Устройство для вихретокового контроля поверхностных слоев металлических изделий

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано для контроля поверхностных слоев металлических изделий. Цель изобретения - повышение производительности контроля за счет включения в вихретоковое устройство интерфейса, оптимизирующего работу этого устройства. Последнее содержит автогенератор с вихрэтоковым преобразователем и блок обработки сигналов с ЭВМ. Посредством последней устанавливают оптимальный режим автогенерации, соответствующий максимальной чувствительности к электрофизическим свойствам поверхностных слоев металлических изделий . 1 з, п. ф-лы, 2 ил.

1793361 А1

G 01 N 27/90

НМЯ (сл

I+ щем мож нии ев эл конт прес соед

ВТП: зобретение относится к неразрушаюконтролю методом вихревых токов и т быть использовано в машиностроеля дефектоскопии поверхностных слоктропроводящих объектов. звестно устройство вихретокового оля, которое содержит вихретоковый разователь (ВТП). последовательно ненные управляемый автогенератор, бательный контур которого включен, амплитудныи детектор, пороговыи блок и индикатор, последовательно соединенн е счетчик импульсов и цифроаналоговый,преобразователь, подключенный выходом к управляющему входу автогенератора, и генератор импульсов (1). звестно также устройство, которое содерж т ВТП, последовательно соедйненные упра ляемый автогенератор. в колебательИз, :.=:„-ат=-;-.ие относится к неразрушаюу контрол с изделий и может быть исзовано для контроля поверхностных в металлических изделий, Цель изобрея — повышение производительности роля за счет включения в вихретоковое ойство интерфейса. оптимизирующего ту этого устройства. Последнее содеравтогенератор с вихретоковым преобвателем и блок обработки сигналов с . Посредством последней устанавлиоптимальный режим автогенерации, ветствующий максимальной чувствиности к электрофизическим свойствам рхностных слоев металлических изде1 з, п. ф-лы, 2 ил. ный контур которого включен ВТП, ам;.литудный детектор, пороговый блок и индикатор, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов и первый цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом ко второму входу автогенератора (2).

Недостатком известных устройств является низкая производительность контроля.

Один из параметров автогенератора(напря- д жение питания или управляющее напряжение) при смене ВТП и изменении контролируемых изделий необходимо определять на этапе предварительных исследований другими способами и средствами.

Кроме того, большие затраты времени уходят на ручную установку этого напряжения в процессе настройки устройства.

1793361

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для вихретокового контроля поверхностных слоев металлических изделий, которое содержит последовательно соединенные первый регистр, первый цифроаналоговый и реобразо ватель, уп ра вляемый автогенератор, амплитудный детектор, пороговый блок и индикатор и вихретоковый преобразователь, включенный в колебательный контур управляемого автогенератора, электронновычислительную машину (ЭВМ} с магистралью, второй цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен ко второму входу управляемого автогенератора, а вход соединен с выходом первого регистра. вход которого подключен к магистрали, последовательно соединенные второй регистр и третий цифроаналоговый преобразователь, включенные между магистралью и вторым входом порогового блока, аналого-цифровой преобразователь, включенный между магистралью и выходом амплитудного детектора, и блок управления, подключенный к магистрали (3), Устройство работает следующим образом.

При первоначальном размещении на бездефектном изделии ЭВМ выдает последовательные коды, которые преобразуются цифроаналоговым преобразователем соответственно в напря>кение питания управляемого автогенератора и управляющее напряжение, Эти напряжения принимают соответственно п и m значений, поэтому на выходе амплитудного детектора последовательно появляются nxm значений выходного напряжения, которые преобразуются аналого-цифровым преобразователем в код, и записываются в виде матрицы Uij0. Затем при размещении ВТП на иэделии с заданным дефектом аналогично происходит определение матрицы напря>кений Ulj и запись в память ЭВМ. В ЭВМ вычисляется разность Blj= Uljg - Uijo, выбираются из пблученной разностной матрицы те значения, для которых Ulj .= О, выбирается из оставшихся значений максимальное и соответствующие ему коды значений напряжения питания и управляющего напряжения ЭВМ выдает на входы цифроаналоговых преобразователей, При установке ВТП на контролируемое из питания и управляющего напряжения ЭВМ выдает на входы цифроаналоговых преобразователей. При установке ВТП на контролируемое изделие выходной сигнал детектора изменяется, что фиксируется индикатором.

