Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов



Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов
Способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов

 


Владельцы патента RU 2574420:

АйЭйчАй КОРПОРЕЙШН (JP)

Изобретение относится к дефектоскопии посредством вихревых токов. Сущность: способ обнаружения дефектов посредством вихревых токов включает в себя этап синхронизации, на котором синхронизируют фазу напряжения возбуждения, прикладываемого средством управления катушкой к катушке возбуждения для генерирования вихревого тока в исследуемом объекте, с фазой напряжения управления, имеющего более высокую частоту, чем напряжение возбуждения, прикладываемое средством управления устройством к устройству на основе эффекта магнитного импеданса, для обнаружения изменения магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения; и этап обнаружения магнитного поля (S5), на котором обнаруживают изменение магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения вследствие вихревого тока, сгенерированного в исследуемом объекте, с использованием устройства на основе эффекта магнитного импеданса. Технический результат: повышение точности обнаружения дефекта за счет уменьшения шума. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение предлагает способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов, в частности способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов с использованием устройства на основе эффекта магнитного импеданса.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Традиционно, обнаружение дефектов посредством вихревых токов с использованием магнитного датчика выполняется для обнаружения дефектов, присутствующих в объеме и на поверхностях исследуемого объекта, такого как электрический проводник, например металлический материал. Примеры такого магнитного датчика, используемого при обнаружении дефектов посредством вихревых токов, включают в себя датчик неоднородностей магнитного поля, датчик гигантского магнитного сопротивления (датчик GMR) и датчик магнитного импеданса (далее называется «датчик MI»). Среди этих примеров датчик магнитного импеданса имеет особенно высокую чувствительность. Таким образом, оказывается возможным обнаружение мелких дефектов, присутствующих на поверхностях исследуемого предмета при осуществлении обнаружения дефектов посредством вихревых токов с использованием датчика магнитного импеданса.

[0003] Устройство на основе эффекта магнитного импеданса используется как датчик магнитного импеданса. Примеры такого устройства на основе эффекта магнитного импеданса включают в себя аморфную магнитную проволоку. Когда высокочастотный электрический ток проходит через аморфный магнитный провод, внешнее магнитное поле заставляет изменяться импеданс этого провода вследствие поверхностного эффекта. Такое явление называется термином «эффект магнитного импеданса», и аморфный магнитный провод, который обладает этим эффектом, называется термином «устройство на основе эффекта магнитного импеданса».

Способ проверки исследуемого объекта на наличие дефектов на его поверхностях осуществляется с использованием аморфного магнитного провода, обладающего таким эффектом магнитного импеданса (см. патентный документ 1).

ДОКУМЕНТ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

ПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

[0004] Патентный документ 1: японский выложенный патент № 2001-183347

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] В связи с этим напряжения, имеющие заданные частоты, прикладываются к катушке возбуждения и аморфному магнитному проводу соответственно, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляется с использованием аморфного магнитного провода. В этом случае фаза напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу, может отклоняться в некоторых случаях от фазы напряжения, прикладываемого к катушке возбуждения. Это объясняется тем, что может возникать незначительное несоответствие между частотой напряжения, прикладываемого к катушке возбуждения, и частотой напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу. Такое отклонение фазы сохраняется как шум, когда измеряется изменение магнитного поля, и, таким образом, является неблагоприятным, поскольку отклонение фазы может становиться причиной ухудшения точности обнаружения дефектов в исследуемом объекте.

[0006] В данном отношении технология, описанная в вышеупомянутом патентном документе 1, остается проблематичной, поскольку данная технология предназначена для обнаружения дефектов на поверхностях исследуемого объекта без намерения уменьшения шума посредством расположения аморфного магнитного провода в направлении, параллельном направлению намотки катушки возбуждения.

[0007] Задача настоящего изобретения, которое было выполнено в целях решения описанной выше проблемы, заключается в том, чтобы предложить способ и устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов со способностью точного измерения дефектов, присутствующих в исследуемом объекте, путем обнаружения дефектов посредством вихревых токов.

[0008] Для решения описанной выше задачи предлагается способ обнаружения дефектов посредством вихревых токов, определенный в п. 1 формулы настоящего изобретения и включающий в себя этап синхронизации, на котором синхронизируют фазу напряжения возбуждения, прикладываемого средством управления катушкой к катушке возбуждения, чтобы производить вихревой ток в исследуемом объекте с фазой напряжения управления, имеющего более высокую частоту, чем напряжение возбуждения, прикладываемое средством управления устройством к устройству на основе эффекта магнитного импеданса для обнаружения изменения магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения; и этап обнаружения магнитного поля, на котором обнаруживают изменение магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения вследствие вихревого тока, сгенерированного в исследуемом объекте с использованием устройства на основе эффекта магнитного импеданса.

