Накладной датчик к токовихревому дефекто-скопу

 

111«,16н 1 .« .. 1 «» «« - ..С«аи«И о и я (л- й-и е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсинк

Сецнаинстнчесина

Республик

< >798582

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву К 390431 (51)M. Кл.

G 01 N 27/90 (22)Заявлено 20.04.79 (21) 2756997/25 -28 с присоединеиием заявки М— (23) Приоритет йеударатеекныИ квинтет

CCCP вв делам изобретений

N вткрытки

Опубликовано 23 01.81. Бюллетень 1че 3

Дата опубликования описания 23.01.81 (53) УД К 620.179..14(088,8) Ю. Л, Анисимов, В. И. Бойко, В. А. Бжезинский, В. И. Срокин и В. В. Гарькавый (72) Авторы изобретения

Днепродзержинский ордена Трудового Красного Знамени индустриальный институт им. М. И. Арсеничева и Украинский научно-исследовательский институт металлов (71) Заявители (54) НАКЛАДНОЙ ДАТЧИК К ТОКОВИХРЕВОМУ ДЕФЕКТОСКОПУ

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля матернапов и изделий и может быть использовано при вихретоковой дефектоскопии проката, например рельсов.

Известен электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, содержащий катушку возбуждения, расположенные на ее торцах измерительную и компенсационную катушки, включенные дифференциально, компенсатор и магнит, охватывающий катушку (1J.

Недостатком преобразователя является низкая помехозащищенность при ударах и упругих деформациях контролируемого изделия.

По основному авт.св. У 390431 известен накладной. датчик к токовихревому дефектоскопу, содержащий две последовательно протнвофазно соединенные пары индикаторных катушек, в каждой иэ которых катушки соединены последовательно сннфазно, индукторную катушку, охватывающую индикаторные катушки, индикаторные катушки каждой пары размещены симметрично и диаметрально ,противоположно относительно оси индукторной катушки, а пары расположены между собой под углом 90

Этот датчик имеет равнозначную балансировку как на холостом ходу, так и в рабочем режиме над контролируемой поверхностью, а также обладает удовлетворительной помехозащищенностью при симметричных относительно плоскости расположения катушек перекосах (2).

Однако несмотря на симметрию датчик не обладает помехозащищенностью к механичес.

10 ким воздействиям на изделие вследствие неравенства амплитудно-фазовых приращений сигнала в катушках при деформациях и ударах.

Цель изобретения — повышение помехоустоичивости к ударам.

Поставленная цель достигается тем, что датчик снабжен четырьмя компенсационными катушками, соосными индикаторным и включенными с ними встречно.

Соосное размещение компенсационных и индикаторных катушек обеспечивает равенство амплитудно-фазовых приращений сигнала в катушках при ударах и деформациях, а встречное включение пар соосно размещенных ин798582 4

3 д каторных и компенсационных катушек позволяет компенсировать ЭДС в датчике при ударах и тем самым повысить помехоустойчивость контроля.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема датчика; на фиг. 2 конструкция накладного датчика; на фиг. 3— . разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 — график зависимости величины ЭДС сигнала в измерительной катушке от зазора между контролируемой поверхностью и катушкой.

Накладной датчик к токовихревому дефектоскопу содержит две последовательно противофазно включенные пары идентичных индикаторных катушек 1-2 и 3-4, расположенных симметрично и диаметрально противоположно относительно оси охватывающей их, индукторной катушки 5. Соосно с каждой индикаторной катушкой размещены компенсационные катушки 6-9, расположенные на одном и том же фиксированном расстоянии соответственно над катушками 1-4, причем каждая пара компенсационной и индикаторной катушек 1-6, 2-7, 3-8, и 4-9 включена между собой встречно.

Один из вариантов конструктивного исполнения датчика изображен на фиг. 2.

Катушки 1-9 размещены в отверстиях текстолитового корпуса 10 на каркасах 1114. Индукторная катушка 5 намотана во внеш нем пазу корпуса.

Катушки 1 — 9 расположены диаметрально противоположно относительно оси корпуса, причем индикаторные катушки 1-4, размещены в нижних, а компенсационные катушки

6 -9 — в верхних пазах каркасов 11 -14 соответственно (катушки 3, 4, 8 и 9 на фиг. 2 не показаны). Датчик при контроле размещен над поверхностью изделия 15.

