Способ вихретокового контроля

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано длявихретоковой дефектоскопии. Цель изобретения - шение точности контроля за счет оптимизации режима контроля вихретоковым преобразователем, включенным в импульсно-управляемый автогенератор. Длительность включения последнего выбирают в зависимости от зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием , 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

)s G 01 N 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ V (л

)Ю

|Ьс)

00 (21) 4850793/28 (22) 18.07.90 (46) 15.09.92. Бюл. ¹ 34 (71) Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей (72) А.П. Алексеев (56) Авторское свидетельство СССР № 1486907, кл. G 01 N 27/90, 1988.

Авторское свидетельство СССР № 1538111, кл. G 01 N 27/90, 1988 (прототип), (54) СПОСОБ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для проверки качества изделий из металла с отстройкой от мешающего действия зазора между вихретоковым преобразователем (ВТП) и объектом контроля (ОК).

Известен автогенераторный способ вихретокового контроля материалов и изделий, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь включают в колебательный контур автогенератора, обеспечивают режим прерывистой генерации, устанавливают преобразователь в зоне контроля и регистрируют изменение параметров затухающих колебаний, по которым судят о качестве объекта контроля. Режим прерывистой генерации обеспечивают заданием недовозбужденнога режима работы автогенератора и его последующим возбуждением периодически повторяющимися импульсами, период повторения которых превышает время затухания собственных колебаний, а регистрацию изменений пара. Ж 1762218 А1 (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для вихретоковой дефектоскопии, Цель изобретения — повышение точности контроля за счет оптимизации режима контроля вихретоковым преобразователем, включенным в импульсно-управляемый автогенератор, Длительность включения последнего выбирают в зависимости от зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием, 3 ил, метров затухающих колебаний производят с задержкой на и периодов этих колебаний по отношению к моменту окончания импульсов возбуждения.

Недостатком способа является то, что он не предусматривает проведение операций, направленных на подавление мешающих факторов (например, зазора), что снижает надежность результатов контроля.

Наиболее близким является способ вихретокового контроля, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в задающий контур автогенератора, импульсно управляемого по цепи питания, вводят во взаимодействие с контролируемым изделием, запоминают выходные сигналы этого преобразователя, при изменении зазора между ним и контролируемым изделием, при определенной длительности включения автогенератора, а затем сравнивают указанные выходные сигналы, с сигналами полученными.от других объектов

1762218 и по результатам сравнения определяют соответствие их заданным параметрам, Недостатком этого способа является невысокая точность контроля, Целью изобретения является повыше- 5 ние точности контроля, увеличение вероятности обнаружения дефектов, Поставленная цель достигается тем, что в способе вихретокового контроля, заключающемся в том, что вихретоковый преоб- 10 разователь, включенный в задающий контур автогенератора импульсно управляемого по цепи питания, вводят во взаимодействие с контролируемым изделием, запоминают выходные сигналы этого пре- 15 образователя при изменении зазора между ним и контролируемым изделием, при определенной длительности включения автогенератора, а затем, сравнивают указанные выходные сигналы с сигналами полученны- 20 ми от других объектов и по результатам сравнения определяют соответствие их заданным параметрам, дополнительно измеряют длительности включения автогенератора и выбирают такую из них, 25 которая обеспечивает максимальную чувствительность к дефектам в контролируемом изделии при заданном зазоре между ним и указанным преобразователем, Указанный способ вихретокового конт- 30 роля можно осуществить с помощью вихретокового дефектоскопа, содержащего измерительный канал, состоящий из последовательно соединенных измерительного вихретокового преобразователя, измери- 35 тельного автогенератора и преобразователя делитель-код, вспомогательный канал, состоящий из последовательно соединенных вспомогательного вихретокового преобразователя, вспомогательного 40 автогенератора и преобразователя частотакод, цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен ко второму входу измерительного автогенератора, Вихретоковый дефектоскоп работает в режимах 45

"Обучение" и "Контроль".