[0009] В способе обнаружения дефектов посредством вихревых токов, который определен в п. 2 формулы, этап синхронизации в способе обнаружения дефектов посредством вихревых токов по п. 1 формулы осуществляют в результате инициирующего сигнала, который подают из средства управления катушкой в средство управления устройством, причем при получении инициирующего сигнала напряжение управления выдают из средства управления устройством в форме пакетного сигнала.

[0010] Устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов, которое определено в п. 3 формулы, включает в себя катушку возбуждения для генерирования вихревого тока в исследуемом объекте; устройство на основе эффекта магнитного импеданса для обнаружения изменения магнитного поля катушки возбуждения; средство управления катушкой, которое возбуждает катушку возбуждения путем приложения напряжения возбуждения, имеющего заданную частоту, к катушке возбуждения; средство управления устройством для приложения напряжения управления, имеющего более высокую частоту, чем напряжение катушки возбуждения, к устройству на основе эффекта магнитного импеданса; и средство синхронизации, которое синхронизирует фазу напряжения возбуждения, прикладываемого средством управления катушкой, с фазой напряжения управления, прикладываемого средством управления устройством.

[0011] В устройстве для обнаружения дефектов посредством вихревых токов, которое определено в п. 4 формулы, средство синхронизации в устройстве для обнаружения дефектов посредством вихревых токов по п. 3 формулы выводит напряжение управления из средства управления устройством в форме пакетного сигнала, когда инициирующий сигнал подается из средства управления катушкой в средство управления устройством.

[0012] Согласно способу обнаружения дефектов посредством вихревых токов, который определен в п. 1 формулы настоящего изобретения, момент времени, когда напряжение возбуждения прикладывается к катушке возбуждения, и момент времени, когда напряжение управления прикладывается к устройству на основе эффекта магнитного импеданса, синхронизируются, и, таким образом, не происходит отклонение фазы напряжения управления от фазы напряжения возбуждения в любой момент времени.

Следовательно, уменьшается шум, возникающий в результате отклонения фазы, и, таким образом, становится возможным точное обнаружение дефектов, присутствующих на поверхностях исследуемого объекта.

[0013] Согласно устройству для обнаружения дефектов посредством вихревых токов, которое определено в п. 3 формулы, момент времени, в который возбуждающее напряжение прикладывается к катушке возбуждения, и момент времени, в который напряжение управления прикладывается к устройству на основе эффекта магнитного импеданса, синхронизируются в заданных временных интервалах. Следовательно, получается такой же полезный эффект, который обсуждается в п. 1 формулы настоящего изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014] Фиг. 1 представляет схематическую конфигурационную диаграмму устройства для обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 представляет блок-схему, иллюстрирующую способ обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 3 представляет пакетный сигнал, иллюстрирующий синхронизированный управляющий сигнал катушки возбуждения и управляющий сигнал провода.

Фиг. 4A представляет вид сверху исследуемого объекта, в котором выполнен искусственный дефект.

Фиг. 4B представляет вид поперечного сечения, взятый вдоль линии IV-IV на фиг. 4A.

Фиг. 5A представляет чертеж, иллюстрирующий один пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления способа обнаружения дефектов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5B представляет чертеж, иллюстрирующий один пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления традиционного способа обнаружения дефектов.

Фиг. 6A представляет чертеж, иллюстрирующий еще один пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления способа обнаружения дефектов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 6B представляет чертеж, иллюстрирующий еще один пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления традиционного способа обнаружения дефектов.

Фиг. 7A представляет чертеж, иллюстрирующий следующий пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления способа обнаружения дефектов согласно настоящему изобретению.

Фиг. 7B представляет чертеж, иллюстрирующий следующий пример результата обнаружения дефектов, полученного посредством осуществления традиционного способа обнаружения дефектов.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015] Далее варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны со ссылкой на сопровождающие чертежи.

Фиг. 1 представляет схематическую конфигурационную диаграмму устройства для обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению. Устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов 1 обеспечено катушкой 2 возбуждения, аморфным магнитным проводом 3 (устройство на основе эффекта магнитного импеданса), генератор 4 управляющего сигнала катушки возбуждения (средство управления катушкой), сенсорная схема 5, детекторная схема 6 и персональный компьютер (далее называется PC) 7.

