Вихретоковый способ контроля и устройство для его осуществления

 

Изобрзтение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии сварных соединений. Цель - повышение информативности при контроле качества сварных соединений за счет послойного измерения распределения удельной электрической проводимости о путем выбора закона изменения частот и дополнительного измерения электрошумов сигналов. Ряд фиксированных частот выбирают по закону следования чисел 12, 22, З2... и задают с помощью программно-управляемого генератора 1 качающейся частоты. Измеряют с помощью канала 3 измерения амплитуды выходные сигналы вихретокового преобразователя 2. За счет применения линии 4 задержки и сумматора 5 получают разность напряжений на смежных частотах. Дополнительно фиксируют минимальное напряжение сумматора 5, пропорциональное Omin, и напряжение на выходе электронного ключа 7, пропорциональное среднему значению в контролируемом объеме. По совокупности полученных значений сигналов судят о качестве сварного соединения. 2 с.п. ф-лы, 5 ил.

С0103 COBE ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si>s G 01 К 27/90

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИф :

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752021/28 (22) 23,10.90

;чб),07,12,92, Бюл. М 45

i71) Научно-технический кооператив "Интро (72) Е.Н.Дерун и А.П.Смоляков (5б)1. Авторское свидетельство СССР N

735987, кл. G 01 и 27/90, 1980.

2. Фастрицкий В.С., Рыбалкин Е.П. и

Фишкин П,LU. Прибор для контроля качества точечной сварки алюминиевых сплавов.

Методы и приборы автоматического контроля. Рига; РПИ, 1975, вып.13. с.18 — 24, l (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО .)СУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии сварных соединений.

Цель — повышение информативности при контроле качества, варных соединений за

„„. рЦ,„, 1779990 А1 счет послойного измерения распределения удельной электрической проводимости а путем выбора закона изменения частот и дополнительного измерения злектрошумов сигналов. Ряд фиксированных частот выбирают по закону следования чисел 12, 2, 3 ... и задают с помощью программно-управляе- . мого генератора 1 качающейся частоты. Измеряют с помощью канала 3 измерения амплитуды выходные сигналы вихретокового преобразователя 2. За счет применения линии 4 задержки и сумматора 5 получают разность напряжений на смежных частотах.

Дополнительно фиксируют минимальное напряжение сумматора 5, пропорциональное Gml>, и напряжение на выходе электронного ключа 7, пропорциональное среднему значению в контролируемом объеме. По совокупности полученных значений сигналов судят о качестве сварного соединения. 2 с.п. ф-лы, 5 ил, 1779990

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества сварных соединений.

Известен вихретоковый способ контроля, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя (ВТП) в зоне контроля возбуждают вихревые токи постоянной частоты, измеряют выходной сигнал ВТП, пропорциональный интегральному значению удельной электрической проводимости зоны контроля, по которому судят о качестве зоны контроля.

Известно устройство контроля сварных соединений, выбранное за прототип устройства, реализующее способ и содержащее последовательно соединенные генератор гармонического напряжения высокой частоты, ВТП и канал измерения амплитуды (2).

Недостатками известного способа и устройства его осуществления является низкая информативность о качественных и дефектных сварных соединениях. Это обусловлено тем, что разным по качеству сварным соединениям может соответствовать одно и то же интегральное значение удельной электрической проводимости зоны сварки.

Известен вихретоковый способ контроля, выбранный за прототип способа, заключающийся в том, что с помощью ВТП в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют их частоту, измеряют выходные сигналы ВТП при ряде фиксированных частот, определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качества контролируемого участка (1).

Известно устройство контроля сварных соединений, реализующее способ и содержащее последовательно соединенные генератор гармонического напряжения качающейся частоты, ВТП, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, подключенный своими входами к выходам канала измерения амплитуды и линии задержки.

Недостатком известного способа и устройства его осуществления является низкая информативность о качественных и дефектных сварных соединениях. Это обусловлено тем, что разным по качеству сварным соединениям может соответствовать одно и то же значение разности сигналов на смежных частотах.

Цель изобретения — повышение информативности при контроле качества сварных соединений, Поставленная цель достигается благодаря тому, что согласно вихретоковому спо10

20

30

50 собу контроля, заключающемуся в том, что с помощью вихретокового преобразователя в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют йх частоту, измеряют выходные сиг- . налы вихретокового преобразователя при ряде фиксированных частот, определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качества контролируемого участка, ряд фиксированных частот выбирают по закону следования чисел 1, 2, 3,...; дополнительно определяют интег2 ральное минимальное значения удельной электрической проводимости аппо среднему и минимальному значениям измеренных сигналов и в совокупности с послойными значениями ol, полученными по разности сигналов на смежных частотах, судят о качестве контролируемого объекта.

