Вихретоковая измерительная система для контроля качества и толщины упрочняющих покрытий на металлической основе

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет исследовать упрочняющие боридные покрытия, нанесенные на основу из стали, и делать вывод о качестве покрытия на стали. Способ исследования качества и износостойкости упрочняющих боридных покрытий, основанный на анализе двухчастотного сигнала вихретокового преобразователя, представляет собой оценку среднеквадратичного отклонения сигнала вихретокового преобразователя с использованием измерительной системы, включающей персональный компьютер с программным обеспечением и блоки генерации, фильтрации, разделения сигнала. Технический результат – повышение точности определения качества и износостойкости боридного покрытия, снижение влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием на результаты контроля. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для бесконтактного измерения толщины немагнитных электропроводящих изделий методом вихревых токов.

Известен способ двухчастотного контроля толщины электропроводящего покрытия, в соответствие с которым на возбуждающие обмотки вихретоковых преобразователей подается сигналы двух частот, после чего производят сравнение напряжений, индуцируемых в измерительную обмотку преобразователей, параллельно с чем осуществляют линейное изменение частоты одного из сигналов до момента, в котором частоты двух сигналов совпадут. [1. Коноваленко В.В. Двухчастотный толщиномер. Авт. свид. 1078239, кл. G01B 7/06, бюл. 9, 1984 г.].

Точность данного способа контроля ограничена изменением скорости и нелинейностью развертки частоты первого сигнала во времени, а также влиянием зазора между вихретоковым преобразователем и объектом контроля, поскольку результат преобразования получают посредством обработки только амплитудных параметров сигналов.

Известен также способ двухпараметрового контроля, заключающийся в том, что после формирования сигнала, возбуждающего вихретоковый преобразователь, сначала компенсируют его выходное напряжение при наличии в зоне контроля эталонного изделия, толщина которого значительно превышает глубину проникновения электромагнитного поля, а затем измеряют амплитуду и фазу выходного сигнала вихретокового преобразователя, установленного на контролируемое изделие, и по результатам их обработки определяют параметры изделия [Беликов Е.Г., Тимаков Л.К. Вихретоковый способ двухпараметрического контроля изделий. Авт. свид. 1608422, кл. G01B 7/06, бюл. 43,1980 г. (прототип)].

Недостатком этого способа является низкая точность измерения в широком диапазоне контролируемых параметров, что связано с возрастанием относительной инструментальной погрешности измерения при уменьшении амплитуды выходного сигнала вихретокового преобразователя в случае увеличения толщины диэлектрического покрытия или увеличения электрической проводимости основы изделия. Эта погрешность обусловлена нелинейностью выпрямительных элементов, применяемых для выделения амплитуды сигнала, и нестабильностью уровней срабатывания формирователей импульсов, используемых в блоке обработки для выделения фазовых параметров, приводящих к резкому повышению погрешности измерения малых сигналов и, как следствие, к снижению достоверности неразрушающего контроля параметров изделий.

Точность контроля данным способом ограничивается вариациями электрической проводимости объекта контроля, которая влияет на результат преобразования. Так, при измерениях толщины медного гальванического покрытия вариация температуры на 10°C приводит к дополнительной погрешности 4% из-за уменьшения электрической проводимости покрытия.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является двухчастотный способ неразрушающего контроля изделий, в соответствии с которым формируется высокочастотный и низкочастотный сигналы, поступающие на возбуждающие катушки вихретоковых преобразователей, первый из которых используют для измерения удельной электрической проводимости изделия, а второй - для измерения его толщины, причем по результатам измерения параметров высокочастотного напряжения первого преобразователя регулируют частоту низкочастотного возбуждающего сигнала и определяют толщину контролируемого изделия по результатам обработки амплитудно-фазовых параметров выходного напряжения второго низкочастотного преобразователя [Незамаев С.Р., Бошин С.Н., Шмелев Л.С. Вихретоковый толщиномер. Авт. свид. 1670368, бюл. 30, 1991 г.].