Для реализации способа вихретокового контроля дефектоскоп включают в режим

"Обучение", задают требующуюся чувствительность дефектоскопа, устанавливают 50 блок накладных вихретоковых преобразователей, состоящих из измерительного и вспомогательного вихретоковых преобразователей, на бездефектный участок контролируемого изделия снекоторым зазором,,55 при помощи вспомогательного канал, содержащего вспомогательный вихретоковый преобразователь, измеряют зазор и фиксируют его в запоминающем устройстве, меняя ампитуду импульса питания измерительного автогенератора, варьируют длительность переходного процесса до тех пор, пока не будет получена заданная чувствительность дефектоскопа, фиксируют в запоминающем устройстве полученное значение амплитуды импульса питания измерительного автогенератора, аналогично проводят w1 изменений и синхронных измерений зазора, определяют при каждом значении зазора амплитуду импульса,питания измерительного автогенератора, соответствующую значению заданной чувствительности, фиксируют в запоминающем устройстве эти напряжения и соответствующие им значения зазоров, находят уравнение регрессии, которое связывает амплитуду импульса питания у измерительного автогенератора с соответствующими им зазорами, затем переводят дефектоскоп в режим "Контроль", устанавливают блок накладных вихретоковых преобразователей на контролируемый участок, измеряют с помощью вспомогательного канала зазор, по уравнению регрессии находят требующуюся амплитуду импульса питания измерительного автогенератора, измеряют с помощью измерительного канала длительность переходного процесса измерительного автогенератора при вычисленном значении амплитуды импульса питания измерительного автогенератора, а по величине длительности производят разбраковку изделий, На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — экспериментально полученная зависимость напряжения питания измерительного автогенератора (ИАГ) от зазора при условии постоянства длительности переходного процесса (чувствительности вихре. токового дефектоскопа); на фиг. 3— принципиальная схема автогенератора.

Устройство состоит из последовательнс включенных измерительного ВТП 1, измерительного автогенератора 2, преобразова теля 3 длительность-код (перечисленны блоки входят в измерительный канал 4); по следовательно соединенных вспомогатель ного ВТП 5, вспомогательноп автогенератора 6, преобразователя 7 часто та-код (последние три блока входят во вспо могательн ый канал 8); цифроаналоговог< преобразователя 9, выход которого подклю чен ко второму входу измерительного авто генератора 2; 3ВМ 10, первый вход которо подключен к выходу преобразователя 3 дли тельность-код, второй вход — к выходу пре образователя 7 частота-код, первый выходк управляющему входу вспомогательног(1762218

15

20 автогенератора 6, второй выход — к управляющему входу измерительного автогенератора (АГ) 2, третий выход — к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП)

9, четвертый выход — параллельно ко вторым входам преобразователей 3 и 7.

Измерительный автогенератор 2 построен на двух полевых транзисторах 11 и

12, конденсаторе 13 и ключе 14.

Рассмотрим назначение отдельных блоков.

Измерительный и вспомогательный вихретоковый преобразователи 1 и 5 служат для возбуждения вихревых токов в контролируемом изделии и преобразования параметров контроля в электрические сигналы.

Электромагнитная энергия в ВТП 1, 5 подается благодаря работе измерительного и вспомогательного автогенераторов 2 и 6.

Рабочая частота вспомогательного автогенератора 6 (ВАГ) выбирается максимально высокой, что значительно ослабляет чувст.вительность вспомогательного канала к изменениям удельной электрической проводимости объекта контроля (ОК), Блок 3 служит для преобразования времени нарастания высокочастотных колебаний ИАГ 2 (время переходного процесса) в двоичный код, Блок 7 выполняет функцию измерения частоты колебаний ВАГ 6, причем выходная информация также формируется в двоичном коде. Цифроаналоговый преобразователь 9 предназначен для изменения амплитуды импульса питания ИАГ 2 в соответствии с двоичным кодом, подаваемым на его вход.

ЭВМ 10 служит для формирования управляющих сигналов, включающих периодически измерительный и вспомогательный АГ, сброса (возвращения в исходное состояние) преобразователя 3 длительность-код и преобразователя 7 частота-код, считывания информации, получаемой преобразователями

3 и 7, расчета уравнения регрессии, формирования кода NU, управляющего работой

ЦАП 9, переключения дефектоскопа из режима "Обучение" в режим "Контроль".

Основная идея заявляемого технического решения заключается в следующем.

Для увеличения скорости настройки ВД и повышения надежности работы "Обучение" следует производить при минимальном числе измерений, а всю интересующую зависимость сигналов от мешающих факторов реконструировать с помощью приемов, разработанных в теории регрессионного анализа. В пределе число измерений при обучении может быть сокращено до двух, но для этого следует использовать специальные методы аппроксимации.

Способ реализуется следующим образом, Измерительный ВТП 1 ключают в колебательный контур измерительного АГ 2, периодически подают на ИАГ 2 импульсное питание. Амплитуда питающего напряжения выбирается такой, чтобы ИАГ 2 обладал высокой чувствительностью, что имеет место в режиме, близком к срыву колебаний, Устанавливают ВТП 1 в зоне контроля, С клавиатуры Э В М 10 подают команду с включении дефектоскопа в режим "Обучение".

