Электромагнитный металлоискатель

Своз Советсеа Соналмстмцескнх Республик(4) Дата опублнковання описания В. И. 8(51) М. Кл С 01 У 3/00 гасударатввинма камктвт Савата Меквтроа СССР ав двлам вэаарвтвнвв а аткрвпкй(72) Авторы изобретения Ю, А Мапаннчев, Ю, И. Стебпев, В. Е. Швтерннков и В, П. Курозвев Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамениавиационный институт имени акалемнка С. П. Королева(54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ МЕТА ЛЛОИСКАТЕЛЬ Изобретение относятся к контрольно-измерительной технике, а именно, к устройствам для распознавання геометрии локальных электропроводящнх объектов и поверхностных дефектов металлнческнх нзделнй.5Известны приборы, предназначенные для бесконт ктного обнаружения, определения полджеиия электропроводящнх объектов, топографии нх поверхности н наличия поверхностных дефектов, содержащие первнчную катушку, питаемую током высокой частоты, н прием яые катушки.Недостатком этих устройств является невозможность определения точной геометрии локальных электропроводящнх объектов н повер.;- ностных дефектов в металлических изделиях.Известен электромагнитный металлонска-Э тель, содержащий генератор сннусондального напряжения, катушку возбуждения, матрицу измерительных катушек, расположенных в плоскости и внутри катушки возбуждения, узел компенсации трансформаторной ЭДС, усиля- эо тели, демодуляторы 2.Недостатком данного устройства является невозможность распознавания геометрии локальных электропроводящнх объектов и поверхностных дефектов металлических изделий. 2Целью изобретення является расшнренне функциональных возможностей электромаг ннтного устройства, а именно, распознаванне геометрни локальных электропроводящнх объектов н поверхностных дефектов металлнческнх изделий.Цель достигается тем, что в предлагаемом электромагнитном металлонскателе выход генератора сннусондального напряжения через формирователь тактовых импульсов соединен со входом распределителя импульсов, Я выходов демодуляторов сигналов с нзмернтельных катушек соединены с Х входамн первого ком. мутатора, выход которого соединен с одннм нз входов схемы выделения максимального напряження н входом амплитудного дискрнмннатора с регулируемым порогом срабатывания, Н выходов распределителя импульсов, обеспечивающих последовательный опрос М нзмерительных катушек, соединены с М управляющямн входамн первого коммутатора н Х входамн схемы совпаденнй, Х-ый выход распределнтеля импульсов, соответствующий последней измерительной катушке матрнцы, через формнрователь импульса сброса соединен с дру. гим входом схемы выделения максимального напряжения, выход которой через масштабный усилитель соединен с управляющнм вв)дриамплитудного дискриминатора с регулируемымпорогом срабатывания, выход которого соединен с другиМи И входами схемы совпадений, а И выходов схемы совпадений соединены с И управляющими входами второго ком- эмутатора, другие 2 И входов второго коммута.тора соединены с 2 И выходами блока калиброванных напряжений, первый выход второго коммутатора через усилитель горизонтального отклонения соединен с горизонтально отклоняющими пластинами электронно-лучевогоннднкаторалторой выход через усилитель вертикального отклонения соединен с вертикальноотклоняющими пластинами электронно-лучево.го индикатора,На фиг, 1 представлена блок-схема предла- игаемого электромагнитного металлоискателя;на фнг. 2 - его индукционный преобразователь.Электромагнитный металлоискатель содержит генератор синусоидального напряжения 1,индукционный преобразователь 2, узел компенсации трансформаторной ЗДС 3, усилители 4, Здемодуляторы 5, формирователь тактовыхнмнульсов б, распределитель импульсов 7, коммутаторы 8, 9 схему выделения максимальногонапряжения 10, амплитудный дискриминаторс регулируемым порогом срабатывания 11, формирователь импульса сброса 12, масштабныйусилитель 13, схему совпадений 14, блок ка- .либрованных напряжений 15, усилитель горизонтального отклонения. Нб, усилитель вертикального отклонения 17, электронно-лучевой индикатор 13, Индукционный преобразователь 2 ЗОэлектромагнитного металлонскателя содержиткатушку возбуждения 19, матрицу 20 измерительных катушек с И измерительными катушками, Матрица 20 измерительных катушекпредставляет собой прямоугольное поле, содержащее гп катушек в столбце н и катушекв строке, Общее число измерительных катушек равно гпкп = я, Измерительные катушкивплотную примыкают одна к другой и плотностьих витков совпадает с плоскостьюкатушкн возбуждения 19. Каждая измерительная катушка 4 вматрицы 20 через отдельные усилитель 4 идемодулятор 5 подключены к первому коммутатору 8, Распределитель импульсов 7 вместес первым коммутатором 8 последовательноопрашивает все И измерительных катушек матрицы 20.Катушка возбуждения 19 индукционногопреобразователя 2, питаемая генератором сннусондального напряжения 1; создает в прост.ранстве первичное электромагнитное поле, наводящее в контролируемом электропроводящем Юобъекте вихревые токи. Вторичное электромагнитное поле, создаваемое вихревыми токамиконтролируемого объекта, индуцирует в измерительных катушках матрицы 20 напряжения,величина которых пропорциональна напряженности вторичного поля. При малых зазорахмежду измерительными матушками матрицы 20н контролируемым объектом линии одинаковойнапряженности вторичного электромагнитногополя адекватно отображают геометрию локальных электропповодящих объектов н .оверх ео иостных дефектов в металлических изделиях, Визуальное наблюдение линнИ одинаковой.на. пряженностн позволяет распознавать геомет.ию металлических объектов н дефектов в иих.