Способ обнаружения и измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях

СОЮЗ СОВЕТСКИХсцмгюм иппек. РЕСПУБЛИК ВЩ) 601 М 2 0 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ хниче ство ССС 1975,во СССР 1970И ИЗМЕТЕННЫХэаклюГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О%БЫТИЙ(71) Новосибирский электроткий институт(54)(57) .СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯРЕНИЯ ДЛИНЫ ТРЕЩИНЫ В ТОНКОМЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЯХ,чающийся в том, что вдоль поверхности конструкции располагают индукторв виде линии с распределеннымипостоянными, возбуждают на поверхности конструкции индуктором токисверхвысокой частоты, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения чувствительности, в рабочей зоне возбуждают бегущую волнупродольного тока сверхвысокой частоты, вдоль границы рабочей зоны па: раллельно индуктору располагают приемную линию с распределенными постоянными, а появление трещины и еевеличину определяют по изменениюмощности сигнала в приемной линии,1 1126Изобретение относится к контролюпрочности тонкостенных металлическихконструкций и может быть испопьзовано для обнаружения и измерения длины трещин в металлических оболочкахлетательных аппаратов при наземныхи летных испытаниях,Известен способ измерения длинытрещины, заключающийся в том, чтонакладной токовихревой преобразователь (индуктор , выполненный в видекатушки, размещают на поверхностиконструкции вблизи концетратора механических напряжений, В поверхности им возбуждают вихревые токи. Возникновение трещины и ее размер определяют в момент приложения максимальной нагрузки по сигналу преобразователя индуктора, реагирующегона изменение сопротивления поверхности вихревому .току1 1 .Однако известный способ позволяетконтролировать только участок поверхности небольшой протяженности, нахо-"дящийся непосредственно под торцомкатушки или требует перемещения ин"дуктора, что занимает много времени,и кроме того, это не всегда можно осуществить..Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является способ обнаружения и измерения длинытрещины в тонкостенных металлических конструкциях, заключающийся втом, что вдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде ли"няи с распределенными постоянными ина поверхности конструкции возбуждают индуктором токи сверхвысокой частоты. Согласно известному способу40возбуждают стоячую волну СВЧ токаи о дефекте (трещинесудят по на"пряженяю высокой частоты, снимаемомупри взаимодействии дефектного участка на поверхности изделия с пуч 45ностью электромагнитного поля 121 .Известный способ позволяет контролировать участок поверхности большой протяженности, однако обладаетнедостаточной чувствительностью,поскольку не позволяет регистрироватьмощность сигнала относительно нулевого начального уровня и, следовательно, регистрировать очень слабыесигналы.Целью изобретения является повышение чувствительности контроля.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу обнаруже 861 2 ния я измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях, заключающемуся в том, чтовдоль поверхности конструкции располагают индуктор в виде линии с распределенными постоянными, возбуждаютна поверхности конструкции индуктором токи сверхвысокой частоты, в рабочей зоне возбуждают бегущую волнупродольного тока сверхвысокой частоты, вдоль границы рабочей зоны параллельно индуктору располагают при-.емнуюлинию с распределеккыьы постоян-,ными, а появление трещины и ее величину определяют по изменению мощности сигнала в приемной линии.На чертеже представлена структурная схема устройства для реалязчцяяпредлагаемого способа,Устройство для реализация способаобнаружения и измерения длины трещины в тонкостенных металлических конструкциях содержит якдуктор 1 в виде линии с распределенными постоянными, приемную лякяю 2 с распределенными постоянными, генератор 3 сверхвысоких частот, измерительное устройство 4, согласованные нагрузки 5 я 6.Индуктор 1 подключен одним своимкоггцом к генератору 3 сверхвысокихчастот, а другим - к согласованнойнагрузке 5. Приемная линия 2 включена между согласованной нагрузкой 6и измерительным устройством 4, настроеннымя на частоту генератора.3,Способ осуществляется следующимобразом.Индуктор 1 в виде линии с распределенными постоянными располагаютвдоль поверхности конструкции в местах концентрации механических напряжений. От генератора 3 сверхвысокихчастот в индукторе 1 возбуждаетсякваэяпоперечная волна мощности Р,Согласованная нагрузка 5 обеспечивает в яндукторе 1 режим бегущей вол"ны, Электромагнитное поле этой волны возбуждает в контролируемой поверхности бегущую волку продольноготока. Указанный ток сосредоточен врабочей зоне в узкой эоке поверхности, ширина которой меньше минимальной длины трещины, подлежащей регистрации, Это условие обеспечиваетсятем, что толщина изолнции проводника от поверхности много меньше дляНы волны электромагнитных колебаний,и относительная электрическая постоянная значительно больше "1".112686 Составитель И.РекуноваТехред Л,Коцюбняк Корректор А.Обручар Редактор С.Тимохина Заказ 8684/33 Тираж 822 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул,Проектная,4 3Вдоль границы рабочей эоны с током сверхвысокой частоты параллельно индуктору 1 располагают приемную линию 2 с распределенными постоянными, выполненную аналогично индукторуВ исходном состоянии 1,трещины нет) электромагнитная связь между индуктором 1 и линией 2 практически отсутствует, так .ак приемная линия расположена за пределами рабочей зоны, где протекает ток, возбужденный индуктором 1. При этом измерительное устройство 4 измеряет в линии 2 начальный уровень мощности Р, близкий к уровню собственных шумов. Малая величина Р обеспечивается также тем, что индуктор 1 И приемная линия 2 представляют собой направленный ответвитель с распределенной связью, в котором теоретически Рв = О. В реальных линиях это свойство характеризуется коэффициент= Р/РПри возникновении трещины, перерезающей линию индуцированного тока сверхвысокой частоты, в ней возбуждается этим током электромагнитное поле, которое распространяется по трене, как по щелевой линии передачи. ри достижении трещиной приемной ли 1 нии 2 в последней полем трещины Йндуцируются электромагнитные коле 1 4ания, и измерительное устройство 4оказывает новое значение мощностиР 1 включающей мощность, переданнуюпо трещине.По превьппении этой мощности указанного уровня Р фиксируется возникновение трещины, проходящей подпроводниками индуктора 1 и линии 2.Дальнейший рост трещины фиксируется по изменению мощности в приемной линии 2, которая достигаетмаксимума при трещине, примерно равной половине длины волны электромаг- .нитных колебаний, возбужденных генератором 3. Максимальная длина контролируемого участка поверхности 1.и превышение сигнала над начальнымуровнем 1 = Р/Ро определяютсякоэффициентами изоляции 4, затухания р и коэффициентом передачимощности по трещине Ы = Рг/Р, гдеР - мощность бегущей волны в индукхторе 1 у трещины; Рт - мощность, переданная по трещине в приемную линию 2, и связаны соотношениемф=ЧЫе ф,Изобретение позволяет в приемнойлинии 2 регистрировать мощность сигнала относительно нулевого начального уровня, что позволяет регистрировать очень слабые сигналы и,следовательно, повысить чувствительность контроля,