Вихретоковый преобразователь проходного типа

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.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии электропроводящих объектов, например контроля качества двухслойной проволоки с верхним слоем, имеющим большую электрическую проводимость.

К таким проволокам, в частности, относятся стабилизированные Nb3Sn сверхпроводники, с медной оболочкой и сердцевиной из сплава ниобий-олово. Медная оболочка необходима для сохранения требуемого минимального уровня электрической проводимости проволоки при утрате сверхпроводником свойств сверхпроводимости. Качество стабилизированных сверхпроводников определяется отношением "медь/не медь" и отсутствием дефектов в виде включений из магнитных и немагнитных металлов, пор и других несплошностей в медной оболочке. Стабилизированные сверхпроводники имеют вид проволоки диаметром менее 1 мм и применяются, в частности, в токовых обмотках мощных магнитных систем ядерного коллайдера.

Известен проходной вихретоковый преобразователь [1. Неразрушающий контроль: справ.: B 7 т. / т. 2. Кн. 2: Вихретоковый контроль / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин / Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004 с. 375, рис. 2.7-a)], содержащий коаксиальные возбуждающую и измерительную катушки индуктивности, размещенные на каркасе с осевым отверстием для размещения в нем контролируемого объекта. Возбуждающая катушка для создания однородного магнитного поля выполняется с отношением ℓв/Dв≥4, где ℓв - длина, а Dв - диаметр возбуждающей катушки, соответственно. Измерительную катушку индуктивности располагают внутри возбуждающей, а ее длину и диаметр выбирают значительно меньше, чем длина и диаметр возбуждающей катушки.

Недостаток известного вихретокового преобразователя заключается в недостаточной стабильности для измерения в производственном потоке отношения "медь/не медь" стабилизированных сверхпроводников на основе соединения ниобий-олово, имеющих внешний диаметр менее 1 мм при номинальном отношении "медь/не медь" = 0,5±0,01. Это связано с тем, что эффект от изменения в процессе контроля магнитной связи между возбуждающей и измерительной катушками за счет микросмещений витков при вариации температуры оказывается сопоставимым с сигналами от подлежащих регистрации изменений отношения "медь/не медь".

Кроме того, известный преобразователь имеет пониженную относительную чувствительность к параметрам проволок малого диаметра D, сопоставимого с минимально возможной для механической защиты витков толщиной T стенки каркаса измерительной катушки. Неоптимальность относительной чувствительности к параметрам контролируемого объекта объясняется тем, что напряжение холостого хода U0 вихретокового преобразователя данной конструкции создается магнитным потоком возбуждающей катушки, проходящим по всей площади Sи витков измерительной катушки, а вносимое напряжение Uвн - магнитным потоком вихревых токов, занимающим часть площади катушки Sок, заполненной контролируемым объектом. Отношение Sок/Sи падает по мере уменьшения диаметра контролируемого объекта. Это связано с тем, что разность внутреннего диаметра измерительной катушки и диаметров осевого отверстия определяется требованиями механической прочности и износоустойчивости. Она не может уменьшаться пропорционально уменьшению диаметра осевого отверстия и остается практически одинаковой для преобразователей с разными диаметрами осевого отверстия. Еще один недостаток известного вихретокового преобразователя связан с недостаточным отношением "сигнал/помеха" для надежного выявления недопустимых включения из магнитных и немагнитных металлов, пор и другие несплошности в медной оболочке стабилизированных сверхпроводников диаметром менее 1 мм на основе соединения ниобий-олово.

Известен проходной параметрический вихретоковый преобразователь, содержащий катушку индуктивности, размещенную на каркасе с осевым отверстием для размещения в нем контролируемого объекта [2. Неразрушающий контроль материалов и изделий: справочник / П.И. Беда, Б.И. Выборнов, Ю.А. Глазков и др. / Под общ. ред. Г.С. Самойловича. М.: Машиностроение, 1976. - С. 206, рис. 5-б].

Однако и этот преобразователь не обладает требуемой стабильностью, что связано с сильным влиянием на выходной сигнал изменений температуры, приводящих к вариации активного сопротивления катушки. Кроме того, данный вихретоковый преобразователь также не обеспечивает выявления характерных дефектов в медной оболочке стабилизированных сверхпроводников диаметром менее 1 мм на основе соединения ниобий-олово из-за низкого отношения "сигнал/помеха".