Недостатком известного способа является низкая точность контроля при вариациях удельной электрической проводимости в пределах объекта контроля. Низкая точность вызвана тем, что для сохранения стабильности обобщенного параметра, зависящего от радиуса эквивалентного витка преобразователя, удельной электрической проводимости и абсолютной магнитной проницаемости и частоты f возбуждающего сигнала, необходимо реализовать обратно пропорциональную зависимость между частотой и проводимостью т.е. при реализации способа требуется использовать амплитудные и фазовые детекторы с нелинейной характеристикой преобразования. Помимо этого, на амплитуду выходного напряжения вихретокового преобразователя оказывает существенное влияние зазор между контролируемым изделием и преобразователем, вызывающего дополнительные погрешности. Существенным недостатком также является наличие двух вихретоковых преобразователей, что приводит к усложнению конструкции и увеличению уровня помех сигнала, несущего информацию об объекте контроля.

Технической задачей изобретения является повышение точности определения качества и износостойкости боридного покрытия путем исключения погрешности, обусловленной изменениями удельной электрической проводимости в широком диапазоне, и снижения влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием на результаты контроля.

Настоящая задача решается тем, что заявляемый способ исследования боридных покрытий представляет собой оценку среднеквадратичного отклонения сигнала вихретокового преобразователя с использованием измерительной системы, включающей персональный компьютер с программным обеспечением и блоки генерации, фильтрации, разделения сигнала. Блок генерации формирует сигналы и передает сигналы частоты f1 и f2 на возбуждающую катушку вихретокового преобразователя, которая создает электромагнитное поле, индуцирующее вихревые токи в электропроводящем объекте контроля. Вихревые токи создают электродвижущую силу в измерительной катушке вихретокового преобразователя в виде сигнала. Сигнал проходит через блоки разделения, каждый из которых управляется программным блоком фильтрации, связанным с программным блоком генерации. В результате сигнал разделяется на два сигнала частотой f1 и f2, несущих информацию о материале основы и покрытия соответственно. Изменение частоты фильтрации происходит одновременно с изменением частоты генерации. Два сигнала передаются на амплитудный детектор, затем через аналого-цифровой преобразователь в программный блок обработки сигнала, где происходит вычисление разности амплитуды сигнала f2 и амплитуды сигнала f1, после чего результаты измерений выводятся на экран персонального компьютера в виде графика. Разность амплитуд двух сигналов частоты f1 и f2 несет информацию о состоянии покрытия исходя из значения среднеквадратичного отклонения (СКО) полученной разности.

Заявляемый способ отличается от прототипа:

- Использованием исключительно амплитудного детектора с линейной характеристикой преобразования.

- Использованием одного вихретокового преобразователя.

- Наличием автоматического синхронного изменения рабочих частот вихретокового преобразователя и частот фильтрации принимаемого сигнала.

- В качестве информативного параметра, дающем информацию о качественном состоянии боридного покрытия, используют среднеквадратичное отклонение разности амплитуды сигналов f2 и f1.

Использование двухчастотного сигнала, с возможностью быстрого и одновременного изменения рабочей частоты прибора и частоты фильтрации, позволяет избавиться от влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием при проведении измерений. Использование в качестве информативного параметра среднеквадратичного отклонения, позволяет реализовать измерительную систему без использования элементов с нелинейной характеристикой и с использованием исключительно амплитудного метода контроля. За счет вычитания амплитуд сигналов, несущих информацию об основе и о покрытии, становится возможным повысить помехозащищенность сигнала, несущего информацию об объекте контроля.