По запросу ЭВМ вводят в ЭВМ значения желаемой чувствительности Nvyecte, которая вы ражается длительностью переходного процесса. Экспериментально установлено, что с увеличением длительности переходного процесса возрастает чувствительность

ВД. При этом малым приращениям вносимых в цепь ВТП 1 параметрам соответствуют большие приращения длительности переходного процесса. Таким образом, отвечая на запрос ЭВМ, какую длительность установить, регулируют чувствительность

ВД. По команде ЭВМ 10 включают вспомогательный АГ 6 и замеряют частоту этого автогенератора. При этом измерительный 1 и вспомогательный 5 ВТП находятся на контролируемом изделии, Обмотки этих преобразователей выполнены коаксиально и расположены в одной плоскости, поэтому зазоры для этих преобразователей одинаковы.

Измеренная частота ВАГ 6 позволяет найти зазор h>, значения которого фиксируют в ОЗУ, Далее, меняя амплитуду импульса питания ИАГ 2, изменяют длительность переходного процесса до тех пор, пока не будет получена заданная вначале чувствительность N <»c». Регулировка осуществляется путем сравнения в ЭВМ кода заданной чувствительности Ne с кодом N.; получаемым на выходе блока 3, и соответствующим изменением кода Ng, который управляет работой ЦАП 9. Эта обратная связь работает таким образом, чтобы в итоге было обеспечено соотношение N=Nqyecye., т.е, выставлена заданная чувствительность. Код Nu характеризует амплитуду импульса питания ИАГ 2, т.к. выходное напряжение ЦАП рассчитывается по формуле U=Uon Nu/Nmax где Uon — опорное напряжение; Nmax максимальное значение кода

ЦАП. Так как 0оп/Nmax=coAst, то U=kN<, т,е. напряжение питания ИАГ 2 полностью характеризуется кодом N<, В ОЗУ запоминается значение М„1 при зазоре h1, значение которого полностью характеризуется кодом

1762218

Nf, Затем изменяют значение зазора и при hz находят Nfz и код Nlnz при которОм длительность N =Ичувств. Значения Nfz u

N

Таким образом, после п-кратного изменения зазора в памяти ЭВМ хранится таблица, связывающая значения зазора и оптимального напряжения питания.

При помощи известных методов полученную табличную зависимость можно представить в виде аналитической функции, например, в виде полинома U=ao+a1h+aZh .

В памяти ЭВМ достаточно хранить коэффициенты ао, а1 и az, а необходимые значения питающего напряжения рассчитывать по известному значению зазора.

Далее с пульта ЭВМ 10 дефектоскоп переводят в режим "Контроль". Устаíавливают блок накладных ВТП 1,5 на контролируемый участок изделия. По команде ЭВМ

10 включается ВАГ 6, в преобразователе 7 происходит измерение частоты колебаний вспомогательного автогенератора 6. По найденому значению зазора h(Nf) с помощью уравнения регрессии в ЭВМ рассчитывается напряжение питания, которое обеспечивает заданную чувствительность

Гччувств. ПрИ ПОМОЩИ ЦАП 9 ВЫЧИСЛЕННОЕ значение N< преобразуется в напряжение, которое выводит ИАГ 2 в оптимальный (заданный) режим работы, Затем измеряют длительность переходного процесса N-, при вычисленном значении N<, сравнивают N с пороговым значением Nnop. на основании чего делается

5 заключение о доброкачественности изделия. Сравнение перечисленных величин (также, как изменение напряжения питания

ИАГ) осуществляется программным путем, 10 Формула изобретения

Способ вихретокового контроля, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в задающий контур автогенератора импульсно управляемого по

15 цепи питания вводят во взаимодействие с контролируемым изделием, запоминают выходные сигналы этого преобразователя при изменении зазора между ним и контролируемым изделием при определенной дли20 тельности включения автогенератора, а затем сравнивают указанные выходные сигналы с сигналами, полученными от других объектов, и по результатам сравнения определяют соответствие их заданным парамет25 рам, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют длительности включения автогенератора и выбирают такую из них, которая обеспечивает максимальную чувствительность к де30 фектам в контролируемом изделии при заданном зазоре между ним и указанным преобразователем.

1762218

h же

Составитель А. Алексеев

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор Т. Раевская

Редактор

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

Заказ 3256 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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