Наиболее близок к предложенному по технической сущности принятый за прототип проходной вихретоковый преобразователь для контроля проволоки, содержащий полый цилиндрический каркас из кварцевого стекла с размещенной на нем соленоидальной возбуждающей катушкой, второй полый цилиндрический каркас с двумя идентичными измерительными катушками индуктивности, расположенными с осевым зазором и соединенными последовательно-встречно, первый каркас размещен внутри второго каркаса симметрично с ним [3. Федосенко Ю.К., Шкатов П.Н., Ефимов А.Г. Вихретоковый контроль / Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: издательский дом «Спектр», 2011. - С. 130-131].

Толщину стенки каркаса в виде трубки из кварцевого стекла для получения большей чувствительности вихретокового преобразователя выбирают минимально возможной. Минимальная толщина стенки ограничена требованиями к механической прочности и износоустойчивости каркаса под действием перемещаемой в процессе контроля проволоки.

С помощью данного преобразователя, в принципе, можно получить информацию и о наличии дефектов в медной оболочке сверхпроводящей проволоки и об отношении "медь/не медь" в ней. Информацию о наличии дефектов получают, измеряя напряжение между внешними выходами измерительных обмоток (дифференциальный сигнал), а об отношении "медь/не медь" - напряжение между выводами одной из измерительных обмоток (абсолютный сигнал).

Однако и этот преобразователь не обладает требуемой стабильностью выходного напряжения измерительных катушек для измерения отношения "медь/не медь" стабилизированных сверхпроводников на основе соединения ниобий-олово диаметром менее 1 мм. Это также связано с тем, что эффект от изменения в процессе контроля магнитной связи между возбуждающей и измерительной катушками за счет микросмещений витков при вариации температуры оказывается сопоставимым с сигналами от подлежащих регистрации изменений отношения "медь/не медь". Кроме того, подключение электрической цепи к одной из согласно - встречно включенных измерительных катушек приводит к их разбалансировке, сопоставимой с сигналами от подлежащих выявлению дефектов медной оболочки сверхпроводящей проволоки.

Задача - повышение достоверности контроля качества стабилизированных сверхпроводников.

Технический результат - повышение информативности и пороговой чувствительности контроля стабилизированных сверхпроводников диаметром менее 1 мм на основе соединения Nb3Sn.

Технический результат достигается в заявляемом вихретоковом преобразователе проходного типа, содержащем первый полый цилиндрический каркас с размещенной на нем соленоидальной возбуждающей катушкой, второй полый цилиндрический каркас с первой и второй идентичными измерительными катушками индуктивности, расположенными с осевым зазором и соединенными последовательно - встречно, первый каркас размещен внутри второго каркаса симметрично с ним, причем он снабжен третьей измерительной катушкой, размещенной на первом каркасе и намотанной бифилярно с возбуждающей катушкой индуктивности, при этом вихретоковый преобразователь снабжен потенциометром, третьим, идентичным первому, цилиндрическим каркасом с размещенными на нем и намотанными бифилярно четвертой и пятой катушками индуктивности, подобным возбуждающей катушке индуктивности и третьей измерительной катушке индуктивности, соответственно, но с большим числом витков W4=W5=(1,1…1,3)Wв, где W4, W5 и Wв - число витков четвертой, пятой и возбуждающей катушек индуктивности, соответственно, четвертая катушка индуктивности соединена последовательно с возбуждающей катушкой индуктивности, а пятая катушка индуктивности соединена параллельно с потенциометром, подключенным своим средним выводом к выводу третьей измерительной катушки индуктивности.

В частном варианте диаметр dи провода третьей и пятой измерительных катушек выбирается из условия dи<0,8dв, где dв - диаметр провода возбуждающей катушки индуктивности.

В частном варианте первый и второй каркасы выполнены с возможностью взаимного осевого перемещения и вращения.

В частном варианте ширина b, наружный диаметр Dн, внутренний диаметр Dв первой и второй измерительных катушек и осевой зазор Ζ между их центрами удовлетворяют соотношениям 0,3<b/Dв<0,4; 1,3<Dн/Dв<1,4; 0,75<Z/Dв<0,85.

На фиг. 1 представлена схема заявляемого вихретокового преобразователя проходного типа, на фиг. 2 - электрическая схема заявляемого вихретокового преобразователя на фиг. 3 - поперечное сечение контролируемого объекта, на фиг. 4 - распределение значений Cu/non Cu по длине сверхпроводника, полученных на заявляемой экспериментальной установке.