[0016] Катушка 2 возбуждения представляет собой катушку виткового типа, и аморфный магнитный провод 3 расположен таким образом, что он проходит от центра катушки 2 возбуждения по направлению к внешнему краю катушки возбуждения в ее радиальном направлении. Катушка 2 возбуждения и аморфный магнитный провод 3, которые имеют описанную выше конфигурацию, функционируют в качестве зонда 8. Зонд 8 расположен на исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10 в целях исследования исследуемой поверхности 11 с помощью зонда 8. Следует отметить, что катушка 2 возбуждения может представлять собой катушку с воздушным сердечником. Исследуемый объект 10 изготовлен из электропроводного материала, и примеры такого материала представляют собой металлы, такие как железо, алюминий, титан и нержавеющая сталь, электропроводные материалы на основе углерода и металлические конструкции.

[0017] Генератор 4 управляющего сигнала катушки возбуждения используется, чтобы подавать сигнал заданной частоты, т.е. напряжение, имеющее заданную частоту, к катушке 2 возбуждения. При приближении катушки 2 возбуждения, возбужденной генератором 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения, к исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10 на исследуемой поверхности 11 генерируется вихревой ток.

Сенсорная схема 5 включает в себя генератор 51 управляющего сигнала для провода (средство управления устройством) и схему 52 выделения сигнала отклика. Генератор 51 управляющего сигнала провода используется, чтобы подавать сигнал заданной частоты, т.е. напряжение, имеющее заданную частоту, к аморфному магнитному проводу 3. Схема 52 выделения сигнала отклика передает напряжение согласно изменению импеданса аморфного магнитного провода 3.

[0018] Детекторная схема 6 синхронно обнаруживает напряжение, выделенное схемой 52 выделения сигнала отклика, т.е. сигнал отклика аморфного магнитного провода 3, используя напряжение генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения в качестве базового сигнала, и передает информацию об амплитуде и фазе.

Персональный компьютер PC 7 снабжен арифметическим устройством 71 и контрольно-измерительным устройством 72, арифметическое устройство 71 обрабатывает сигнал, подводимый от детекторной схемы 6, таким образом, что сигнал, который обусловлен поверхностным дефектом, можно легко отличать от шумового сигнала, и отображает сигнал на контрольно-измерительное устройство 72.

[0019] Частота напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, является выше, чем частота напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения. Чтобы обнаруживать дефекты, такие как дефекты, которые присутствуют на исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10, оказывается предпочтительным повышение частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3. В частности, частотный диапазон напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения генератором 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения, составляет предпочтительно от 100 кГц до 10 МГц, в то время как частотный диапазон напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3 генератором 51 управляющего сигнала для провода, составляет предпочтительно 10 МГц или более. Частота напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и частота напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, соответственно выбираются в зависимости от размера дефекта, который должен быть обнаружен.

[0020] Генератор 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения присоединяется к генератору 51 управляющего сигнала для провода. Это соединение делает возможной передачу инициирующего сигнала от генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения к генератору 51 управляющего сигнала для провода, как будет описано ниже.

[0021] Исследование исследуемого объекта 10 в устройстве для обнаружения дефектов посредством вихревых токов 1 согласно настоящему изобретению осуществляется посредством приложения напряжений, имеющих заданные частоты, к катушке 2 возбуждения и аморфному магнитному проводу 3, соответственно приближения зонда 8 к исследуемому объекту 10 и перемещения зонда 8 вдоль исследуемого объекта 10 в процессе возбуждения катушки 2 возбуждения.

[0022] Далее представлено описание способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов для исследования исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10 с использованием устройства для обнаружения дефектов посредством вихревых токов 1, которое имеет конфигурацию, описанную выше. Фиг. 2 иллюстрирует блок-схему способа использования вихревого тока для обнаружения дефектов на исследуемой поверхности 11. Далее данный способ будет описан согласно блок-схеме. Предусмотрено, что частота напряжения, прикладываемого генератором 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения, и частота напряжения, прикладываемого генератором 51 управляющего сигнала для провода, соответственно устанавливается заблаговременно.

[0023] На этапе S1 момент времени, в который производится инициирующий сигнал, передаваемый в генератор 51 управляющего сигнала для провода, устанавливается генератором 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения. Момент времени, в который генерируется инициирующий сигнал, устанавливается таким образом, чтобы наступать в синхронизации с частотой генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения. Согласно настоящему варианту осуществления генератор 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения настроен таким образом, чтобы генерировать инициирующий сигнал для каждого установленного в нем периода частоты.