55 к внешним запоминающим устройствам.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для вихретокового контроля поверхностных слоев металлических изделий, содержащее последовательно соединенные первый регистр, первый цифроаналоговый преобразователь, управляемый автогенератор, амплитудный детектор и пороговый блок, последовательно соединенные второй регистр и второй цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом ко втоОднако известному устройству присуща низкая производительность контроля. ЭВМ дважды перебирает все nxm комбинаций напря>кения питания и управляющего на5 пряжения — при установке ВТП на бездефектное изделие и на иэделие с заданным дефектом, регистрирует две nvm-мерные матрицы значений выходного напряжения, вычисляет nxm-мерную матрицу приращений и выбирает из ее nxm элементов максимальный элемент. В известном устройстве на количество задаваемых комбинаций напряжения питания накладывают ограничения время преобразования аналого-цифрового преобразователя, быстродействие ЭВМ и точность получаемой информации. Совместно эти факты могут значительно увеличить время контроля.

Кроме того, для обработки больших масси20 вов данных потребуется большой объем используемой памяти ЭВМ, в т. ч. внешних запоминающих устройств, что приведет к неэкономичному использованию оборудования, Цель изобретения — повышение производительности контроля и экономичности использования оборудования за счет сокращения количества комбинаций напряжения питания и управляющего напря>кения и вы30 числений, а также за счет уменьшения объема хранимой информации.

Применение заявляемого устройства позволит повысить производительность контроля за счет, сокращения количества комбинаций напряжения питания и управляющего напряжения и вычислений. На втором этапе работы перебираются не все nxm комбинаций, а n xm (где п < n) комбинаций напряжения питания и управляющего на40 пря>кения, а также после второго этапа анализируются не все nxm выходных значений автогенератора, а и (где n" < n ) значений управляющего напряжений, Кроме того, применение устройства позволит повысить

45 экономичность использования оборудования за счет уменьшения объема запоминаемой информации, В некоторых случаях это позволит, не ухудшая точности, использовать внутренгною память ЭВМ, не прибегая

1793361

Устройство содер>кит последовательно с,единенные первый 1 регистр, первый цифроаналоговый преобразователь(ЦАП) 2, 45 управляемый автогенератор 3, амплитудн и детектор 4 и пороговый блок 5, последдвательно соединенные второй 6 регистр и торой ЦАП 7, подключенный выходом ко второму входу управляемого автогенератора 3, в колебательный контур которого включен ВТП 8, электронно-вычислительную машину 9 с магистралью 10, индикатор

11, подключенный к выходу амплитудного 55 детектора 4, интерфейс 12, включенный между выходом порогового блока 5 и магист >алью 10 ЭВМ. Первый выход интерфейса

12 соединен с объединенными первыми входами первого 1 и второго 6 регистров, вторые входы которых подключены соответрому входу управляемого автогенератора, н ко лебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, электронll)-вычислительную машину с магистралью и индикатор, снабжено интерфейсом, включенным между выходом порогового блока и м гистралью электронно-вычислительной м шины, первый выход интерфейса соедин н с объединенными первыми входа ли п рвого и второго регистров, вторые входы к торых подключены соответственно ко второму и третьему выходам интерфейса, а индикатор подключен к выходу амплитудного детектора. Пороговый блок выполнен в в де последовательно соединенных первого компаратора, первого формирователя, и пульсон и триггера, выход которого являет я выходом порогового блока, последонате ьно соединенных второго компаратора и вт рого формирователя импульсов, выход к торого подключен ко второму входу тригге а, входом порогового блока являются о ъединенные первые входы первого и втор го компараторов, вторые входы которых и дключены соответственно к первому и нт рому пороговым напряжениям.

Заявляемая совокупность существенн ix признаков н виде нового блока и новых связей между известными элементами и новь}м блоком создает положительный эффект — йозноляет сократить количество комбинац и напряжения питания и управляющего н пряжения, а так>ке вычислений и, следовательно, количество обращений к памяти

Э ЗМ и уменьшить необходимый рабочий о6ьем памяти.

На фиг. 1 приведена структурная схема

ycтройства; на фиг. 2 — функциональная зав симость выходного напряжения амплиту ного детектора 4 1.4д = f(Uynp) при Опит =

=const.