Устройство для вихретокового контроля сварных соединений, содержащее последовательно соединенные генератор напряжения качающейся частоты,. выхретоковый преобразователь, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, подключенный своими входами к выходам канала измерения амплитуды и линии задержки, снабжено электронным ключом, подключенным своим входом к каналу измерения амплитуды, частотомером, подключенным входом к выходу генератора качающейся частоты, а выходом к управляемому входу электронного ключа, блоками пороговых элементом и блоком логических элементов

И, подключенных входами к выходам сумматора и электронного ключа через соответствующие блоки пороговых элементов, а генератор качающейся частоты выполнен программно-управляемым.

На фиг.1 приведена блок-схема вихретокового устройства контроля сварных соединений; на фиr.2 — 5 — зависимости послойного изменения удельной электрической проводимости 0 по глубине д сварного соединения для нормального (качественного) сварного соединения — фиг;2; для соединения с заниженным размером литой эоны (частичный непровар) — фиг.3; для соединения с дефектом типа "нарушение сплошности литой зоны" (трещина) — фиг.4; для соединения с дефектом типа "слипание" (полный непровар) — фиг.5.

Устройство для вихретокового контроля сварных соединений содержит последова5 тельно соединенные программно-управляемый генератор 1 качающейся частоты, ВТП

2, канал 3 измерения амплитуды, линию за. держки 4 и сумматор 5, подключенный своими входами к выходам канала 3 измерения

1779990 амплитуды и линии задержки 4, электронный ключ 7, подключенный своим входом к каналу 3 измерения амплитуды, частотомер

6, подключенный входом к выходу генерато.ра 1 качающейся ч"..çòoòû, а выходом — к управляемому входу лектронного ключа 7, блоки пороговых элементов 8 и 9 и блок логических элементов И 10, подключенных входами к выходам сумматора 5 и электронного ключа 7 через соответствующие блоки пороговых элементов 8 и 9, Устройство работает следующим образом.

ВТП 2 устанавливают над участком контролируемого изделия со сваркой. Так как преобразователь 2 питается током переменной частоты от программно-управляемого генератора 1 качающейся частоты, то электромагнитное поле преобразователя 2 проникает в металл контролируемого изделия на разную глубину в зависимости от текущего значения частоты тока генератора

1, Для известного значения частоты f питающего тока глубина д проникновения поля в металл рассчитывается по формуле: где,и, 0 — магнитная проницаемость и удельная электрическая проводимость объекта контроля.

Из выражения следует, что если частота

fi питающего тока будет м:: яться согласно закону следования чисел, 1, 2, 32,..., то глубина д проникновения поля в металл будет изменяться по закону д,, (n - 1)д, (и2) д, (n - 3) д,..., где n — число слоев толщиной д, на глубину которых проникает поле в металл при частоте f> ïèòàþùåãî тока. Отсюда, если запрограммировать генератор 1 на качание частоты по закону f, fg = f/22„...fn

f/n2, то выходное напряжение ВТП 2 будет содержать информацию о величине о (при контроле немагнитных изделий) вначале в слое толщиной д, а затем в слоях толщиной

2д, Зд и т.д. в зависимости т текущего значения частоты генератора 1, Применение в устройстве линии 4 задержки и сумматора 5 позволяет получить на вь|ходе последнего напряжение, равное разности выходных напряжений ВТП 2 на смежныхчастотах. Это напряжение пропорционально распределению o j по слоям сварного соединения одинаковой толщины и вследствие непрерывного качания частоты меняется в функции времени. В определенный момент времени выходное напряжение сумматора 5 достигнет минимального значения, что соответствует

am > слоя сварного соединения (см. фиг.2—

5). В то же время напряжение на выходе электронного ключа 7 пропорционально интегральному значению с „, удельной электрической проводимости сварного соединения, т.к. частотомер 6 вырабатывает сигнал на такой частоте, на которой обеспечивается проникновение электромагнитного поля ВТП 2 до центра литой эоны

10 сварного соединения, Этот сигнал открывает электронный ключ 7. В результате этого на выход ключа 7 поступает напряжение, содержащее информацию об винт сварного соединения. танутся в состоянии "0", т.к, их пороги срабатывания меньше, чем порог первого элемента. На выходе блока 8 образуется цифровой код А = 100. Аналогично на выхо55 де блока 9 образуется код B> = 100, т,к. сработает только элемент настроенный на порог о нт, остальные останутся в состоянии "0", поскольку их пороги ниже порога