[0024] На этапе S2 волновое число пакетного сигнала устанавливается в генераторе 51 управляющего сигнала для провода. Пакетный сигнал означает пакетный сигнал, который сохраняет форму синусоидальной волны, прямоугольной волны, волны с линейно нарастающей амплитудой, импульсной волны и т.п. в течение заданного периода времени (т.е. волнового числа) в заданных временных интервалах. Волновое число пакетного сигнала, которое устанавливается на вышеупомянутом этапе, предпочтительно устанавливается таким образом, чтобы быть максимально возможным, но составлять не более чем соотношение частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, в течение одного периода частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения. Например, если частота напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, составляет 15 МГц, и частота напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, составляет 1 МГц, то волновое число пакетного сигнала составляет предпочтительно 10 или более. Посредством увеличения волнового числа пакетного сигнала оказывается возможной обработка сигнала отклика от аморфного магнитного провода 3 в детекторной схеме 6. С другой стороны, малое волновое число пакетного сигнала в одном периоде частоты напряжения не является предпочтительным, поскольку может оказаться затруднительной обработка сигнала отклика от аморфного магнитного провода 3 в детекторной схеме 6.

[0025] На этапе S3 возбуждаются соответственно катушка 2 возбуждения и аморфный магнитный провод 3, и когда фаза напряжения, прикладываемого от генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения к катушке 2 возбуждения, согласуется с моментом времени, когда генерируется сигнал на этапе S1, описанном выше, инициирующий сигнал поступает от генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения в генератор 51 управляющего сигнала для провода (этап синхронизации).

[0026] На этапе S4 пакетный сигнал прикладывается от генератора 51 управляющего сигнала для провода к аморфному магнитному проводу 3 при предварительно установленной частоте, когда инициирующий сигнал поступает в генератор 51 управляющего сигнала для провода (этап синхронизации).

[0027] Что касается подробностей, фиг. 3 иллюстрирует пакетные сигналы напряжений, прикладываемых соответственно к катушке 2 возбуждения и аморфному магнитному проводу 3. Как проиллюстрировано на фиг. 3, инициирующий сигнал генерируется в момент времени, когда напряжение управления катушки возбуждения проходит через положение P, и пакетный сигнал напряжения управления провода выдается через время t с момента времени положения P. Следует отметить, что время t представляет собой заданный период времени. Однако время t может отсутствовать. В качестве альтернативы пакетный сигнал напряжения управления провода может передаваться, когда инициирующий сигнал поступает в генератор 51 управляющего сигнала для провода.

[0028] На этапе S5 изменение импеданса аморфного магнитного провода 3 обнаруживается детекторной схемой посредством схемы 52 выделения сигнала отклика (этап обнаружения магнитного поля).

[0029] Как описано выше, согласно настоящему варианту осуществления, инициирующий сигнал поступает от генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения в генератор 51 управляющего сигнала для провода в заданный момент времени. При получении инициирующего сигнала генератор 51 управляющего сигнала для провода прикладывает напряжение заданной частоты к аморфному магнитному проводу 3.

[0030] Следовательно, фаза частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фаза частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, находятся в синхронизированном состоянии. Такое состояние делает возможным снижение шума, обусловленного отклонением фазы, и в результате этого дополнительно повышается точность обнаружения дефектов. Соответственно становится возможным более точное обнаружение даже мелких дефектов, размеры которых составляют 1 мм или менее, и которые присутствуют на исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10.

[0031] Когда инициирующий сигнал поступает от генератора 4 управляющего сигнала для катушки возбуждения в генератор 51 управляющего сигнала для провода, напряжение прикладывается от генератора 51 управляющего сигнала для провода к аморфному магнитному проводу 3 в форме пакетного сигнала. Следовательно, фаза частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фаза напряжения, прикладываемого в форме пакетного сигнала к аморфному магнитному проводу 3, всегда находятся в синхронизированном состоянии. Соответственно становится возможным снижение шума, обусловленного отклонением фазы этих частот, и, таким образом, более точное обнаружение дефектов, присутствующих на исследуемой поверхности 11.

[0032] Следует отметить, что хотя аморфный магнитный провод используется в качестве устройства на основе эффекта магнитного импеданса, согласно описанному выше настоящему варианту осуществления вместо провода может быть использована аморфная магнитная лента или аналогичная деталь.

ПРИМЕРЫ

[0033] Далее настоящее изобретение будет описано посредством представленных примеров. Следует отметить, однако, что настоящее изобретение не ограничивается примерами, которые описаны ниже.