Вихретоковый преобразователь проходного типа содержит полый цилиндрический каркас 1 с размещенными на нем бифилярно намотанными соленоидальной возбуждающей катушкой индуктивности 2 и третьей измерительной катушкой индуктивности 3, полый цилиндрический каркас 4 с идентичными измерительными первой и второй катушками индуктивности 5 и 6 соответственно, расположенными с осевым зазором и соединенными последовательно - встречно. Каркас 1 размещен внутри каркаса 4 симметрично с ним.

Вихретоковый преобразователь содержит также потенциометр 7, идентичный первому каркасу 1 каркас 8, с размещенными на нем и намотанными бифилярно четвертой и пятой катушками 9 и 10 индуктивности соответственно, подобным возбуждающей катушке 2 и третьей 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.

Контролируемая проволока 11, состоит из медной оболочки 12 и сверхпроводящей сердцевины 13 на основе соединения ниобий-олово. Из-за особенности технологии внешний диаметр проволоки фиксирован, а отношение "медь/не медь" может изменяться только за счет вариации размеров сердцевины 13. Внешний диаметр проводника остается неизменным и составляет, в зависимости от модификации, величину порядка 0,82 мм. В связи с этим повышение объемной доли стабилизирующей меди приводит к уменьшению размера сверхпроводящей сердцевины. С другой стороны, уменьшение доли стабилизирующей меди приводит к недопустимому перегреву при защитном выводе тока через медную оболочку. Следовательно, имеется оптимум отношения объемных долей медной и не медной составляющих сверхпроводящего провода. В соответствии с существующими требованиями величина отношения km="медь/не медь" должна лежать в пределах 1,0±0,1.

Вихретоковый преобразователь работает следующим образом.

Возбуждающая катушка 2, подключенная к генератору синусоидального напряжения (не показан), создает переменное магнитное поле, индуцирующее в проволоке 11 вихревые токи. Проволока 11 перемещается через внутреннюю полость каркаса 1. Удельная электрическая проводимость σно сверхпроводника стремится к бесконечности при температуре ниже 4°K. Однако при обычных значениях температуры удельная электрическая проводимость σм материала медной оболочки 12, по меньшей мере, в 10 раз превышает удельную электрическую проводимость σно сверхпроводника ниобий-олово. Благодаря этому вторичное электромагнитное поле, создаваемое, вихревыми токами в сверхпроводящей сердцевине 13 весьма мало по сравнению со вторичным электромагнитным полем вихревых токов в медной оболочке 12. Для получения информации об отношении "медь/не медь", связанную с толщиной медной оболочки 12, регистрируют вторичное напряжение, вносимое в измерительную катушку 3. Для получения максимально возможного электромагнитного взаимодействия между контролируемой оболочкой и вихретоковым преобразователем измерительную катушку 3 и возбуждающую катушку 2 выполняют идентичными, а их обмотки наматывают бифилярно на каркасе 1. Как известно [1, с. 413, рис. 4.3], наибольшая степень электромагнитного взаимодействия достигается в параметрическом преобразователе, когда информация о вносимых параметрах определяется по изменению комплексного сопротивления самой возбуждающей катушки. Однако данное решение неприемлемо в данном случае из-за низкой стабильности измерений с использованием параметрического преобразователя. В предложенном вихретоковом преобразователе коэффициент магнитной связи с контролируемым объектом близок к коэффициенту магнитной связи с контролируемым объектом параметрического преобразователя. При этом предложенный преобразователь, будучи трансформаторным, не имеет присущих параметрическому преобразователю недостатков, связанных с низкой температурной стабильностью. Одновременно, за счет бифилярной намотки катушек 2 и 3 достигается высокая стабильность магнитной связи между ними. Для повышения этой стабильности диаметр dи провода измерительной катушки 3 рекомендуется выбирать из условия dи<0,8dв, где dв - диаметр провода возбуждающей катушки 2. При этом достигается больший коэффициент плотности бифилярной обмотки катушек 2 и 3, в результате сечение катушек после пропитки компаундом становится менее подверженным микро изменениям при температурных и механических воздействиях, прежде всего за счет неизбежного трения о поверхность каркаса 1 перемещаемой проволоки.

