Многоэлементный вихретоковый преобразователь



Многоэлементный вихретоковый преобразователь
Многоэлементный вихретоковый преобразователь

 


Владельцы патента RU 2476871:

Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" (RU)

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при диагностике трубопроводов из ферромагнитных материалов. Технический результат - повышение технологичности изготовления, обеспечение полной диагностики всей контролируемой зоны и повышение чувствительности к обнаруживаемым дефектам. Сущность: многоэлементный вихретоковый преобразователь содержит группы 1-3 преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате 4, выполненной на подложке 5. Преобразователи в каждой из групп 1-3 размещены поперек шины 15 возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь 6 (7, 8), расположенный по центру относительно шины 15 возбуждения, и два индукционных преобразователя 9, 10 (11, 12; 13, 14) - с противоположных сторон. Шина 15 возбуждения имеет участок 16 прямого тока на печатной плате 4 и участок 17 обратного тока внутри экрана 18, накрывающего подложку 5. На печатной плате все элементы устройства создаются в едином технологическом процессе, что обеспечивает точное воспроизведение геометрии обмоток всех преобразователей. Применение только одной шины 15 (одно- или многовитковой) для возбуждения поля позволяет уменьшить чувствительность преобразователей к перекосам системы относительно контролируемой поверхности. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при диагностике трубопроводов из ферромагнитных материалов.

Известен многоэлементный вихретоковый преобразователь, содержащий n одноэлементных преобразователей, расположенных на диэлектрической подложке, и включающий ферритовый сердечник, выполненный в виде стержня, на котором установлена катушка индуктивности, при этом количество одноэлементных преобразователей выбрано из условия:

,

где: n≥2;

w - ширина полосы контроля, мм;

Rс - радиус ферритового стержня, мм -

патент РФ на полезную модель №51748, G01N 27/90, 2006 г.

Недостатки известного многоэлементного преобразователя следующие:

- выполненное по традиционной технологии, устройство предусматривает намотку многовитковых катушек на жестком каркасе с использованием ферритовых сердечников. Конструкции преобразователей, выполненных с использованием намотки, нетехнологичны и трудоемки в случае многоканальных систем, состоящих из большого количества однотипных элементов;

- круглая форма преобразователя не позволяет обеспечить полное перекрытие зоны диагностики, т.е. имеется зона нечувствительности;

- принятое расстояние между катушками, равное 3 Rс, также увеличивает зону нечувствительности.

Известен многослойный вихретоковый преобразователь, содержащий параллельные ряды одноэлементных преобразователей, размещенные в гибкой структуре, состоящей из множества слоев, каждый из которых имеет двухмерный подмассив, при этом параллельные ряды одноэлементных преобразователей, расположенных в одном подмассиве, расположены в шахматном порядке по отношению к параллельным рядам преобразователей в других подмассивах - патент США №5659248, G01N 27/90, 1997 г.

В отличие от предыдущего аналога это устройство при диагностике полностью покрывает объект контроля (ОК) за счет большого количества преобразователей.

Недостаток устройства связан именно с избыточным количеством преобразователей, следствием чего является сложность изготовления и увеличенная стоимость.

Другой недостаток преобразователя - сниженная точность контроля из-за многослойности структуры вследствие ошибок, неизбежных при совмещении слоев всей структуры.

Прототипом изобретения является многоэлементный вихретоковый преобразователь на гибкой основе, содержащий два ряда одноэлементных преобразователей, при этом преобразователи одного ряда расположены в шахматном порядке относительно преобразователей другого ряда, в гибкой основе имеется центральный продольный вырез - заявка США №2010007342, G01N 27/90, 2010 г.

Прототип имеет следующие недостатки:

- нетехнологичность устройства вследствие трудоемкости изготовления намоточных изделий;

- круглая форма и размещение преобразователей одного ряда в шахматном порядке относительно преобразователей другого ряда не позволяет обеспечить полное перекрытие зоны диагностики, т.е. имеется зона нечувствительности;

- наличие в гибкой основе центрального продольного выреза, который обеспечивает гибкость платы, вносит неоднозначность в алгоритм обработки данных из-за изменения расстояния между рядами преобразователей.

В связи с этим технической задачей, решаемой изобретением, является повышение технологичности изготовления, обеспечение полной диагностики всей контролируемой зоны и повышение чувствительности к обнаруживаемым дефектам.

