Матричный вихретоковый преобразователь

(5 гг.4 С 01 М 2 НИ Бй н киеушки ств /90 ВЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗ(57) Изобретение может быть использовано в дефектоскопии трубопроводов,Цель изобретения - повышение точности, На соленоидальной катушке 1 индуктивности установлен диэлектрический каркас 2, на котором размещены пьезоэлектрические подложки 3.Число пьезопластин п определяют изсоотношения и = 2 ЯК/11, где В. - радиус каркаса, Р - ширина пьезопластины. На каждои подложке 3 устанавливают через диэлектрические прокладки электродинамический преобразователь 4 и печатную катушку 5 и дуктивности. Все электродинамичес преобразователи 4 и печатные кат 5 соединяют последовательно и вклю" чают в измерительный тракт, а рабочие поверхности пьезопластин подключают к генератору напряжений калиброванных частот, Частоты напряжений соответствуют резонансным часто. там пьезопластин электрических подложек 3, что позволяет осуществлять циркулярное сканирование объекта контроля посредством изменения час- а тоты генератора возбуждающего напря 9 жения. Преобразователь позволяет из" мерять две составляющие вектора магнитной индукции вихревых токов и ве- С сти по ним классификацию дефектов. 3 ип 4Изобретение относится к вихретоковой дефектоскопии и может найтиприменение в качестве первичногопреобразователя .в устройствах длянеразрушающего контроля электропроводящих объектов цилиндрической формы еЦель изобретения - повышение точности за счет использования при 10определении контролируемого параметра второй составляющей вектора магнитной индукции,На фиг,1 представлен матричныйвихретоковый преобразователь, разрез; на фиг.2 - узел Т на фиг.1 (уве"личено); на фиг.3 - структурная схема дефектоскопа с использованиемматричного преобразователя.Преобразователь содержит возбуждающую катушку 1, размещенный наней цилиндрический каркас 2, и пьезоэлектрических подложек 3 с различными резонансными частотами, равномерно размещенные на, каркасе 2 иэлектродинамических преобразователей4, выполненных в виде печатных проводников на диэлектрической подложке иустановленных на пьезоэлектрических:подложках 3, и печатных катушек 5 30индуктивности, последовательно соеди"ненных с проводниками электродинамических преобразователей 4 и установленных на этих преобразователях, игенератор 6 напряжения калиброванных 35частот, значения которых равны резонансным частотам пьезоэлектрическихподложек 3, рабочие поверхности которых соединены соответственно параллельно и подключены к выходу генератора 6 калиброванных частот. Числоподложек 3 выбирают равным и == 2 ЛК/Р, где К - радиус каркаса 2,Э " ширина подложки 3,Структурная схема дефектоскопа 45включает генератор 7, соединенный ссоленоидальной возбуждающей катушкой 1. Параллельно соединенные рабочие стороны пьезоэлектрических подложек 3 матричного преобразователя8 подключены к управляемому генератору 6 калиброванных частот, а последовательно соединенные печатные катушки 5 индуктивности и электродинамические преобразователи 4 преобразователя 8 подключены к входу усилителя9, выход которого соединен с первымвходом синхронного детектора 10 ипервым входом сумматора 11. Второй вход синхронного детектора 10 соединен с,выходом генератора 6, а второйвход и выход сумматора 11 соединенысоответственно с выходом синхронного детектора 10 и входом полоснопропускающего усилителя 12, выход которого соединен с входом амплитудногодетектора 13. Выход амплитудногодетектора: 13 соединен с первыми входами цифрового компенсатора 14 и регистратора 15, второй вход которогосоединен с выходом цифрового компенсатора 14, который в свою очередь соединен с первым входом блока 16 управления, второй выход которого соединен с входом генератора 6,Дефектоскоп работает следующим образом,Генератор 7 подключен к возбуждающей катушке 1, в результате чеговблизи объекта 17 контроля возникает электромагнитное поле, под действием которого в последнем возникаютвихревые токи, генерирующие вторичноеэлектромагнитное поле вблизи печатных катушек 5 индуктивности и элект-родинамических преобразователей 4матричного преобразователя 8. Таккак вихревые токи в цилиндрическомобъекте 17 контроля циркулярны приотсутствии дефектов, то взаимоиндуктивность между токовыми контурами вобъекте 17 и печатными катушками 5индуктивности матричного преобразователя 8 равна нулю, и напряжение частоты возбуждения вихревых токов сдна входе усилителя 9 близко к нулю.