Важность стабильности магнитной связи между катушками индуктивности 2 и 3 определяется двумя факторами. Во-первых, невозможностью изменения настроек прибора в процессе контроля, длительность которого при непрерывном перемещении через полость вихретокового преобразователя бухты провода длиной до 30 км составляет десятки часов. Во-вторых, малым уровнем сигналов, связанных с вариацией отношения "медь/не медь" в заданном поле допуска. Так, например, для провода с внешним диаметром 0,82 мм и с номинальным отношением "медь/не медь" = 0,5 (толщина медной оболочки -t = 0,12 мм) уменьшение отношения на 0,01 (изменение t от 0,1126 мм до 0,127 мм) приводит к изменению вносимого в катушку 3 напряжения на величину порядка 10-5×U0, где U0 - напряжение холостого хода, наводимое в катушку 3 магнитным потоком возбуждающей катушки 2. Изменения получены при оптимальной для измерения отношения "медь/не медь" для заданных параметров рабочей частоты.

Из приведенного примера видно, что для обеспечения надежной регистрации сигналов, несущих информацию о качестве сверхпроводящей проволоки, необходимо обеспечить стабильность измерений на уровне 10-6×U0. Для исключения неинформативной составляющей из синусоидального напряжения U _ 2 , наводимого в катушке 3, необходимо на соответствующем уровне провести его компенсацию (установить 0 перед контролем). Для этого используют часть напряжения, наводимого в катушке 10 магнитным потоком катушки 9. Напряжение U _ 10 на внешних зажимах катушки 10 поддерживается на уровне, соответствующем уровню стабильности напряжения U _ 2 , так как ее магнитная связь с катушкой 9 поддерживается на том же уровне, а по катушкам 2 и 9 протекает один и тот же ток. При подключении катушки 2 к среднему выводу потенциометра 7 происходит векторное суммирование двух синусоидальных напряжений. Меняя местами подключаемые концы катушки 2, выбирают соединение, при котором суммируемые напряжения оказываются в противофазе. Минимального отклонения от нуля напряжения UA между соответствующими внешними выводами катушек 2 и 10 добиваются при отсутствии контролируемой проволоки путем регулировки потенциометра 7. За счет большего числа витков у четвертой и пятой катушек индуктивности 9 и 10 соответственно, чем у возбуждающей катушки 2 и третьей катушки индуктивности 3 напряжение U _ 10 превышает по амплитуде U _ 2 , что необходимо для выполнения регулировки.

Для регистрации характерных дефектов в медной оболочке 12 в виде пор и включений из различных металлов (трещины из-за высокой пластичности меди в оболочке не возникают) используются дифференциально включенные измерительные катушки 5 и 6. Стабильность выходного напряжения дифференциально включенных идентичных катушек 5 и 6 достаточно высока, так как при различных воздействиях изменения параметров катушек происходят одновременно и на одинаковую величину. Сигналы, создаваемые под влиянием пор существенно меньше сигналов, вызываемых трещинами, что требует специальных технических решений для обеспечения необходимой чувствительности.

Пороговая чувствительность к подобным дефектам определяется уровнем балансировки катушек 5, 6 их геометрическими параметрами и взаимным положением.

Для обеспечения требуемого уровня балансировки каркасы 1 и 4 рекомендуется выполнять с возможностью их взаимного осевого перемещения и вращения. Это позволяет минимизировать разбаланс катушек путем смещений центра каркаса 4 относительно каркаса 1 и его вращения. При этом очень плавно изменяется различие в магнитных связях (M) между каждой из катушек 5, 6 и возбуждающей катушкой 2.

Установлено, что оптимальная чувствительность к дефектам типа пор и включений в медной оболочке 12 достигается при выполнении следующих соотношений для ширины b, наружного диаметра Dн, внутреннего диаметра Dв измерительных катушек 5, 6 и осевого зазора Ζ между их центрами

0,3 < b / D в < 0,4 ( 1 )

1,3 < D н / D в < 1,4 ( 2 )

0,75 < Z / D в < 0,85 ( 3 )

Чем больше витков в катушке индуктивности, тем больше ее диаметр, и как следствие, больше абсолютная чувствительность к дефекту, но меньше локальность контроля. В то же время, если витков мало, сигналы слабые и их невозможно зарегистрировать.

Неравенства (1) и (2) - компромисс между локальностью контроля и абсолютной чувствительностью, а неравенство (3) - между степенью подавления вариации свойств сплошного металла и абсолютной чувствительностью к дефекту.