Поверхностные дефекты обнаруживали с использованием устройства для обнаружения дефектов посредством вихревых токов 1 и описанного выше способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, причем в качестве исследуемого объекта 10 использовали титановый материал.

[0034] Фиг. 4A представляет вид сверху исследуемого объекта 10, используемого в каждом примере, который описан ниже, в то время как фиг. 4B представляет вид поперечного сечения, взятый вдоль линии IV-IV на фиг. 4A. Искусственный дефект 12 создавали в титановом материале, используемом в представленных примерах. Как проиллюстрировано на фиг. 4A и 4B, искусственный дефект 12 создается таким образом, что L представляет собой длину дефекта, W представляет собой ширину дефекта, и D представляет собой глубину дефекта. Соответственно эти длина дефекта L, ширина дефекта W и глубина дефекта D изменялись и обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием описанного выше способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов в процессе перемещения зонда 8 в направлении стрелки, как представлено на фиг. 4A. Следует отметить, что в представленных примерах использовали аморфный магнитный провод, имеющий 2 мм в длину и 20 мкм в диаметре. В каждом примере, обсуждаемом далее, в качестве сравнительного примера будет также представлен случай, в котором обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли без синхронизации фазы частоты сигнала, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фазы частоты сигнала, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3, как осуществляется традиционно.

[0035] ПРИМЕР 1

Для титанового материала, в котором был изготовлен искусственный дефект 12, имеющий длину дефекта L 0,6 мм, ширину дефекта W 0,08 мм и глубину дефекта D 0,3 мм, изменение импеданса измеряли, устанавливая частоту напряжения управления катушки возбуждения на уровне 1 МГц и частоту напряжения управления проволоки на уровне 15 МГц и прикладывая частоты сигнала к катушке 2 возбуждения и аморфному магнитному проводу 3 соответственно. Каждый из фиг. 5A и 5B представляет результаты измерения.

[0036] Фиг. 5A представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, в то время как фиг. 5B представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли в качестве сравнительного примера, без синхронизации фазы частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фазы частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3. Диапазон S, представленный на каждой из фиг. 5A и 5B, представляет собой диапазон изменения напряжения, когда зонд 8 проходил через искусственный дефект 12, изготовленный в титановом материале.

[0037] По результатам, представленным на фиг. 5A, которые были получены способом обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, понятно, что шум снизился в значительной степени по сравнению с результатами, полученными с использованием традиционного способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов, как представлено на фиг. 5B. Соотношение сигнала и шума составляло 6,8, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, как представлено на фиг. 5A. С другой стороны, соотношение сигнала и шума составляло 2,6, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием традиционного способа обнаружения дефектов, как представлено на фиг. 5B. Как описано выше, если обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляется с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, как представлено на фиг. 5A, шум в целом может уменьшаться по сравнению с традиционным способом обнаружения дефектов. Таким образом, понятно, что даже мелкие дефекты можно обнаруживать с высокой степенью точности.

[0038] ПРИМЕР 2

Для титанового материала, в котором был изготовлен искусственный дефект 12, имеющий длину дефекта L 0,6 мм, ширину дефекта W 0,08 мм и глубину дефекта D 0,3 мм, изменение импеданса измеряли, устанавливая частоту напряжения управления катушки возбуждения на уровне 2 МГц и частоту напряжения управления провода на уровне 25 МГц и прикладывая напряжения к катушке 2 возбуждения и аморфному магнитному проводу 3 соответственно. Каждый из фиг. 6A и 6B представляет результаты измерения.

[0039] Фиг. 6A представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, в то время как фиг. 6B представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли в качестве сравнительного примера без синхронизации фазы частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фазы частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3. Диапазон S, который представлен на каждом из фиг. 6A и 6B, является таким же, как диапазоны, обсуждаемые в примере 1, описанном выше.

[0040] Как проиллюстрировано на фиг. 6A, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, соотношение сигнала и шума составляло 3,4. С другой стороны, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием традиционного способа обнаружения дефектов, как представлено на фиг. 6B, соотношение сигнала и шума составляло 1,9. Таким образом, было подтверждено, что может быть получен такой же полезный эффект, как в примере 1, который описан выше.

[0041] ПРИМЕР 3

Для титанового материала, в котором был изготовлен искусственный дефект 12, имеющий длину дефекта L 3,0 мм, ширину дефекта W 0,3 мм и глубину дефекта D 0,8 мм, изменение импеданса измеряли, устанавливая частоту напряжения управления катушки возбуждения на уровне 100 кГц и частоту напряжения управления проволоки на уровне 25 МГц и прикладывая напряжения к катушке 2 возбуждения и аморфному магнитному проводу 3 соответственно. Каждый из фиг. 7A и 7B представляет результаты измерения.