Блок 16 управления управляет генератором б,таким образом, что на его выходе последовательно во времени возникают напряжения различных частотР,1 Р Р,число и которых равночислу пьезоэлектрических подложек 3.Толщины пьезоэлектрических подложек3 подобраны таврим образом, чтобы натолщине одной из них уложилось целоечисло полуволн колебаний, вызванныхвоздействием на подложки 3 наборанапряжений частот Р,Р; Р. Таким образом, условие резонанса выполняется только для одной подложки3, наиболее активно потребляет энергию от генератора 6 только она и,следовательно, на определенной частоте из набора Р, ,Р; Р, колеблетсятолько одна иэ пьезоэлектрическихподложек 3, т.е. только одна печатнаякатушка 5 индуктивности и один электродинамический преобразователь ,Расчет колебательной скорости рабочей поверхности пьезоэлектрическойподложки 3 на резонансной частотеможет быть проделан согласно формуле 4.е ЧД Ц ай -щ- (1)11 С(7. - К ) где е С(2) ЕВЧР,Как видно из выражений (2) и (1) эта ЭДС промодулирована частотой возбуждения пьезоэлектрической подложки 3, следовательно, она может попасть в амплитудный детектор 13 только после детектирования в синхронном детекторе 1 О, так как усилитель 9 настроен на частоту сд., ЭДС, обусловленная нормальной составляющей индукции магнитного поля,- пьеэоконстанта;скорость распространения звука;7. , Е - характеристические сопротивления воздуха идиэлектрика соответст-И 1 венно;Ч Ч е - напряжение на выходеФгенератора 6,Ы в . колебание пластины потолщине на резонанснойчастоте.Для определения колебательной скорости Ч рабочей поверхности пьезоэлектрической подложки 5 необходимопродифференцировать (1) по времени,учитывая, что функцией времени в немявляется только Ч, Так как ЭДС печатной катушки 5 не зависит от тогосовершает ли она колебательное движение или нет, то ЭДС на выходе амплитудного детектора 13 определяетсятолько ЭДС соответствующего электродииамического преобразователя 4,которая согласно закону Лоренца рав-,на не зависит от колебательной скорости Ч пьезоэлектрической подложки 3 и всегда присутствует на входе амплитудного детектора 13, Это позволяет блоку 1 б управления разделить нормаль ную и осевую составляющие индукции магнитного поля. В регистраторе 15 происходит сравнение текущих значенийЗДС и набора напряжений, полую ченных на бездефектном участке. Это важно, так как ЭДС, определяющая осевую составляющую индукции магнитного поля, зависит от частоты воз буждающего подложки 3 напряжения,Формула изобретенияМатричный вихретоковый преобраэо ватель, содержащий цилиндрическийдиэлектрический каркас, матрицучувствительных элементов в виде последовательно соединенных и печатныхкатушек индуктивности, размещенных 25 на диэлектрической подложке, и возбуждающую катушку, расположенную коаксиально матрице, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности, он снабжен и пьезоэлектрическими подложками с различными резонансными частотами, равномерно размещенными на. каркасе,электродинамическими преобразователями, выполненными в виде последовательно соединенных с печатными катушками индуктивности печатных проводников на диэлектрической подложкеи установленными на пьезоэлектрических подложках, и генератором нап ряже ия калиброванн х частот значения которых равны резонансным частотам пьезоэлектрических подложек, печатные катушки индуктивности размещены на электродинамических преобраэо-: 45 вателях, а рабочие поверхности пьезоэлектрических подложек соединеныпараллельно и подключены к выходу генератора калиброванных частот.1388780 Составитель И.Рекуноа Техред А. Кравчук едактор Т.Парфен ектор Н.Корол Заказ 1574/45 дписное 5,оизнодственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор л. Проектна ВНИИПИ Гос по делам 035, МосквТираж 847арственногзобретенийЖ, Рауш комитета СС открытий кая наб., д