Способ осуществляют следующим образом: на поверхность стали марки 65 Г наносят покрытия, изготовленные из составов борирующей смеси на основе карбида бора и аморфного бора. Боридные покрытия на стали 65Г получают из модифицированой смеси состава 2Al + B2O3, содержащей флюс П-0.66. Температура процесса борирования составляет 950 - 1250°C, время процесса насыщения - 40-180 сек. Составы наносят на предварительно подготовленную (зачищенную) поверхность пластин из стали 65Г, в виде обмазок, и после высушивания подвергают нагреву по одинаковому режиму: сначала до момента инициирования СВС (самораспространяющийся высокотемпературный синтез) процесса, а затем, при сниженной на 25% мощности генератора, еще в течении 60-80 с. Перед исследованием образцов их поверхность обрабатывают 4%-ым раствором азотной кислоты в этиловом спирте в течение 5-7 секунд. После этого образец исследуют с использованием предложенного способа, представляющего собой оценку среднеквадратичного отклонения сигнала вихретокового преобразователя с использованием измерительной системы, включающей персональный компьютер с программным обеспечением и блоки генерации, фильтрации, разделения сигнала (фиг. 1).

Блок генерации 1 (фиг 1) управляет генератором 2, который передает сигналы частоты f1 и f2 через усилитель мощности 3 (где они усиливаются до напряжения 3 В) на возбуждающую катушку 4 вихретокового преобразователя, который создает электромагнитное поле, индуцирующее вихревые токи в электропроводящем объекте контроля. Частоты f1 и f2 выбирают таким образом, чтобы глубина проникновения электромагнитного поля, порожденного сигналом f1 не превышала толщину покрытия, а глубина электромагнитного поля, порожденного сигналом f2 превышала толщину покрытия, но не превышала толщину стальной основы. В результате возбуждающая катушка 4 создает магнитное поле, проникающее в исследуемый материал. Магнитное поле создает вихревые токи в исследуемом образце, которые, в свою очередь, создают напряжение в измерительной катушке 5. Напряжение в виде сигнала несет информацию об объекте контроля. Сигнал проходит через блок усиления 6 и блоки разделения сигнала 7, 8, каждый из которых управляется программным блоком фильтрации 12, связанным с программным блоком генерации 1. В результате сигнал разделяется на два сигнала частотой f1 и f2. Изменение частоты фильтрации происходит одновременно с изменением частоты генерации. Два сигнала передаются на амплитудный детектор 9, через аналого-цифровой преобразователь 10 в программный блок обработки сигнала 11 и результаты измерений выводятся на экран персонального компьютера в виде графика и значения СКО разности амплитуд двух сигналов.

Определяют качество покрытия исходя из значения СКО следующим образом (Табл. 1): если СКО>25 - покрытия обладают низким качеством и слабой устойчивостью к износу, если 10<СКО<25 - покрытия обладают средним качеством и удовлетворительной устойчивостью к износу, если СКСХ10 - покрытие обладает отличным качеством и устойчиво к износу. График (Фиг. 2) зависимости амплитуды сигнала (U) от положения преобразователя относительно начала объекта контроля получаемый в результате реализации способа и полученный с использованием разработанной фиг. амплитуда сигнала от покрытия, 2 - амплитуда сигнала от основы. Значение среднеквадратичного отклонения разности двух сигналов в рассматриваемом примере составляло 9,97 мВ, что соответствует качественному покрытию.

Способ исследования качества и износостойкости упрочняющих боридных покрытий, основанный на анализе двухчастотного сигнала вихретокового преобразователя, отличающийся тем, что управление сигналом на возбуждающей катушке и прием сигналов с измерительной катушки преобразователя осуществляют с использованием персонального компьютера с программным обеспечением, позволяющим формировать сигнал, содержащий в себе две частоты f1 и f2, при этом программное обеспечение включает блоки: генерации и фильтрации; сигнал с измерительной катушки, несущий информацию о состоянии исследуемого материала, разделяется на две частоты f1 и f2 в блоках разделения сигнала таким образом, что сигнал частоты f1 соответствует сигналу от материала основы, а сигнал f2 соответствует сигналу от материала покрытия, при этом управление частотой генерации и частотой разделения осуществляется синхронно за счет связи программного блока генерации и блока разделения, управляемого программным блоком фильтрации, после чего сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь и амплитудный детектор, а затем поступает в программный блок обработки сигнала и отображается на мониторе персонального компьютера; а в качестве параметра, несущего информацию о состоянии покрытия, используют среднеквадратичное отклонение разности амплитуд сигналов частоты f1 и f2, принятых с измерительной катушки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для непрерывного контроля протечек воды на больших площадях. Датчик утечек выполнен в виде двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала, между которыми размещен разделительный слой из капиллярно-пористого диэлектрического материала, причем слои из электропроводящего водопроницаемого материала включены в последовательную цепь с источником тока и измерителем, верхний и нижний защитные слои из капиллярно-пористого диэлектрического материала размещены, соответственно, над одним из двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала и под другим из двух слоев из электропроводящего водопроницаемого материала, причем слои материала соединены между собой средствами, обеспечивающими их закрепление с возможностью проникновения влаги.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для непрерывного контроля влажности воздуха. Предложен датчик влажности, выполненный в виде внутренней и внешней токопроводящих обкладок, между которыми размещена диэлектрическая прокладка из влагопоглощающего материала.