Напряжение U _ Д между внешними выводами катушек 5 и 6 при наличии дефектов в проволоке, перемещаемой через полость каркаса 1 вихретокового преобразователя, несет информацию о наличии в нем дефектов. Взаимного влияния дефектоскопического канала, образованного катушками 5, 6 и абсолютного канала, образованного катушками 3, 10 не происходит при условии, что магнитная связь между катушками 2, 3, 5 и 6 с катушками 9 и 10 пренебрежимо мала. Это достигается соответствующим размещением и ориентацией каркасов 1 и 8.

Обработка сигналов U _ А и U _ Д , получаемых при перемещении проволоки 12 через полость каркаса 1 вихретокового преобразователя, выполняется известным образом, например, амплитудно-фазовым способом [1. Неразрушающий контроль: справ.: В 7 т. / т. 2. Кн. 2: Вихретоковый контроль / Ю.К. Федосенко, В.Г. Герасимов, А.Д. Покровский, Ю.Я. Останин / Под. общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 2004 с. 473-474, рис. 8.5-8.6).

Заявляемый вихретоковый преобразователь, в отличие от известных, позволяет в процессе длительных измерений регистрировать изменения отношения "медь/не медь" в проволоке диаметром менее 1 мм типа стабилизированных Nb3Sn сверхпроводников, с медной оболочкой и сердцевиной из сплава ниобий-олово. Заявляемый вихретоковый преобразователь позволяет одновременно выявлять дефекты типа пор и включений из различных металлов. Кроме того, он позволяет определять значение параметра Cu/nonCu в каждой точке длинномерного провода, что подтверждается зависимостью, представленной на фигуре 4.

Полученные результаты вихретокового контроля проверялись путем металлографических исследований. Установлено, что погрешность измерения процентного отношения "медь/не медь составляет не более 3%, при этом надежно выявляются дефекты типа включений с эквивалентным объемом порядка 0,03 мм3 в сверхпроводящей проволоке на основе соединения Nb3Sn с внешним диаметром 0,82 мм. Таким образом, повышается информативность и пороговая чувствительность контроля стабилизированных сверхпроводников диаметром менее 1 мм на основе соединения Nb3Sn.

1. Вихретоковый преобразователь проходного типа, содержащий первый полый цилиндрический каркас с размещенной на нем соленоидальной возбуждающей катушкой, второй полый цилиндрический каркас с первой и второй идентичными измерительными катушками индуктивности, расположенными с осевым зазором и соединенными последовательно - встречно, первый каркас размещен внутри второго каркаса симметрично с ним, отличающийся тем, что он снабжен третьей измерительной катушкой, размещенной на первом каркасе и намотанной бифилярно с возбуждающей катушкой индуктивности, при этом вихретоковый преобразователь снабжен потенциометром, третьим, идентичным первому, цилиндрическим каркасом с размещенными на нем и намотанными бифилярно четвертой и пятой катушками индуктивности, подобным возбуждающей катушке индуктивности и третьей измерительной катушке индуктивности, соответственно, но с большим числом витков W4=W5=(1,1…1,3)Wв, где W4, W5 и Wв - число витков четвертой, пятой и возбуждающей катушек индуктивности, соответственно, четвертая катушка индуктивности соединена последовательно с возбуждающей катушкой индуктивности, а пятая катушка индуктивности соединена параллельно с потенциометром, подключенным своим средним выводом к выводу третьей измерительной катушки индуктивности.

2. Вихретоковый преобразователь проходного типа по п. 1, отличающийся тем, что диаметр dи провода третьей и пятой измерительных катушек выбирается из условия dи<0,8dв, где dв - диаметр провода возбуждающей катушки индуктивности.

3. Вихретоковый преобразователь проходного типа по п. 1, отличающийся тем, что первый и второй каркасы выполнены с возможностью взаимного осевого перемещения и вращения.

4. Вихретоковый преобразователь проходного типа по п. 1, отличающийся тем, что ширина b, наружный диаметр Dн, внутренний диаметр Dв первой и второй измерительных катушек и осевой зазор Z между их центрами удовлетворяют соотношениям 0,3<b/Dв<0,4; 1,3<Dн/Dв<1,4; 0,75<Z/Dв<0,85.



 

Похожие патенты:

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.

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.

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.

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.