40 ственно ко второму и третьему входам интерфейса 12.

Пороговый блок 5 содержит последовательно соединенные первый 13 компарэтор, первый 14 формирователь импульсов, триггер 15, выход которого является выходом порогового блока 5, последовательно соединенные второй 16 компаратор и второй 17 формирователь импульсов, выход которого подключен ко второму входу триггера 15.

Входом порогового блока 5 являются объединенные первые входы 13 первого и второго 16 компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к первому 18 и второму 19 пороговым напряжениям.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии регистры 1 и 6 и триггер 15 сброшены импульсом начального сброса от включения питания (на рис. 1 не показано). Отсутствует напряжение питания и управляющее напряжение автогенератора 3, и, следовательно, отсутствует генерация, о чем сигнализирует уровень логического "О" на выходе триггера 15. ЭВМ 9 выдает командные слова программируемому параллельному интерфейсу 12 по магистрали 10. Командное слово ЭВМ 9 содержит указание интерфейсу 12 на ввод или вывод, цифровой код для записи в регистры 1 и 6 и управляющие сигналы записи в регистры 1 и 6.

Первоначально ВТП 8 размещают на бездефектном изделии (на фиг. 1 не показано). 3ВМ 9 выдает командное слово, разрешающее работу интерфейса 12 в режиме ввода, а так>ке содержащее цифровой код напря>кения питания 0пит.i и управляющий сигнал записи в регистр 1. Записанный в регистре 1 код преобразуется ЦАП 2 в напряжение питания, поступающее на вход управляемого автогенератора 3. ЭВМ 9 выдает командное слово, разрешающее работу интерфейса 12 в режиме вывода и н ЭВМ поступает сигнал с выхода триггера 15 (Uis).

Если выходное напряжение амплитудного детектора 4 (0 д) больше значения порогового напряжения U>a, то срабатывает компаратор 13 и формирователь 14 формирует импульс, устанавливающий триггер 15 в единичное состояние. В случае 1Ьд < Uig срабатывает компаратор 16 и формирователь 17 устанавливает триггер 15 в нулевое . состояние (U

После проверки первой пары Блат.i u

0удр.) (точка 0 на рис. 2) фиксируется значение Unvr.i, а пеРебиРаютсЯ коды Uynp.I методом половинного деления диапазона

1793361

50 изменения управляющего напряжения, ЭВМ 9 выдает код Uynp.max (точка а1 на фиг.

2) и записывает в регистр 6. ЦАП 7 преобразует этот код в управляющее напряжение, которое изменяет реактивное сопротивление (на фиг. 1 не показано) в управляемом. автогенераторе 3. Пусть, например, ЭВМ 9 фиксирует момент срыва колебаний. Тогда необходимо выбрать минимальный отрезок диапазона изменения управляющего напряжения, равный шагу его изменения, на левом конце которого 0)5 = 1, а на правом конце U» = О и запомнить значение правого конца отрезка, .

В т, а1 0)5 (а)) = О, поэтому диапазон (О, а1) делится пополам, выбирается средняя точка àã, соответству1ощий код которой

ЭВМ 9 выдает в регистр 6, Пусть 0)5(а2) = 1, тогда для нахождения минимального отрезка выбирается отрезок (а2, а)), который снова делится пополам точкой аз, в котором 0)5 (аз) = 1, поэтому опять выбирается отрезок (аз, а1), делится точкой а4 пополам и т, д, (см. фИГ, 2). ПОЛУЧЕННЫЕ ПаРЫ ЗНаЧЕНИй Un« l u

0ynp.), П р И К О Т О р Ы Х 015(Vynp.j-1) = 1, U)5(Uynp.)) = О, а отрезок (0упр,j - 1, 0упр.)) равен шагу изменения управляющего напряжения, запоминаются в памяти ЭВМ 9, Аналогичные операции проводятся для всех и значений Un«. Если на всем диапаЗОНЕ ИЗМЕНЕНИЯ Uynp. ПРИ Vn«,l = COnat тРИГгер 15 сигнализирует об отсутствии генерации (0)5 = О, фиг, 2, кривая 4), то даННОЕ ЗНаЧЕНИЕ 0пит.) (На фИГ. 2 — 0 ит. 4) исключается из множества задаваемых значений напря>кения питания на втором этапе работы устройства, Теоретически возможны случаи, когда, например, U)5 (0) = 0)5 (а2) = 0)5(а)) = О; т, е. вся зона генерации, если существует, целиком лежит в одном из отрезков (О, аг)или (az, ат), Тогда оба отрезка делятся пополам и поочередно рассматривается каждый.