Эта задача решена многоэлементным вихретоковым преобразователем, содержащим N>1 групп одноэлементных преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате, выполненной на подложке. Преобразователи в каждой группе размещены поперек шины возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь - по центру относительно шины возбуждения и два индукционных преобразователя - с противоположных сторон или один индукционный преобразователь - с одной стороны, шина возбуждения выполнена с участками прямого и обратного тока, при этом участок прямого тока размещен на печатной плате, а участок обратного тока - внутри экрана, накрывающего подложку.

В частных случаях выполнения преобразователь может иметь следующие признаки:

- одноэлементный дифференциальный вихретоковый преобразователь включает в себя прямоугольную измерительную катушку с выходом;

- общая шина возбуждения выполнена одно- или многовитковой;

- экран выполнен секционированным по длине.

На фиг.1 приведена конструкция устройства с тремя группами преобразователей; на фиг.2 - вид устройства с экраном.

Многоэлементный вихретоковый преобразователь по фиг.1, 2 содержит группы 1, 2, 3 одноэлементных преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате 4, выполненной на подложке 5. Каждая из групп 1-3 включает в себя дифференциальные вихретоковые преобразователи 6, 7, 8 и индукционные преобразователи 9, 10, 11, 12, 13, 14.

Преобразователи в каждой из групп 1-3 размещены поперек шины 15 возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь 6 (7, 8) - по центру относительно шины 15 возбуждения и два индукционных преобразователя 9, 10 (11, 12; 13, 14) - с противоположных сторон.

На фиг.1, 2 представлено устройство с двумя индукционными преобразователями в каждой из групп 1-3 и многовитковой шиной 15 возбуждения, но возможно выполнение устройства с одним индукционным преобразователем в каждой из групп 1-3; например, преобразователем 9 (11, 13), размещенным только с одной стороны, и одновитковой шиной 15 возбуждения. Это выполнение зависит от объекта контроля и требуемой чувствительности.

Шина 15 возбуждения имеет участок 16 прямого тока на печатной плате 4 и участок 17 обратного тока внутри экрана 18, накрывающего подложку 5.

Расположением дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8 по центру относительно шины 15 возбуждения достигается высокая чувствительность к дефектам.

На печатной плате все элементы устройства создаются в едином технологическом процессе, что обеспечивает точное воспроизведение геометрии обмоток всех преобразователей.

Печатная плата 4 приклеивается к экрану 18, имеющему паз 19 для размещения участка 17 обратного тока шины 15.

Конструкция экрана 18 может быть разъемной (как показано на фиг.2) с целью упрощения изготовления паза.

Для осуществления диагностики криволинейной поверхности экран 18 может быть выполнен секционированным по длине. В этом случае преобразователь становится гибким и легко размещается на поверхности, имеющей изгибы и неровности.

Симметричность расположения индукционных преобразователей 9-14 в группах 1-3 при условии выполнения шины 15 возбуждения с участком 16 прямого тока и участком 17 обратного тока, полностью экранированным от участка 16, позволяет повысить уровень поля в материале ОК при одновременном сохранении высокой степени балансировки дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8.

Применение только одной шины 15 (одно- или многовитковой) для возбуждения поля в ОК позволяет уменьшить чувствительность преобразователей к перекосам системы относительно контролируемой поверхности.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Возбуждение тока в поверхностном слое ОК осуществляется участком 16 прямого тока шины 15 возбуждения, участок 17 обратного тока расположен внутри экрана 18 и не взаимодействует с металлом ОК.

Дифференциальные вихретоковые преобразователи 6-8 служат для диагностики дефектов в ОК путем измерения значений вихревых токов на высоких частотах. Назначение индукционных преобразователей 9-14 - измерение зазоров между поверхностью ОК и диэлектрической подложкой 5 путем измерения значений токов индукции на низких частотах. Поскольку каналы измерения зазоров работают на очень низкой частоте, влиянием вихревых токов в них можно пренебречь, вследствие чего преобразователи 9-14 являются индукционными.

Все индукционные и вихретоковые преобразователи 6-14 в группах 1-3 образуют матрицу элементов, участвующих в формировании карты поверхности ОК при движении многоэлементного вихретокового преобразователя, который может быть размещен на платформе любого мобильного устройства. Последовательность дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8 в группах 1-3, имеющих оптимальную прямоугольную форму измерительных катушек и размещенных вдоль общей шины 15 возбуждения без смещения и без зазора между группами 1-3, позволяет вести сканирование поверхности без пропусков, упрощая алгоритм преобразования принимаемой информации в карту поверхности ОК.

В случае параллельного расположения плоскости трещины ОК и шины 15 возбуждения тангенциальная составляющая магнитного потока пересекает дефект ОК в поперечном направлении. Вследствие его рассеяния на воздушном промежутке в металле, образованном полостью трещины или иного дефекта, изменяется магнитное поле в зоне дефекта, а также изменяются сопутствующие магнитному потоку вихревые токи, поэтому преобразователи 6-8 фиксируют сигнал дефекта.