[0042] Фиг. 7A представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, в то время как фиг. 7B представляет результаты измерения, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли в качестве сравнительного примера без синхронизации фазы частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, и фазы частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу 3. Диапазон S, представленный на каждом из фиг. 7A и 7B, является таким же, как диапазоны, которые обсуждаются в примере 1, описанном выше.

[0043] Как проиллюстрировано на фиг. 7A, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием способа обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему изобретению, соотношение сигнала и шума составляло 13,4. С другой стороны, когда обнаружение дефектов посредством вихревых токов осуществляли с использованием традиционного способа обнаружения дефектов, который представлен на фиг. 7B, соотношение сигнала и шума составляло 9,8. Таким образом, было подтверждено, что такой же полезный эффект, как в примере 1, который описан выше, может быть получен, даже если частота напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, является низкой, как в настоящем примере.

[0044] Из вышеизложенного сделан вывод, что возможно точное обнаружение дефектов, присутствующих на исследуемой поверхности 11 исследуемого объекта 10 путем установления частоты напряжения, прикладываемого к катушке 2 возбуждения, в диапазоне от 100 кГц до 2 МГц и частоты напряжения, прикладываемого к аморфному магнитному проводу, в диапазоне от 3 до 10 МГц или выше в качестве частот, используемых в устройстве 1 для обнаружения дефектов посредством вихревых токов и способе обнаружения дефектов посредством вихревых токов согласно настоящему варианту осуществления. С учетом вышеизложенного, поскольку было показано, что благоприятные результаты могут быть получены при выборе частоты напряжения в диапазоне от 100 кГц до 2 МГц для катушки 2 возбуждения, такой же полезный эффект может быть получен посредством выбора частоты напряжения катушки 2 возбуждения в диапазоне от 100 кГц до 10 МГц.

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

[0045] 1 - Устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов

2 - Катушка возбуждения

3 - Аморфный магнитный провод (устройство на основе эффекта магнитного импеданса)

4 - Генератор управляющего сигнала для катушки возбуждения (средство управления катушкой)

5 - Сенсорная схема

6 - Детекторная схема

10 - Исследуемый объект

51 - Генератор управляющего сигнала для провода (средство управления устройством)

52 - Схема выделения сигнала отклика

1. Способ обнаружения дефектов посредством вихревых токов, включающий в себя:
этап синхронизации, на котором синхронизируют фазу напряжения возбуждения, прикладываемого средством управления катушкой к катушке возбуждения, чтобы генерировать вихревой ток в исследуемом объекте, с фазой напряжения управления, имеющего более высокую частоту, чем напряжение возбуждения, прикладываемое средством управления устройством к устройству на основе эффекта магнитного импеданса, для обнаружения изменения магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения; и
этап обнаружения магнитного поля, на котором обнаруживают изменение магнитного поля, возникающего в катушке возбуждения вследствие вихревого тока, сгенерированного в исследуемом объекте, с использованием устройства на основе эффекта магнитного импеданса.

2. Способ обнаружения дефектов посредством вихревых токов по п. 1, в котором этап синхронизации осуществляют в результате инициирующего сигнала, который подается из средства управления катушкой в средство управления устройством, и при подаче инициирующего сигнала напряжение управления выдается из средства управления устройством в форме пакетного сигнала.

3. Устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов, включающее в себя:
катушку возбуждения для генерирования вихревого тока в исследуемом объекте;
устройство на основе эффекта магнитного импеданса для обнаружения изменения магнитного поля катушки возбуждения;
средство управления катушкой для возбуждения катушки возбуждения путем приложения напряжения возбуждения, имеющего заданную частоту, к катушке возбуждения;
средство управления устройством для приложения напряжения управления, имеющего более высокую частоту, чем напряжение катушки возбуждения, к устройству на основе эффекта магнитного импеданса; и
средство синхронизации для синхронизации фазы напряжения возбуждения, прикладываемого средством управления катушкой, с фазой напряжения управления, прикладываемого средством управления устройством.

4. Устройство для обнаружения дефектов посредством вихревых токов по п. 3, в котором средство синхронизации выдает напряжение управления из средства управления устройством в форме пакетного сигнала, когда инициирующий сигнал подается из средства управления катушкой в средство управления устройством.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к исследованию или анализу материалов с помощью вихревых токов и может быть использовано для контроля качества паяных соединений обмоток различных электрических машин (ЭМ) при производстве и ремонте.