Таким образом, количество m значений

Uynp l ЗаВИСИт От ШИРИНЫ ЗОНЫ ГЕНЕраЦИИ И ее располо>кения в диапазоне (0, 0упр.max) u в cBMQM неблагоприятном случае m max =.

=0упр.max/ Л0упр. Однако практически реализуемые схемы управляемых автогенераФормула изобретения

1, Устройство для вихретокового контроля поверхностных слоев металлических изделий. содер>кащее последовательно соединенные первый регистр, первый цифроаналоговый преобразователь, управляемый автогенератор, амплитудный детектор и пороговый блок, последовательно соединенторов имеют зоны генерации, для которых количество п1 значений Uynp.l намного меньloQ m max

Итак, на первом этапе получены n < n

5 значений 0п1 .l, при которых происходит срыв генерации, Затем ВТП 8 устанавливают на изделие с заданным дефектом (на фиг. 1 не показано) и выполняется аналогичная процедура on10 ределения момента срыва генерации при заданных и значениях 0питл и переборе m значений Uynp,), При этом опять не запомиНаатСЯ ЗНаЧЕНИЯ 0 n«.l И 0 ynp.j ПРИ КатОРЫХ г

0)5 = О длЯ всех U ynp,j (кРиваЯ 3 на фиг. 2), 15 По окончании измерений ЭВМ 9 вычис/ ляет разность д) = Uynp.j U ynp,j для оставшихся кривых (кривые 1, 1 и 2, 2 на фиг., 2), выбирает максимальное значение (д1) и записывает в регистры 1 и 6 соответствую20 щие ему значения напря>кения питания

0пит.l u Uynp.j

Затем ВТП 8 устанавливают на контро-. лируемое изделие и фиксируют дефект индикатором 11.

Таким образом, для одинакового напряжения питания Un«.о при воздействии на

ВТП 8 бездефектного изделия и заданного дефекта, характеризующего порог чувствительности устройства, получена максималь30 ная разница управляющего напряжения, вызывающего в обоих случаях cpblB генерации. Вследствие этсго, зафиксировав второй оптимальный параметр Uynp.о, можно получить чувствительность ВТП 8 к изделию

35 с минимальным дефектом, Поэтому при воздействии на ВТП 8 контролируемого изделия с дефектом, превыша)ощим минимальный дефект, уровень выходного напря>кения автогенератора еще более из40 менится, что зафиксирует индикатор 11 (см. фиг. 2), Регистры могут быть выполнены на микросхемах К561ТМЗ, ЦАП вЂ” на микросхемах

К572ПА2 и К140УД6, компараторы на микро45 схемах КМ597САЗ, триггер — на микросхеме

К561ТМ2; ЭВМ можно реализовать на микропроцессорном комплекте серии КР580, интерфейс можно реализовать на микросхеме КР580ИК55, ные второй регистр и второй цифроаналоговый преобразователь, подключенный выходом к второму входу управляемого автогенератора, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, электронно-вычислительную машину с магистралью и индикатор, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения произво10

1793361 ьности контроля и экономичности исования оборудования, оно снабжено рфейсом, включенным между выходом гового блока и магистралью электрон числительной машины, первый выход рфейса соединен с объединенными

ыми входами первого и второго региствторые входы которых подключены сотственно к второму и третьему выходам рфейса. а индикатор подключен к выхоплитудного детектора.

2. Устройство по и, 1, о т л и ч а ю щ е етем, что пороговый блок выполнен в

Ъ

lf

+g =5 г ач

1

Составитель В.Владычин

Техред M.Moðãåíòýë Корректор Л.Пилипенко

Ре актор

За аз 501 аказ Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК...

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

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

I ди ел по ьз ин е по а но вь ин е пе о ро, от е ин е ду ам виде последовательно соединенных первого компаратора, первого формирователя импульсов и триггера, выход которого является выходом порогового блока, последовательно соединенных второго компаратора и второго формирователя импульсов, выход которого подключен к второму входутриггера, входом порогового блока являются объединенные первые входы первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму пороговым напряжениям.