В другом случае, при нормальном расположении плоскости трещины относительно шины 15 возбуждения, контур вихревых токов пересекает плоскость трещины и испытывает отклонение от прямолинейного направления, что также вызывает появление сигнала на выходе дифференциальных преобразователей 6-8.

Во всех остальных случаях взаимной ориентации трещин и шины возбуждения наблюдается совместный эффект взаимодействия двух описанных режимов.

За счет того, что измерительные катушки дифференциальных преобразователей 6-8 выполнены прямоугольными и симметрично расположены относительно шины 15 возбуждения, их суммарный сигнал отличен от нуля только при наличии дефекта в зоне возбуждения шины 15.

Выходное напряжение индукционных преобразователей 9-14 пропорционально суммарному магнитному потоку, выходящему из краев экрана 18 в металл ОК. Величина этого потока связана с расстоянием между экраном 18 и ОК.

Измеряя сигналы преобразователей 9-14, можно однозначно определить расстояния между соответствующей группой преобразователей и поверхностью ОК слева и справа относительно оси симметрии соответствующего преобразователя, определить расстояние до ОК в центре группы преобразователей, а также - разность расстояний до ОК по краям группы. По этим параметрам можно оценивать геометрию поверхности ОК, а также регулировать уровень усиления в соответствующем канале, чтобы компенсировать влияние на его чувствительность изменений расстояний до поверхности ОК.

Изобретение - технологичное устройство, все элементы которого, размещенные на печатной плате, создаются в едином технологическом процессе, обеспечивая полную диагностику всей контролируемой зоны при повышенной чувствительности к обнаруживаемым дефектам за счет взаиморасположения элементов.

1. Многоэлементный вихретоковый преобразователь, содержащий N>1 групп одноэлементных преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате, выполненной на подложке, преобразователи в каждой группе размещены поперек шины возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь по центру относительно шины возбуждения и два индукционных преобразователя с противоположных сторон или один индукционный преобразователь с одной стороны, шина возбуждения выполнена с участками прямого и обратного тока, при этом участок прямого тока размещен на печатной плате, а участок обратного тока - внутри экрана, накрывающего подложку.

2. Многоэлементный вихретоковый преобразователь по п.1, в котором одноэлементный дифференциальный вихретоковый преобразователь включает в себя прямоугольную измерительную катушку с выходом.

3. Многоэлементный вихретоковый преобразователь по п.1, в котором общая шина возбуждения выполнена одно- или многовитковой.

4. Многоэлементный вихретоковый преобразователь по п.1, в котором экран выполнен секционированным по длине.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к магнитографической дефектоскопии. .

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля продольно-протяженных изделий типа проволоки, прутков или труб. .

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля отверстия, не являющегося прямолинейным и/или имеющего сечение, не являющееся круглым, в частности отверстия в диске ротора газотурбинного двигателя.

Изобретение относится к неразрушающему контролю. .

Изобретение относится к области неразрушающего контроля методом вихревых токов и может быть использовано для измерения толщин тонких неферромагнитных покрытий из висмута, свинца, цинка, кобальта, кадмия и их сплавов, имеющих меньшую электропроводность, чем неферромагнитные основания из меди, латуней, бронз, серебра и т.п.

Изобретение относится к измерительной технике, контролю линейных перемещений габаритных валов роторных машин. .

Изобретение относится к неразрушающему контролю. .

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для оценки состояния электропроводящих изделий, например оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов) ядерных реакторов.

Изобретение относится к определению реперов интересующих точек в зоне (10, 20) поверхности детали (100), включающему в себя установление плотного контакта в упомянутой зоне поверхностного контрольного образца (11, 21), представляющим собой тонкий и достаточно эластичный слой, чтобы соответствовать форме зоны; при этом тонкий слой содержит трассы электропроводящего материала; при этом при проходе зонда (30) с токами Фуко по трассе подается значащий и характерный сигнал трассы; при этом данный характерный сигнал соответствует реперу интересующей точки, определяемым таким образом в упомянутой зоне

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в промышленности для контроля осевого смещения и поперечного биения валов

Изобретение относится к измерительной технике

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано для дефектоскопии и контроля электрических, магнитных и геометрических свойств объектов из электропроводящих материалов