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 наружной дефектоскопии труб. Сущность изобретения заключается в том, что установка выполнена в виде модуля контроля толщины стенки трубы, модуля контроля продольных дефектов, модуля контроля поперечных дефектов, снабженных соответствующими сканирующими устройствами. Модуль контроля толщины стенки и модуль контроля продольных дефектов снабжены устройствами для позиционирования сканирующих устройств с датчиками относительно трубы. Устройство для позиционирования выполнено в виде трех корпусов и закрепленных в нем с возможностью вращения направляющих элементов в виде диска, закрепленного в корпусе, с наклоном относительно оси трубы. Диски закреплены в корпусе посредством соединительного элемента, винта и пружины и расположены на входе и выходе из первых двух модулей. Корпуса подвижно соединены между собой с возможностью одновременного схождения-расхождения относительно трубы. Диски выполнены с кольцевыми скосами. Одни из кольцевых скосов являются контактной поверхностью с трубой и выполнены с термоупрочняемым слоем. Другие кольцевые скосы обеспечивают более компактное расположение дисков относительно датчиков для уменьшения «мертвой» зоны сканирования. Сканирующие устройства установлены с возможностью вращения в противоположные стороны. Технический результат: повышение качества контроля труб, расширение диапазона контролируемых диаметров труб без увеличения габаритов установки, а также повышение надежности работы установки. 7 ил.