Предложенная группа изобретений относится к области медицины. Предложены способы выделения белкового высокомолекулярного комплекса активации каспазы-2 человека, формирующегося в раковых клетках в ответ на обработку ДНК-повреждающим химиотерапевтическим препаратом.

Использование: для оценки коррозионных потерь металла в недоступном участке трубопровода. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют оценку дефектности контролируемого участка трубопровода с наружной стороны соседнего, доступного участка этого же трубопровода, при этом оценку дефектности осуществляют, пропуская сразу через контролируемый и соседний участки трубопровода электрический ток, подключают высокоомный электрический нуль-индикатор высокой чувствительности одним концом к общей границе стыковки обоих участков, а другим, раздвоенным концом, к другой границе каждого из участков - и контролируемого, и соседнего, причем контакт в месте подключения к границе соседнего участка передвигают до установления нулевого положения индикатора, после чего измеряют длины обоих участков и по соотношению этих длин и по потере металла в соседнем участке, оценка которого произведена известными методами, производят оценку потери металла в недоступном участке трубопровода.
Группа изобретений относится к медицинской технике. Система датчиков для обнаружения анализируемых компонентов содержит подложку, магнитометр и магнитные частицы.
Изобретение относится к области криминалистики и может быть использовано для определения подлинности печатного документа, выполненного методом электрофотографического формирования изображения.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использована для дефектоскопии труб. Сущность изобретений заключается в том, что трубе придают вращательно-поступательное движение, намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом 50-60 градусов.

Изобретение может быть использовано для определения глюкозы в крови. Предложены различные варианты осуществления способов и систем, которые предоставляют возможность обнаруживать более точную концентрацию аналита с помощью биодатчика путем определения по меньшей мере одной физической характеристики.

Изобретение относится к корпусу pH датчика одноразового использования для контейнера (50) одноразового использования, pH датчику одноразового использования и способу его использования.

Изобретение относится к области контроля параметров локальных земельных участков различного назначения в экологических, агротехнических и других целях. Сущность изобретения заключается в том, что корпус выполнен из коаксиально установленных внешней и внутренней труб, при этом на каждом из торцов внешней трубы установлены заглушки, одна из них выполнена в виде остроконечного конуса и служит для заглубления устройства в грунт, а вторая закрывает верхнюю часть устройства.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использована для дефектоскопии труб. Сущность изобретений заключается в том, что трубе придают вращательно-поступательное движение, намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом 50-60 градусов.

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля изделий и может быть использована для дефектоскопии труб. Сущность изобретений заключается в том, что трубе придают вращательно-поступательное движение, намагничивают продольными и поперечным полями одновременно в двух местах трубы так, чтобы результирующий вектор магнитного поля был направлен в одном месте под углом 30-40 градусов относительно вертикальной плоскости, в которой расположена ось трубы, а в другом - под углом 50-60 градусов.