Согласно изобретению предложен способ неразрушающего контроля материала испытываемого объекта (8), движущегося мимо датчика (1) с переменной относительной скоростью, содержащий следующие этапы: регистрация сигнала (US) датчика посредством датчика (1); аналого-цифровое преобразование сигнала (US) датчика с получением оцифрованного сигнала (USD) датчика в виде последовательности цифровых слов с заранее заданной, в частности постоянной, частотой повторения слов; n-ступенчатое прореживание частоты повторения слов оцифрованного сигнала (USD) датчика или цифрового детектированного сигнала (UM), выделенного из оцифрованного сигнала датчика, причем это n-ступенчатое прореживание осуществляют с помощью n-каскадного прореживателя (от 5_1 до 5_n), где n≥2; выбор выходного сигнала (от UA_1 до UA_n) одного из n каскадов (от 5_1 до 5_n) прореживателя в зависимости от мгновенной относительной скорости; и фильтрация выбранного выходного сигнала посредством цифрового фильтра (7), синхронизированного с частотой повторения слов выбранного выходного сигнала.

Использование: для неразрушающего контроля качества пайки токоведущих соединений. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно определяют уровень пропаянности, для чего калибруют первую шкалу вихретокового устройства контроля, используя образец, имитирующий пропаянность 0%, у которого зазор между стенками П-образной оправки и вкладываемой в нее медной пластиной запаян только по поверхности.

Изобретение относится к измерительной технике, представляет собой устройство для вихретоковой дефектоскопии и может быть использовано для выявления и определения параметров подповерхностных дефектов в ферромагнитных объектах.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для обнаружения коррозии в лопатках газотурбинной установки. Сущность: датчик содержит детекторную головку, форма которой согласована с геометрией поверхности переходной секции лопатки газовой турбины.

Изобретение относится к устройству для регистрации электропроводных частиц (20) в жидкости (16), текущей в трубе (10) со скоростью (v), причем передающие катушки (18) подвергают жидкость воздействию периодических переменных электромагнитных полей для наведения в частицах вихревых токов, улавливающие катушки (15) регистрируют периодический электрический сигнал, соответствующий вихревым токам и содержащий несущее колебание, при этом, когда частицы попадают в эффективную ширину зоны чувствительности улавливающих катушек, наличие частицы способствует формированию амплитуды и/или фазы сигнала, каскад аналого-цифровых преобразователей преобразует сигнал улавливающей катушки в цифровую форму, блок (17, 19, 35, 37, 52, 60, 68, 74, 76, 78, 80, 88, 90, 94) обработки сигналов создает полезный сигнал из сигнала улавливающей катушки, преобразованного в цифровую форму, и блок (50, 60, 64) обработки данных обрабатывает полезный сигнал, чтобы зарегистрировать прохождение в трубе электропроводных частиц.

Использование: для проверки длинномерных изделий с помощью вихревых токов. Сущность изобретения заключается в том, что узел проходной катушки (100) для применения в устройстве проверки длинномерных изделий непрерывным способом с помощью вихревых токов включает узел катушки возбуждения с катушкой возбуждения (122), окружающей проходное отверстие (112) для пропуска длинномерного изделия (190) в направлении прохода (192), и расположенный вокруг проходного отверстия узел приемной катушки.

Настоящее изобретение относится к устройству производимого без демонтажа неразрушающего контроля конструктивных элементов двигателя, в частности турбомашины. Устройство (10) производимого без демонтажа неразрушающего контроля конструктивных элементов двигателя турбомашины, содержащее трубку (12), на дистальном конце которой установлен палец (14), который удерживает на одном из своих концов пластинку (16) поддержки инструмента контроля (18), а на своем противоположном конце лапку (20) поддержки и (или) зацепления на конструктивном элементе двигателя; причем эта лапка перемещается в направлении (30), параллельном продольной оси пальца.

Изобретение относится к устройствам контроля вихревыми токами для определения дефектов на поверхности или на малой глубине детали, в частности лопасти вентилятора авиационного двигателя.