Изобретение относится к бесконтактному контролю качества объектов из электропроводящих материалов при производстве и эксплуатации. Сущность: способ основан на том, что в электропроводящем объекте постоянным магнитным полем возбуждают вихревой ток и сканируют электропроводящий объект вихретоковым преобразователем, содержащим по меньшей мере один индуктор постоянного поля и по меньшей мере один датчик изменения электромагнитного поля при перемещении вихретокового преобразователя и электропроводящего объекта, фиксируют сигналы, соответствующие изменению электромагнитного поля, по результатам измерений которых определяют наличие дефектов. При этом возбуждение вихревых токов в электропроводящем объекте осуществляют с помощью вихретокового преобразователя накладного типа, в котором датчики изменения электромагнитного поля устанавливают на полюсе индуктора постоянного поля, а возбуждение вихревых токов осуществляют через датчик изменения магнитного поля. Вихретоковый преобразователь состоит по меньшей мере из одного индуктора постоянного поля и по меньшей мере из одного датчика изменения электромагнитного поля, и блока обработки и анализа, вход которого связан с выходом датчика изменения электромагнитного поля. В качестве вихретокового преобразователя используют вихретоковый преобразователь накладного типа, при этом датчик изменения электромагнитного поля закреплен на полюсе индуктора постоянного поля, причем датчик изменения электромагнитного поля и индуктор постоянного поля выполнены в виде единого целого. Технический результат: возможность контроля при одностороннем доступе. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для диагностики металла с имеющимися процессами высокотемпературной ползучести и прогнозирования его остаточного ресурса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для контроля роторов паровых турбин по осевому каналу включает механизм для перемещения, модуль для выявления дефектов, согласно изобретению в корпусе устройства расположены три канала с втулками, через первый канал подается контактная жидкость, второй - для датчика, в третьем канале расположена губка для сбора контактной жидкости, при этом в корпус устанавливается либо датчик продольных волн, либо датчик поверхностных акустических волн. Технический результат: обеспечение возможности обнаружения и прогнозирования образования дефектов и оценка ресурса ротора паровой турбины. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для неразрушающего контроля днища резервуаров вертикальных стальных (далее РВС) для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что обследование днища резервуара вертикального стального (далее РВС) производят комплексом для диагностики днищ, в котором используют метод утечки магнитного потока (MFL) и вихретоковый метод для выявления дефектов листов днища и сварных швов, определения их местоположения, а также измерения остаточной толщины листов днищ РВС и антикоррозионного покрытия, при этом комплекс для диагностики днищ состоит из сканера листов и сканера швов; сканер листов, в свою очередь, включает в себя тележку специальной конструкции, на которой размещены магнитная система с блоком датчиков, блок привода актуатора, блок аккумуляторный, блок электроники, навигационная система, а сканер швов также состоит из тележки, на которой размещены блок электроники, блок аккумуляторный, одометр и внешний датчик, при этом и сканер листов, и сканер швов снабжены бортовым накопителем диагностической информации, а блоки электроники сканера листов и сканера швов запрограммированы на определенные параметры работы, связанные с обнаружением дефектов, накоплением диагностической информации, настройкой навигационной системы. Технический результат: обеспечение возможности повышения достоверности диагностических данных и своевременного прогнозирования развития критических дефектных зон днища резервуара. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для автоматизированного неразрушающего контроля резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что предложено устройство для автоматизированного неразрушающего контроля металлической конструкции, содержащее ультразвуковой блок неразрушающего контроля, блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля, вихретоковый блок неразрушающего контроля, управляющий блок, соединенный с указанными ультразвуковым блоком неразрушающего контроля, блоком неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретоковым блоком неразрушающего контроля для отправки управляющих сигналов для осуществления контроля металлической конструкции, и блок навигации, соединенный с управляющим блоком управления и выполненный с возможностью определения положения указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля относительно металлической конструкции и состояния поверхности контролируемой металлической конструкции и направления сигналов с информацией о положении указанного устройства для автоматизированного неразрушающего контроля и состоянии поверхности контролируемой металлической конструкции в управляющий блок, причем все указанные блоки установлены во взрывозащищенном корпусе, имеющем средства перемещения по поверхности контролируемой металлической конструкции, управляющий блок выполнен с возможностью направления управляющих сигналов одновременно на по меньшей мере один блок из числа указанных ультразвукового блока неразрушающего контроля, блока неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля и вихретокового блока неразрушающего контроля на основе сигналов, полученных от блока навигации, а блок неразрушающего контроля на основе метода утечки магнитного поля выполнен с возможностью изменения индукции магнитного поля, создаваемого этим блоком, от минимального значения, близкого к нулю, до заданного максимального значения. Технический результат: обеспечение возможности создания устройства для автоматизированного неразрушающего контроля металлических конструкций, которое может осуществлять точный контроль различных видов металлических конструкций, включая металлические конструкции, имеющие препятствия на своей поверхности, например, в виде стыков составляющих их пластин, а также которое может работать в автоматическом или полуавтоматическом режиме. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля их толщины и удельной электрической проводимости материала. Сущность: устройство содержит первый, второй и третий генераторы гармонических сигналов, схему синхронизации, накладной вихретоковый преобразователь, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой синхронные детекторы, первый, второй, третий, четвертый пятый и шестой интегрирующие дискретизаторы, вычислительный блок, блок индикации. Входы генераторов соединены с первым выходом схемы синхронизации, сигнальные выходы генераторов соединены со входами накладного вихретокового преобразователя. Сигнальные входы синхронных детекторов соединены с выходом накладного вихретокового преобразователя, входы управления первого, второго, третьего, четвертого, пятого и шестого синхронных детекторов соединены соответственно с первым и вторым выходами управления первого генератора, с первым и вторым выходами управления второго генератора, с первым и вторым выходами управления третьего генератора, а выходы синхронных детекторов соединены соответственно с сигнальными входами первого, второго, третьего, четвертого пятого и шестого интегрирующих дискретизаторов. Входы управления интегрирующих дискретизаторов соединены со вторым выходом схемы синхронизации, выходы интегрирующих дискретизаторов соединены каждый с отдельным входом вычислительного блока. Выход вычислительного блока соединен со входом блока индикации. Технический результат: повышение достоверности контроля за счет более качественного разделения реакций вихретокового преобразователя на взаимодействие с объектом каждой в отдельности частотных составляющих возбуждающего магнитного поля. 3 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для выявления дефектов как с внутренней, так и с внешней стороны в ферромагнитных трубах. Технический результат: повышение достоверности контроля путем подавления влияния мешающих факторов, связанных с электромагнитной неоднородностью металла, без доведения его до состояния технического насыщения. Сущность: устройство содержит источник постоянного тока, систему намагничивания, вихретоковый преобразователь, электронный блок, фазовращатель. Система намагничивания состоит из цилиндрического магнитопровода с Н-образным продольным сечением и подключенной к выходу источника постоянного тока обмотки, размещенной на центральном стержне и выполненной в виде двух согласно соединенных и установленных с осевым зазором симметрично относительно центра магнитопровода идентичных секций. Вихретоковый преобразователь размещен в зазоре между обмотками электромагнита на цилиндрическом каркасе, соосном с магнитопроводом. Генератор переменного тока подключен к возбуждающей обмотке вихретокового преобразователя и электронному блоку, подключенного своим входом к выходу вихретокового преобразователя. Электронный блок выполнен с возможностью амплитудно-фазовой обработки сигнала и подключен через фазовращатель к выходу генератора переменного тока. Источник постоянного тока выполнен регулируемым. При изменении напряженности магнитного поля H, создаваемого системой намагничивания, происходит изменение разности фаз между сигналами, связанными с влиянием дефектов, и сигналами, связанными с влиянием структурной неоднородности металла. Величина напряженности магнитного поля выбрана так, чтобы изменения вносимого напряжения на измерительной обмотке вихретокового преобразователя, связанные с воздействием дефектов и влиянием шума за счет структурной неоднородности металла, максимально различались по фазе. При этом условия, благоприятные для выделения сигнала от дефектов, наступают при величине Н<<Нтн, где Нтн – напряженность магнитного поля, требуемая для технического насыщения металла. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для контроля качества сверхпроводящей проволоки с медной оболочкой и сверхпроводящей сердцевиной из сплава ниобий-олово. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения отношения Cu/non Cu в сверхпроводящей проволоке с заданными наружным диаметром DH, удельной электрической проводимостью σм медной оболочки и удельной электрической проводимостью σс сверхпроводящей сердцевины, заключается в том, что предварительно в полость проходного вихретокового преобразователя поочередно вводят выполненные из отрезков проволоки контрольные образцы с такими же параметрами Dн, σм и σс, что и у контролируемой проволоки и с известным, изменяющимся от образца к образцу отношением Cu/non Сu, измеряют с помощью электронного блока, подключенного к выходу вихретокового преобразователя, вносимый образцами вихретоковый сигнал и по совокупности измерений получают градуировочную зависимость между вихретоковым сигналом и отношением Cu/non Сu, контролируемую проволоку перемещают через проходной вихретоковый преобразователь, измеряют с помощью электронного блока, подключенного к выходу вихретокового преобразователя, вихретоковый сигнал, регистрируют с помощью датчика перемещения текущую линейную координату контролируемого участка проволоки, получают зависимость изменения вихретокового сигнала вдоль контролируемой проволоки, а по ней, с помощью предварительно полученных градуировочных характеристик, и отношение Cu/non Сu, согласно изобретению периодически выполняют контрольное измерение отношения Cu/non Cu электрическим методом, для чего создают электрический ток I вдоль участка контролируемой проволоки, измеряют создаваемое этим током на участке заданной длины падение напряжение U и по отношению U/I, с учетом параметров Dн, σм, σс и , вычисляют среднее отношение Cu/non Cu на этом участке, затем ставят в соответствие полученную величину Cu/non Cu со средней величиной вихретокового сигнала, измеренного на этом же участке, и по полученному соответствию корректируют градуировочную характеристику. Технический результат: обеспечение возможности повышения достоверности измерения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля технического состояния рельсовых путей. Согласно способу мониторинга рельсового пути в рельсы передают акустический сигнал, отраженный сигнал принимают акустическими датчиками, обрабатывают сигнал с помощью системы обработки сигналов. По результатам анализа полученных данных судят о состоянии рельсового пути. В качестве источника акустического сигнала используют деформационную волну, возникающую в рельсе при движении подвижного состава. Прием отраженных сигналов осуществляют непрерывно в движении состава. В качестве акустических датчиков используют электромагнитно-акустические преобразователи. В результате расширяются функциональные возможности и повышается надежность способа мониторинга рельсового пути. 3 ил.