омпенсация первичного электромагнитного поля осуществляется с помощью узла компенса цин трансформаторной ЭДС 3. При контроле геометрии поверхностных трещин с узла ком. пенсацни трансформаторной ЭДС 3 дополни. тельно на измерительные катушки матрицы 20 подается напряжение, компенсирующее вторич. ное поле беэдефектно,о образца, Так как на. пряжения, индуцированные вторичными электромагнитными полямн нрн контроле электро- проводящих образцов различных размеров, мо. гут значительно отличаться по величине, то для обеспечения достоверного контроля таких об. разцов в электромагнитном металлонскателе применен амплитудный дискриминатор с регулируемым порогом срабатывания 11. Масштабный узлнтель 13 задает порог срабатывания амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания 11 и реализует зависимостьУ, =Из,где У,р - напряжение порога срабатыванияамплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания 11;К - коэффициент передачи масштабного усилителя 13;Ц - максимальное нз И напряжений,нндуцнрованное вторичными полямн образца в матрице 20 измерительных катушек.Наибольшее напряжение нз И опрошенных измерительных катушек матрицы 20 обеспечивает схема выделения максимального напряжения 10. После каждого цикла опроса И измерительных катушек матрицы 20 импульс опроса с И.го выхода распределителя импульсов через формирователь импульса сброса 12 устанавливает схему выделения .максимального напряжения 1 О в первоначальное положение, Применение амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания 11 повышает достоверность распознавания геометрии локальных электропроводящих объектов при изменениях величины зазора между индукционным преобразователем 2 н контролируемым образцом, так как порог срабатывания амплитудного дискриминатора 11 устанавливается автоматически в зависимости от значения НЗ,С выхода амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания 11 импульсы в схеме совпадений 4 разделяются на И каналов, притом первый канал служит для передачи сигнала с первой измерительной катушки, второй канал - со второй измерительной катушки н т.д. Прн наличии сигнала на любом из И каналов коммутатор 9 подключает соответствующие .напряжения с бло. ка калиброванных напряжений 5 для управления положением луча в электронно. лучевом индикаторе 8. Блок калиброванных напряж ний 15 вырабатывает 2 И напряжений, т. е. дискретных уровней напряжений для управле 5ния лучом по оси Х и дцскретиых уровней напряжения для управления учом по оси т, При этом два напряжения, например 13 хЮ 1, отображают иа экране электронно-лучевого ийдикатора 18 полокение измерительной катуш. ки 1.1 матрицы 20. Аналогично получаются изображения всех И катушек матрицы. Таким образом, прн соответствии напряжения на из. мерительной катушке матрицы 20 индукционного преобразователя 2 уровню порога сра батывания амплитудного дискриминатора с ргулируемым порогом срабатывания 11 положение измерительной катушки отображается на экране электронно. лучевого индикатора 18. При этом координаты точки на экране электронно-лучевого индикатора 18 соответствуют координатам измерительной катушки на матрице 20. Последовательно опрашивая все измерительные катушки матрицы 20 и отображая на экране электронцо-лучевого идика. тора 18 положения лишь тех кагушек, уровень напряжения которых соответствует порогу срабатывания амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатьвания 1. получаем на экране геометрию контролируемого объекта или поверхностного дефекта.В целях повышения разрешающей способности измерительная матрица 20 может быть выполнена с применением датчиков Холла цли магннторезисторов, которые конструктивно могутбыть выполнены с меньшимн оазмерами, чем индукционные измерительные катушки. При необходимости индукционный преобразователь 2 может быть выполнен со сложным профилем, например цилиндрическим, при контроле круглых труб. Формула изобретенияЭлектромагнитный металлоцскатель, содержащий генератор сннусоидального напряжения, катушку возбуждения, матрицу измерительных катушек, располокецных в плоскостикл. С 01 1 х 1, 1973.2, Патент Японии10 0 259 Н 4, 1973. 48 в 39, кл. 6и внутри катушки возоуждения, узел компенсации трансформаторной ЗДС, усилители,демодуляторы, отличающийся тем, что, с целью распознавания геометрии электропроводящих объектов и поверхностных дефектов металлических изделий, выход генератора синусоидаль.ного напряжения через формирователь тактовых импульсов соединен со входом распределителя импульсов, а И выходов демодуляторов соединены с 1 х 1 входами первого коммутатора, выход которого соединен с одним нз входов схемы выделения максимального напряжения н входом амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания, 1 Х 1 выходов распределителя импульсов соединены с 1 ч управляющими входами первого коммута.тора и Н входами схемысовпадений, а Й-ый выход распределителя импульсов через формирователь импульса сброса соединен с другим входом схемы выделения максимального напряжения, выход которой через масштабный уси.лнтель соединен с управляющим входом амплитудного дцскрцмццатора с регулируемым порогом срабатывания, выход которого, в свою очередь, соединен с другими М входами схе.мы совпадений, Н выходов схемы совпадений соединены с И управляющими входами второго коммутатора, другие 21 х 1 входов второгокоммутатора соединены с 2 И выходами блока калиброванных напряжений, первый выход второго коммутатора через усилитель горизонтального отклонения соединен с горизонтальными пластинами электронно-лучевого ин- дикатора, а второй выход второго коммутатора через усилитель вертикального отклонения соединен с вертикальными пластинами элек.тронно-лучевого индикатора.Источники информации, принятые во внн. М мание при экспертизе:1. Патент Великобритании131834 б,