Изобретение относится к измерительной техники, конкретно к способам неразрушающего контроля, и позволяет повысить точность определения параметров дефектов. Снимают годографы влияния зазора между преобразователем и объектом контроля на сигнал на бездефектном участке настроечного образца и на участке этого образца с калибровочным дефектом известной величины.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использована для оценки надежности и качества многослойных конструкций из полимерных композиционных материалов на основе контроля толщины слоев. Сущность: способ характеризуется тем, что предварительно измеряют градуировочную характеристику, в зоне измерения толщины композитного материала устанавливают металлические закладные элементы малой площади, устанавливают вихретоковый преобразователь на поверхность контролируемого композитного материала в центре зоны измерения толщины, измеряют сигнал, пропорциональный периоду измерительного автогенератора и толщине измеряемого композитного материала, дополнительно генерируют сигналы опорным автогенератором, по величине пропорциональные периоду. Определяют сигнал, пропорциональный разности периода колебаний измерительного и опорного автогенератора. Линеаризируют полученный сигнал. Перед каждым измерением толщины вихретоковый преобразователь устанавливают вне зоны контроля и измеряют сигнал, пропорциональный разности периодов сигналов опорного и измерительного автогенераторов, и уточняют линеаризированный сигнал, регистрируют значение толщины на регистрирующем устройстве. Для осуществления способа используется устройство, включающее вихретоковый преобразователь с катушкой индуктивности, измерительный автогенератор, регистрирующее устройство, опорный автогенератор со второй катушкой индуктивности, измеритель периода колебаний измерительного автогенератора, измеритель периода колебаний опорного автогенератора, вычитатель/сумматор измерителей периода колебаний, блок временных поправок, блок управления блоком временных поправок и линеаризатор передаточной функции. Технический результат: повышение точности измерения и достоверности результатов оценки технического и эксплуатационного состояния конструкций и их элементов. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для измерения параметров трещины в немагнитных электропроводящих объектах. Сущность изобретения заключается в том, что полость трещины дефектного участка заполняют магнитной жидкостью, сканируют дефектный участок подключенным к электронному блоку дефектоскопа вихретоковым преобразователем, регистрируют максимум вихретокового сигнала, вносимого трещиной, и получают основной сигнал, по которому судят о параметрах трещины, далее получают дополнительный сигнал, зависящий преимущественно от глубины трещины, а о ширине трещины судят по совокупности основного и дополнительного сигналов с помощью предварительно полученных зависимостей основного сигнала от трещин, заполненных магнитной жидкостью, с различной глубиной и шириной. Технический результат: обеспечение возможности повышения точности измерения геометрических размеров трещин в немагнитных электропроводящих объектах. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициентов диффузии водорода в различных конструкционных материалах на основе титана, используемых в космической и атомной технике, в изделиях, подвергаемых наводороживанию в процессе эксплуатации. Исследуемый образец из титана насыщают водородом в электролитической ячейке. Одна сторона образца соприкасается с электролитом, а ко второй плотно прижат вихретоковый датчик магнитного спектрометра. В процессе насыщения образца водород диффундирует к его противоположной стороне. В результате изменяются показания вихретокового датчика. По измерению времени изменения показаний вихретокового датчика рассчитывают коэффициент диффузии водорода в титане. Изобретение обеспечивает возможность определения коэффициента диффузии водорода в титане в производственных условиях в местах малодоступных для анализа. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества двухслойной проволоки диаметром менее 1 мм с верхним слоем, имеющим большую электрическую проводимость, например, стабилизированных Nb3Sn сверхпроводников с медной оболочкой и сердцевиной из сплава ниобий-олово. Сущность: вихретоковый преобразователь проходного типа для контроля качества проволоки содержит полый цилиндрический каркас 1 с размещенными на нем соленоидальными и бифилярно намотанными возбуждающей катушкой 2 и измерительной катушкой 3, полый цилиндрический каркас 4 с идентичными измерительными катушками 5 и 6, расположенными с осевым зазором и соединенными последовательно - встречно. Каркас 1 размещен внутри каркаса 4 симметрично с ним. Вихретоковый преобразователь содержит также потенциометр 7, каркас 8, идентичный каркасу 1, с размещенными на нем и намотанными бифилярно катушками 9 и 10 индуктивности, подобным возбуждающей катушке 2 и измерительной катушке 3 индуктивности, соответственно, но с большим числом витков W4=W5=(1,1…1,3)Wв, где W4, W5 и Wв - число витков четвертой катушки 9, пятой катушки 10 и возбуждающей катушки 2 индуктивности, соответственно. Катушка 9 индуктивности соединена последовательно с возбуждающей катушкой 2 индуктивности, а катушка 10 индуктивности соединена параллельно с потенциометром 7, подключенным своим средним выводом к выводу третьей измерительной катушки индуктивности. Преобразователь позволяет в процессе производства контролировать отношение "медь/не медь" в стабилизированных Nb3Sn сверхпроводниках и одновременно выявлять дефекты типа пор и включений из различных металлов. Технический результат: повышение информативности и пороговой чувствительности контроля стабилизированных сверхпроводников, диаметром менее 1 мм. 3 з.п. ф-лы , 4 ил.
Наверх