Использование: для неразрушающего контроля качества изделий. Сущность изобретения заключается в том, что сканируют поверхность контролируемого объекта датчиками физических полей, измеряют величины сигналов с каждой точки поверхности контролируемого объекта, разбивают диапазон величин сигналов по их значениям на I интервалов, регистрируют измеренные сигналы по принадлежности к соответствующим интервалам, определяют количество измеренных сигналов в каждом интервале, рассчитывают разность количества измеренных сигналов в последующем и предыдущем интервалах по всему диапазону значений величин измеренных сигналов, в качестве порогового значения величины сигнала излучения физического поля выбирают значение из интервала, для которого разность количества измеренных сигналов в данном и предыдущем интервалах меньше нуля, а разность количества измеренных сигналов в данном и последующем интервалах больше нуля.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для местонахождения межламельного промежутка коллектора электрической машины постоянного тока, например, при восстановлении тяговых двигателей в условиях ремонтного производства электровозного депо.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при вихретоковом контроле электропроводящих объектов. Сущность: устанавливают накладной вихретоковый преобразователь, подключенный к выполненному с возможностью амплитудно-фазовой обработки сигнала электронному блоку.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля толщины металлического изделия и толщины диэлектрического покрытия его поверхности.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля немагнитных металлических изделий и может быть использовано для контроля толщины металлического изделия и толщины диэлектрического покрытия его поверхности.

Группа изобретений относится к неразрушающим методам контроля и может быть использована для дефектоскопии сварных соединений труб и листовых изделий из ферромагнитных материалов.

Группа изобретений относится к неразрушающим методам контроля и может быть использована для дефектоскопии сварных соединений труб и листовых изделий из ферромагнитных материалов.

Изобретение относится к области технологий, предназначенных для контроля механических деталей. Устройство для контроля поверхности электропроводной детали содержит множество вихретоковых датчиков, размещенных на выпуклой поверхности устройства вместе со средством прикладывания для прикладывания зондов к контролируемой поверхности, в которую вставляется устройство, при этом зонды закреплены на гибких полосках, продолжающихся рядом друг с другом в продольном направлении устройства, средство прикладывания содержит деформируемый материал, который при сжатии вдоль продольного направления приводит к расширению в поперечном направлении относительно продольного направления, при этом расширение деформирует полоски таким образом, чтобы зонды прикладывались к поверхности.

Изобретение относится к области исследования физических свойств вещества, в частности к исследованию процессов в плазме и в газоразрядных приборах, между анодом и катодом в которых при фиксированном расстоянии между ними подается напряжение. Способ предотвращения образования теплового кумулятивного канала на металлической поверхности катода и фиксации положения разрядного канала на катоде, в несамостоятельном дуговом разряде при взрыве размещенной между электродами проволочки, электроды - катод, выполненный в виде пластины, и анод размещают на фиксированном расстоянии друг от друга, на поверхности катода размещают диэлектрическую пластину с круглым отверстием диаметром не более 1 см, при этом обеспечивают касание проволочки, размещенной между электродами с поверхностью катода через отверстие в его геометрическом центре, подают на электроды напряжение, обеспечивающее возникновение лавинного пробоя разрядного промежутка, возникающего при наличии в воздухе паров испаряющейся проволочки, при этом разрядный ток меняют от 50 до 100 А за счет использования переменного сопротивления, в результате чего получают объемный пространственный заряд, сформированный излишками электронов на поверхности катода в зоне отверстия диэлектрической пластины, и фиксируют положение разрядного канала на поверхности катода в зоне, ограниченной диаметром отверстия в диэлектрической пластине. Технический результат - обеспечение возможности формирования пространственного заряда при несамостоятельном дуговом разряде. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет исследовать упрочняющие боридные покрытия, нанесенные на основу из стали, и делать вывод о качестве покрытия на стали. Способ исследования качества и износостойкости упрочняющих боридных покрытий, основанный на анализе двухчастотного сигнала вихретокового преобразователя, представляет собой оценку среднеквадратичного отклонения сигнала вихретокового преобразователя с использованием измерительной системы, включающей персональный компьютер с программным обеспечением и блоки генерации, фильтрации, разделения сигнала. Технический результат – повышение точности определения качества и износостойкости боридного покрытия, снижение влияния зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым изделием на результаты контроля. 2 ил., 1 табл.

Наверх