I> падает абсолютная величина напряжения 0. Аналогично изменяется и величина 0<>. При этом величины Uo и Л 0 = U — О, могут оказаться ниже уровней Up u Un надежно фиксируемых напряжений, Таким образом, величина

lz должна обеспечивать выполнение условий Uo = Up и Л0 = 0>. Однако дальнейшее увеличение lz йриводит только к снижению относительной чувствительности с соответствующим возрастанием погрешности измерения. Измерение h по отношению

U— - 0

0о позволяет отстроиться от влияния удельной электрической проводимости и является предпочтительным. Окончательная интерпретация результата измерения по полученному отношению Iz/lp и отношению

U — 0 производится с помощью характери0о стик. показанных на фиг, 2 и 3.

1640622

Формула изобретения

1 ° Способ измерения глубины поверхностных трещин, заключающийся в том, что с помощью токовых электродов электропотенциального преобразователя пропускают электрический ток I> по бездефектному участку контролируемого объекта и измеряют падение напряжения Uo между потенциальными электродами электропотенциального преобразователя, устанавливают электропотенциальный преобразователь на участок контролируемого объекта с трещиной, измеряют падение напряжения 0 между потенциальными электродами электропотенциального преобразователя, изменяют распределение тока на обоих участках контролируемого объекта до обеспечения требуемой абсолютной и относительной чувствительности преобразователя к трещине и по отношеU — L4

we — г — определяют глубину трещи о ны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерения, распределение тока на обоих участках контролируемого объекта изменяют пропусканием регулируемого по величине тока с помощью дополнительных токоэлектродов., каждый из которых расположен между соответствующими потенциальным и токовым электродами, 2.Способ поп.1, отличающийся тем, что устанавливают рабочий уровень напРяжения Up, соответствующий минимальному надежно регистрируемому сигналу с выхода электропотенциального преобразователя, проводят измерение падения напряжения 0О при отсутствии тока между дополнительными, электродами и при вы5 полнении условия 0о UP переходят к измеpe we падения напряжения О, а при выполнении условия 0О < 0р с помощью дополнительных электродов пропускают ток lz того же направления, что и ток li, 1О плавно увеличивают ток b до выполнения условия Uo = Up., после чего переходят к измерению падения напряжения U, 3. Способ поп.2, отл и ча ющийся тем:то перед измерением падения напря15 жения U пропускают ток 4 между дополнительными электродами, определяют и фиксируют величину сопротивления R =

0 Ь, где Uz — напряжение на выходе электропотенциального преобразователя при

20 пропускании тока lz, устанавливают минимальное надежно регистрируемое приращение Л0 напряжения сигнала электропотенциального преобразователя, размещенного на участке с трещиной, и

25 определяют приращение АU напряжения . из соотношения Л U = U — 0о, сравнивают его с величиной hUA, и при выполнении условия ЖЗ AUn переходят к определению глубины трещины по значениям

ЖЗ/Uo и i1/1, а при условии ЛU< Un плавно увеличивают ток 4, величину ЛU определяют из соотношения Л0 = 0 — (Uo+ Rb) и фиксируют ток lz.

1640622

Фиг.2

1640622 д7

Фиг.3

Составитель И,Кесоян

Техред М, Моргентал

Корректор О.Циплв

Редактор И.Горная

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

Заказ 1015 Тираж 406 Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета rio изобретениям и отйрытиям при ГКНТ СССР

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