Для проведения контроля качества сварки одновременно по двум значениям min и сЪ т сварного соединения служат блоки пороговых элементов 8 и 9, а также логи20 ческих элементов И 10. Число пороговых элементов выбирается равным числу значений clml и 0 на, характеризующих разные виды качества сварки. Тогда, исходя из графиков на фиг.2 — 5, блок пороговых элемен25 тов 8 должен состоять из 3 элементов, т.к. из графиков следует, что качественное сварное соединение и соединение с заниженным размером литой зоны имеют одно и то же значение om n.. Блок пороговых элемен30 тов 9 должен также содержать 3 элемента, т.к. качественное сварное соединение и соединение с наличием трещины характеризуются одним и тем же значением о нт. Число логических элементов И выбирается равным числу разных видов качества сварки (качественное соединение, соединение с заниженным размером литой зоны, соединение с дефектом "слипание" и т.д.), подлежащих выявлению. Тогда блок 10 логических элементов И должен содержать 4 элемента, каждому из которых поставлен в однозначное соответствие один вид качества сварки.

Работа блоков 8, 9, 10 по выявлению качества сварки соединений, данные о которых приведены на фиг.2 — 5, происходит следующим образом. При контроле сварного соединения с дефектом "слипание" пороговый элемент блока 8, настроенный на порог(г1 min, перебросится из состояния "0" в состояние "1". Остальные элементы блока

8, настроенные на пороги о2min è %min oc1779990 первого элемента. В блоке 10 из состояния

"Т в состояние "1" переключится элемент

:", закон функционирования которого опи .ы.заетсл выражением F1 - А1 1 В1 = 100100. рабатывание этого элемента свидетельст:.,ет о наличии в контролируемом сварном

;<.единении дефекта типа "слипание".

При контроле качественного сварного соедлнения на выходе блока 8 образуется код А2, = 110, т.к. сработают элементы, на-.;. РОЕННЫЕ На ПОРОГИ Ф min И 02 min ПОСКОЛЬПОРОГ 01mln ВЫШЕ fl0pOfa 02mln. На

: .ходе блока 9 образуется код В2-111, т.к. сработают элементы, настроенные на пороги

01инт. 02инт 03инт ПОСКОЛЬКУ ПОРОГИ

01 инт и 03 инт выше nopora Щ инт, В блоке 10 сработает элемент И, функционирующий согласно выражению: Р2- А2 " Bz = 110111.

При контроле сварного соединения с заниженным размером литой зоны на выходе блока 8 образуется код Аз = Az, т.к. это соединение имеет равное с качественным

СОЕДИНЕНИЕМ ЗНаЧЕНИЕ Ozmln На ВЫХОДЕ блока 9 образуется код Вз = 101. Тогда F3А3 В3 = 110101, ОтсюДа виДНО, что F3 Отличается от Fz, следовательно, несмотря на то, что качественное сварное соединение и соедине .гие с заниженным размером литой эоны характеризуется одним и тем же энаЧЕНИЕМ 02 min, ВОЗМОЖНО РаСПОЗНаеаНИЕ ВИда качества сварки, Аналогично для сое;:-,ы."-;ений качественных и с наличием тре,ч,ы, характеризующихся одним и тем ж.= ЗпаЧЕНИЕМ 02 „„т, ВОЗМОЖНО РаСПОЗНаВаи.".",: ";ида качества сварки одновременно по д,, значенллм у„, и аин сварного соеди е лил, Таким образом, повышается информа<ивность контроля. что позволяет исключи;ь пропуск брака при контроле. сварных соединений.

Формула изобретения

1. Вихретоковый способ контроля, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют их частоту, измеряют выходные сигналы вихретокового преобразователя при ряде

5 фиксированных частот, определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качества контролируемого участка, отличающийся тем, что, с

10 целью повышения информативности при контроле качества сварных соединений за счет послойного измерения распределения удельной электрической проводимости 0; ряд фиксированных частот выбирают по за15 кону следования чисел 1, 2, 3,..., дополнии 2 2 тельно определяют интегральное и минимальное значения удельное электрической проводимости апо среднему и минимальному значениям измеренных сигналов

20 и в совокупности с послойными значениями с, полученными по разности сигналов на смежных частотах, судят о качестве контролируемого объекта.

2. Устройство длл ви><ретокового конт25 ролл сварных соединений, содержащее последовательно соединенные генератор напряжения качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, 30 подключенный своими входами к выходам канала измерения амплитуды и линии задержки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено электронным ключом, подключенным своим входом к каналу измерения

З5 амплитуды, частотомером, подключенным входом к выходу генератора качающейся частоты, а выходом — к управляемому входу электронного ключа, блоками пороговых элементов и блоком логических элементов

40 И, подключенных входами к выходам сумматора и электронного ключа через соответствующие блоки пороговых элементов, а генератор качающейся частоты выполнен программно управляемым.

1779990

Составитель Е.Дерун

Теехред М,Моргентал

Корректор M.ÌàêñèìèU.èHåö

Редактор В.Кузнецова

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

Заказ 4432 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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