Датчик работает следующим образом.

При плоскопараллельном сканировании индукторной катушкой 5 в изделии 15 наводятся вихревые токи, В отсутствие дефектов поверхности изделия, находящегося в статическом состоянии, т.е. ые подвергающегося деформации и ударам или другим внешним динамическим воздействиям, токовихревое поле является симметричным; потокосцепление индикаторных катушек 1-4 одинаково, поэто му выходная ЭДС индикаторных катушек сбалансированного датчика равна нулю. В компенсационных катушках 6-9, расположенных дальше от поверхности, значение ЭДС токовихревого поля меньше и также, ввиду симметрии и идентичности катушек, суммарно равно О.

Таким образом, как на холостом ходу, так и в рабочем режиме суммарнъ е ЭДС сбалансированного датчика над бездефектной поверхностью равны нулю или допустимому уровню шумов.

При регистрации дефекта, например трещины, симметрия токовихревого поля нарушается, ЭДС в соосных парах и между парами не компенсируется и, таким образом, по величине раэбаланса судят о дефектности. Сигнал датчика является многопараметровым, зависящим oz структурных неоднородностей положения датчика относительно поверхности (зазора, перекосов, близости и краям изделия) и других факторов. На фиг. 4 показана экспериментальная зависимость а ЭДС датчика от изменения зазора.

1ч При динамическом воздействии по ферромагнитному изделию распространяются упругие волны, стимулирующие доменные структуры атонтанно по фронту упругой волны менять ориентацию и объем. В результате этого над щ поверхностью изделия распространяются электромагнитные волны. В каждой точке пространства в любой момент времени амплитуда и фаза электромагнитных волн различны.

Этим объясняется то, что сбалансированный эя дифференциальный датчик, содержащий идентичные индикаторные катушки, при ударах регистрирует уровень разностной ЭДС, сопоставимый с уровнем полезного сигнала. На фиг. 4 показана экспериментальная зависимость

- щ в ЭДС в катушке (пассивной), наводимая при ударе, при различных зазорах, В соответствии с волновой природой помехи в зависимости от различных факторов (силы и направления удара, локальных структурных неоднородностей изделия, углов падения и отражения прямых и обратных волн и тд.) суммарная ЭДС на выходе датчика может отличаться от приведенной, снятой под рельсом. Однако сравнительное расположение зависимостей а и в сохраняется для тех деформаций и ударов, которые имеюг место при правке рельсов на роликоправильной машине и транспортировке их по рольгангу.

В двух идентичных катушках, включенных дифференциально, ЭДС помехи при ударах не компенсируется ни при каких пространственных положениях катушек относительно поверхности изделия, кроме аксиального.

В предлагаемом датчике при распростране нии фронта электромагнитной (упругой или упруго-пластической) волны от удара ЭДС в каждой аксиальной паре индикаторной и компенсационной катушек равны по фазе и близки по амплитуде. Благодаря этому сумФЗ марная ЭДС такого датчика на порядок меньше, чем в известном.

Если же на поверхности изделия под индикаторной катушкой проявляется дефект, то эа счет разности ЭДС, возникающей в индикаторной

2. Авторское свидетельство СССР Н 390431, кл. G Ol N 27/90, 1971 (прототип).

5 798582 d и компенсационной катушках, уровень сигнала ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыдатчика оказывается достаточным для обнару- шения помехоустойчивости к ударам, он жения дефекта. снабжен четырьмя компенсационными катушПрименение предлагаемого накладного дат- ками, соосными индикаторным и включеннычика к токовихревому дефектоскопу повышает ч ми с ними встречно. помехоустойчивость контроля на 20%.

Кроме того, по сравнению с известными Источники информации, датчик обладает повышенной помехоустойчи- принятые во внимание прн экспертизе востью при контроле изделий, подвергающихся 1. Авторское свидетельство СССР 1l 50873з, упругопластическим деформациям. lð кл. G 01 И 27/86, 1974.

Формула изобретения

Накладной датчик к токовихревому дефектоскопу по авт,св. У 390431, о т л и798582 ЗМИЮ 36345LV МЮ 4

Составитель Н. Долгова

Техред М. Рейвес

Редактор И Николайчук

Корректор О. Ковинская

Закаэ 10013/53

Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4