Область применения: изобретение относится к геофизическим исследованиям технического состояния нефтегазовых скважин и может быть использовано для обнаружения различных дефектов в нескольких колоннах скважин. Электромагнитный скважинный дефектоскоп содержит генераторную катушку индуктивности, измерительные катушки индуктивности и дополнительные измерительные катушки индуктивности, отнесенные на расстояние от генераторной катушки, блок электроники, при этом дополнительные измерительные катушки индуктивности удалены от генераторной катушки индуктивности на расстояние, обеспечивающее оптимальную рабочую зону влияния на них генераторной катушки индуктивности, которое выбирается из условия от 0,01 до 2L, и разнесены между собой по оси прибора на расстояние, выбираемое из условия от 0,01 до 2L, где L - длина основного зонда. Кроме того, каждая дополнительная измерительная катушка индуктивности в количестве одной или более штук установлена на отдельном магнитном сердечнике. Технический результат заявленного решения заключается в улучшении разрешающей способности дефектоскопа, повышении чувствительности к дефектам малого размера и точности определения их расположения за счет подбора оптимального расстояния расположения измерительной катушки от генераторной катушки для обеспечения рабочей зоны влияния генераторной катушки на измерительную. 2 н.п. ф-лы, 3 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 W4W5Wв, 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 медьне 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