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах. Сущность изобретения заключается в том, что в предлагаемом способе контролируемый объект намагничивают постоянным магнитным полем, возбуждают с помощью вихретокового преобразователя на контролируемом участке вихревые токи, регистрируют вносимое в вихретоковый преобразователь напряжение U _ в н и по нему судят о наличии дефектов, и согласно изобретению путем изменения параметра Р, регулирующего воздействие постоянного магнитного поля на контролируемый объект, плавно изменяют напряженность Н постоянного магнитного поля от минимальной величины до максимальной, регистрируют максимум Uмax амплитуды вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения U _ в н и величину соответствующего ему значения параметра Р, а параметры дефекта оценивают по совокупности значений Uмах и Р. Технический результат - повышение чувствительности и информативности контроля. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу определения и оценки трещин в испытываемом объекте из электропроводного материала. Способ включает: нагружение испытываемого объекта электромагнитным переменным полем с предварительно определенной постоянной или переменной частотой (f), определение вихревых токов, индуцированных в испытываемом объекте, вдоль предварительно определенных параллельных измерительных путей на участке (10) поверхности испытываемого объекта, обеспечение сигналов вихревых токов, причем каждый сигнал вихревых токов соответствует измерительному пути, преобразование (14) сигналов вихревых токов и предоставление преобразованных измеренных величин как функции измерительного пути, частоты (f) и положения (s) вдоль измерительного пути, интерпретация (16) преобразованных измеренных величин с применением преобразованных измеренных величин, по меньшей мере, одного соседнего измерительного пути, и предоставление сигналов трещин со скорректированной амплитудой и/или положением пути по отношению к преобразованным измеренным величинам. Технический результат заключается в повышении различительной способности определения трещин. 16 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к геофизическим исследованиям в скважине и может быть применено при электромагнитной дефектоскопии многоколонных конструкций стальных труб. Способ заключается в излучении зондирующих импульсов с помощью генераторного соленоида, расположенного внутри исследуемых труб, ось которого совпадает с осью исследуемых труб, и измерении ЭДС, наведенной в приемных катушках процессом спада электромагнитного поля. При этом измеряют магнитный поток, вызванный зондирующими импульсами генераторного соленоида, с помощью датчиков, расположенных по периметру прибора на расстоянии r от оси зонда, напротив торца генераторного соленоида, по N секторам, в радиальном направлении. Технический результат заключается в расширении области применения и повышении качества дефектоскопии труб. 10 ил.

Настоящее изобретение относится к датчику (6) для мониторинга с помощью вихревых токов поверхности круговой канавки (2), сформированной в диске (1) турбореактивного двигателя. Датчик содержит стержень (7), прикрепленный к опоре (8), и первый многоэлементный сенсор (9), ограниченный для движения вместе со стержнем (7) и предназначенный для вставки в круговую канавку (2), для осуществления проверки, и второй многоэлементный сенсор (9). Два многоэлементных сенсора (9) располагаются задними сторонами друг к другу, и стержень (7) датчика (6) устанавливается с возможностью поворота вокруг своей оси, чтобы позволить вставку двух многоэлементных сенсоров (9) в канавку (2). Также предложен способ проверки, осуществляемый с помощью описанного выше датчика. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области контроля технического состояния обсадных колонн, насосно-компрессорных труб и других колонн нефтяных и газовых скважин. Техническим результатом является повышение точности и достоверности выявления наличия и местоположения поперечных и продольных дефектов конструкции скважины и подземного оборудования как в магнитных, так и в немагнитных первом, втором и последующих металлических барьерах. Способ электромагнитной дефектоскопии в многоколонных скважинах включает измерение ЭДС самоиндукции, наведенной в катушке вихревыми токами, возбуждаемыми в исследуемых металлических барьерах процессом спада электромагнитного поля, вызванного импульсами тока намагничивания катушки. На каждую из приемно-генераторных катушек в отдельности подают серию импульсов фиксированной длительности из диапазона 0,1-1000 мс, намагничивая последовательно все металлические барьеры, начиная с ближайшего, причем длительность импульсов возрастает для каждого последующего металлического барьера. Полученные данные сохраняют и обрабатывают путем сравнения с модельными данными, по результатам обработки судят о наличии дефекта в металлических барьерах. Электромагнитный скважинный дефектоскоп содержит корпус, катушки, расположенные вдоль оси устройства, магнитная ось которых совпадает с осью устройства, блок электроники, по меньшей мере, две приемно-генераторных катушки, каждая из которых состоит из генераторной и приемной катушек с единым сердечником. Причем приемно-генераторные катушки выполнены разного размера, разнесены друг от друга на оси устройства на расстояние не меньше длины большей приемно-генераторной катушки. 2 н. и 36 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх