Способ сканирования изделий электромагнитным полем при вихретоковом контроле

СОЮЗ СОВЕТСНИКСОЩ 4 АЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 09) (11) 51)601 К 2 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К тран- полоЖ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт(56) Корнеев Б.В., Алексеев А.П.Неразрушающий контроль качества материалов и изделий с использованиеммногоэлементных вихретоковых устройств МВТУ. - Дефектоскопия, 1982,Р 10.2,Авторское свидетельство СССРР 371502, кл. 601 Я 27/30, 1973.(54) СПОСОБ СКАНИРОВАНИЯ ИЗДЕЛИЙЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОЛЕМ ПРИ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ(57) Изобретение может быть использовано при токовихревой дефектоскопии протяженных металлоизделий с применением сканирующих электромагнитных полей. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет получения высокостабильного результирующего возбуждающего электромагнитного поля неизменной амплитуды, которое плавно с заданной или регулируемой скоростью перемещается по всей контролируемой поверхности изделия, Возбудитель поля в виде системы протяженных катушек, сдвинутых в прос стве друг относительно друга на вину расстояния между протяженными сторонами катушек, питают токами высокой частоты и осуществляют балансную модуляцию их токами низкой частоты, сдвинутыми друг относительно друога по фазе на 90 , чем исключают несущую частоту, а катушки питают только токами боковой частоты, модулирующие напряжения которой сдвинуты по фазе на 90 . 2 ил.Изобретение относится к контрольно-иэмерительной технике и можетбыть использовано для дефектоскопиипутем сканирования поверхности металлоизделия электромагнитным полем. 511 ель изобретения - повышение точности контроля за счет созданияэлектромагнитного поля, наибольшаярезультирующая напряженность которого плавно, с неизменной скоростью иамплнтудой перемещается в пространстве, благодаря чему все участки поверхности контролируются с постоянной чувствительностью.На фиг, 1 изображена схема распо 15ложения катушек возбуждающей электромагнитное поле системы и блок-схемаустройства, реализующие способ контроля; на фиг, 2 - графики изменениявекторного потенциала возбуждающей20системы при различных значениях времени.Возбуждающая система состоит изоднотипных протяженных катушек, протяженные края которых представляютсобой линейные проводники с током,расположенные параллельно друг другуи сдвинутые в плоскости их расположения на половину (0,5 Э ) расстояния(Р ) между их протяженными сторонами,Возбуждающая система катушек подключена к устройству питания, состоящему из генератора 1 высокой частоты,генератрра 2 низкой частоты, фазовращателя 3 и двух балансцых модуляторов 4. Генератор 1 высокой частотыподключен к первым входам балансныхмодуляторов 4, к вторым входам которых подключены последовательно соединенные генератор 2 низкой частотыи фазовращатель 3.Способ осуществляют следующим образом,Система протяженных катушек запи 45рается током высокой частоты генератора 1 и током низкой частоты генератора 2. Причем токи низкой частоты, подаваемые на вторые входы балансных модуляторов, сдвигаются по фазео 50фазовращателем 3 на 90 один относительно другого. Модуляторы 4 обеспечивают балансную модуляцию токов высокой частоты, питаемых систему катушек токами низкой частоты.55За счет сдвига фаз на 90 моцулирующих токов низкой частоты несущаячастота исключается, а катушки питаются токами боковых частот, модулцрующие на пряже цця к оторых сл вц цуты по фазе на 90Известно, что в балацсцых модуляторах выходное напряжение равно ЧЬ Ч ч, где Ч, и Ч - напряжения ца его входах. Следовательно, с учетом того, что оба напряжения синусоидальны и различаются частотой,плотность тока в каком-либо из протяженных проводников катушек можно выразить как,1 = 2 МД еЬ(я 1.п я ) я 1 п ыгде .1 - максимальная амплитуда плотности тока; М - глубина модуляции; Я, ы - круговые частоты соответственно низкочастотных и высокочастотцых колебаний;время.Обозначим через х расстояние по оси распределения протяженных сторон катушек относительно нулевой точки в центре возбуждающей системы. Так как катушки возбуждающей системы, сдвинутые между собой на О/2, питаются от разных балансных модуляторов, то в каждом из протяженных проводников этих катушек Фаза низкочастотной составляющей плотности тока отличается ца 3 /2, т.е., относительно центра, в зависимости от х, с учетом того, что расстояние до каждого из проводников х = п 0/2, где п - номер проводника, эта фаза распределена в3 211 х проводниках каки = --- .рас 2 20пределение плотности тока в проводниках можно тогда записать Как 3=2 М.Т 1 г.Ь яз.п(Яг. -- , п) яэ.пь)сЯН 21 а так как функция 1 Ь оказывает свое воздействие ца равномерность низкочастотной составляющей, то входы балацсных модуляторов необходимо подключать так,чтобы эта функция бралась от высокочастотной составляющейТогда в окончательном виде,Ю = 2 Ю я 1 п(яс - - и) 111(я 1 п ыг. ). Г 2Известно, что напряженность электромагнитного поля можно рассматривать череэ векторный потенциал А.При допущении о том, что непротяженные края катушек удалены от объекта ца расстояние, при котором их влия 1298 3 Янием можно пренебречь лля протяженной стороны катушки, выражение А аналогично известному выражению для линейного проводника с током:чоА = -24,игде Р, - магнитная постоянная;т - расстояние до проводникаот точки наблюдения в цилиндрической системе координат.С учетом принципа суперпозиции, А для всех протяженных проводников возбуждающей системы можно найти как сумму векторных потенциалов каждого из них. Тогда, введя декартовую систему координат, произведя нормиРровку к -- и введя относительные432 х + х параметры х= -- хПВЕ2 = -- где Е - проекция на осьф 1 ортогональную плоскости распределе ния проводников возбуждающей системы, получают выражение для векторного потенциала этой системы3А =2 Ю . здп(Ж --- и ) СЬ(з 3.п й )юЗ 0ТЮ 2(х" + (0,5 - и+ 2Рассчитанные по этой формуле значения для векторного потенциала при различных точках по осп распрелеления протяженных проводников возбуждающей системы, лля различных значений времени привелены в виле граФиков (Фиг.2), где кружочками обозначены места расположения проводников, Из графиков видно, что с изменением времени максимальное значение А равномерно, с постоянным шагом, переме- . щается по оси х. Шаг, а следовательно, и скорость сканирования = 2 /2 й задаются частотой я низкочастотных колебаний.формула изобретенияСпособ сканирования изделий электромагнитным полем при вихретоковом контроле, заключающийся в возбуждении электромагнитного поля системой протяженных катушек, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на половину расстояния между их протяженными сторонами, путем пропускания токов высокой частоты, промодулированных сдвинутыми по фазе токами низкой частоты, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, осуществляют балансную модуляцию токов высокой частоты токами низкой частоты, сдвинутыми по фазе на 90, исключая несущую частоту, а катушки питают токами боковык частот модулирующие напряжения коФоторых сдвинуты по фазе на 901298638 Заказ 882/4 б Тираж 777 ВНИИПИ Государственного комитет по делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская на