Способ вихретокового контроля и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК ЯО 14781(51) ЮИВЗЮ АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ т еприводитй частоты лебательныи контур 2 к изменению его резо чт нс ре приют напряижения им зм змерители амплитуды ения 11, и 11 в моме аксимума. По совоку т до ност змереннь ослеура 2 Я етрамго конблоканосимо и известным па ного колебател лич овате вычислительн помощляютхрето ИЧазрупольтуду и фазу в преобразоват ф-лы, 2 ил. мпл апря вь жения, 2 с Вь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Рижский политехнический интут им. А.Я.Пельше(56) Фастрицкий В.С Дарун Е.НПрименение цифровых методов длялекции информации токовихревогообразователя. - В кн.; Методы иборы автоматического контроля.га, РПИ, 1974, вып. 2, с. 3-7.Авторское свидетельство СССРУ 526766, кл. С 01 И 27/90, 197(54) С 110 СОЪ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТР И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСЛ,ЕСТВЛЕ (57) Изобретение относится к не шающему контролю и может быть и зовано для контроля качества точечныхсварных соединений. Повышение достоверности контроля достигаетсяутемвычисления фазы вносимого в вихретоковый преобразователь напряжения порезультатам измерения совокупностиамплитуд. С помощью генератора 6 низкой частоты изменяют емкость варикапа, входящего в последовательный коде П - напряжение, п ь - круговая част ающее контур;а этого наряжения опротивлеление вихре вателя;- активное сопротитора 5.еняя емкость С,нса, при которомальным. ие рези можно добиться становится резон максиЭт выслител имеет место при ч я (1),. равном нулю2(1-оРЬС)(-мРЬ)+2 ражен КР 1 Угде 1 - тР5з оквц онансе Б 2и контура при р Пто К =К.Р Ппо формулеое сопротив Так как 1 Р Следовательноно определить по(3) 3) можение Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контрбля качества сварных соединений немагнитных материалов, Цель изобретения - повышение достоверности контроля путем вычисления фазы вносимого напряжения по результатам измерения совокупности амплитуд.На фиг. 1 и 2 изображено устрой 10 ство.Устройство для вихретокового контроля состоит из последовательно соединенных генератора 1 высокой частоты и последовательного колебательного контура 2, образованного вихретоковым преобразователем 3, варикапом 4 и резистором 5, генератора 6 низкой частоты, подключенного к варикапу 4, измерителя 7 амплитуды, подключенного 20 сигнальным входом к общей точке вихре- токового преобразователя 3 и варикапа 4, измерителя 8 амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке варикапа 4 и резистора 5, преобразователей 9 и 10 аналог - код, вычислительного блока 11, подключенного входами через преобразователи 9 и 10 аналог - код к выходам измерителей 7 и 8 амплитуды соответственно, блока 30 12 логической обработки, подключенного входами к выходам вычислительного блока 11.Способ вихретокового контроля реализуют следующим образом.35 Вихретоковый преобразователь 3,включенный в последовательный колебательный контур образованный соединенными последовательно с ним варикапом 404 и резистором 5, питают от генератора 1 высокой частоты. Приводят вихретоковый преобразователь 3 в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, например устанавливают на сварную точку, качество которой подлежит определению. В результате взаимодействия с контролируемымобъектом изменяется собственная резонансная частота контура 2. С помощьюгенератора 6 низкой частоты, подключенного к варикапу 4, модулируют емкость С колебательного контура с частотой, на порядок меньшей частоты питающего колебательный контур 2 гармонического напряжения, поступающего сгенератора .1. Выбор частоты модуляции связан с необходимостью избежатьнакачки энергии в контур 2,Изменение емкости с варикапа 4 приводит к изменению резонансной частоты контура 2. Благодаря этому его выходное напряжение становится амплитудно- модулированным и достигает максимума при резонансе, Измерители 7 и 8 амплитуды обеспечивают измерение максимумов амплитуды поступающих на их вход напряжений П, и Б 2. После преобразования в цифровую форму с помощью преобразователей 9 и 10 аналог - код измеренные максимумы подаются на вход вычислительного блока 11,Вычислительный блок 11 определяет активное и реактивное сопротивления К р и Х р соответственно вносимые в вихретоковый преобразователь. Алгоритм вычисления основан на следующих соотношениях. Напряжение Пс на варикапе 4 равноП Пс- индуктивность контура; р=К+К ит р - полное активное ние контура; К- активное сопроти токового преобра( ) ли -П2 (1-со 2 ЬС) - ( - сЗ Ь) +2 Сы 2 К 2 =О. Упрощая, получим -Ь+ы 2 Ь 2 С+СК,=С.Следовательно, максимум Бимеет есто при С=С рЬ С = ---- . (2) Р К 2+,2 Ь 2 фиПри резонансе последовательный онтур имеет чисто .активное сопротивение, равное К р, Учитывая это, можно аписать, что при резонансе1478110 Так и П 25 изобр Форму ения 1. Способ вихключающийся в токового контрол блока 12 ко атель, й коле преобраз алов осн амплитуд ательныи контур,еским напряжением ван нафаза в дователь питаемый еобразователя ачении зазора итудно-фазовой мо ном и том же п римераниженНаботого н етр контура при резонансе, Учитывая, чтоК+1 4 +К противление ВТП в воздухе, найдем К =К(- -- 1)-К Б(4) 5ЦгПодставляя (2) в выражение для П, получимКг+,г Ьг Б (5) с рг1 О Решая совместно (3) и (5), находимК г -- - ыЬ= - 1 Пг -пгП сУчитывая, что ы Ь= Ь,+ыЬ , где ыЬ, - индуктивное сопротивление ВТП в воздухе, жЬ - вносимое в ВТП сопротивление, получим КПг Пг цЬ бн П соК ипи цЬ (П Пг ) Пг оЛ(6) 20 Зная К н, найдемЯЬе ИА, Кйг (П,-П ) - Ь.К(ИП 1) -КЬ им образом, измеряя напряженина колебательном контуре, можно определить величины Ки ыЬг В н по Формулам (4) и (6). Модуль Еи аргумент ц вносимого сопротив ления окончательно определяются по известным соотношениямыЬ, ц=агсСд- -- и Х= К +(ыЬ ) К 5 нвв вн и пропорциональны амплитуде и Фазевносимого в вихретоковый преобразователь 3 напряжения. Ла н Функционирован огической обработки си том, что вносимы ихретокового пропределяют точку амплхарактеристики преобразователя при контроле сварного соединения с опре 45 деленным качеством сварки, напс дефектом типа слипание", "зный диаметр литого ядра и т.п Р точек, полученный для одного иже сварного соединения с определенным50 качеством сварки при разных значениях зазора заданного диапазона его изменения, определяет всю амплитудно-фазовую характеристику в названном диапазоне изменения зазора, Так как ам 55 плитудно-Фазовые характеристики ВТП, снятые при других дефектах сварки, не пересекаются, то они характеризуются разными наборами амплитуд и Фаз. Следовательно, с помощью логики можноотличитд одну характеристику от другой и тем самым определить качествосварки независимо от изменения зазора в диапазоне, для которого эта характеристика снята. Учитывая это, закон функционирования блока 12 логической обработки сигналов по одномувыходу, которому поставлено в соответствие одно значение качества сварки, описывается выражениемР,:ф,ИА,Чф,л А,ч 1 л А, (7) где Ф,Ф;А ,А- цифровые значения Фазы и амплитуды при зазорахравных соответственно Ь,Ьдля одного и того же качества сварного соединения;ч, л - знаки логического сложения (дизъюнкции) и умножения (конъюнкции).Из выражения (7) очевиден закон функционирования.,действительно, логическое произведение Ф, Л А определяют точку амплитудно-Фазовой характеристики, поскольку для нахождения точки на амплитудно-Фазовой плоскости необходимо наличие двух значений ко- ординат - амплитуды и фазы, Для нахсждения всей характеристики необходимо наличие всех точек характеристики, что учитывает логическая сумма логических произведений, т.е. выражение (7). ом, что вихретоковыи включенный в послеприводят в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, измеряют вносимые параметры вихретокового преобразователя и по ним определяют качество контролируемого объекта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, используют колебательный контур с включенным в него резистором, модулируют емкость колебательного контура с частотой, на порядок меньшей частоты питающего колебательный контур гармонического напряжения, измеряют напряжение Ь на емкости и напряжение Пг на резисторе при резонансном режиме колебательноготура и определяют вносимые парамвихретокового преобразователяразователя аналог - код и блок логической обработки сигналов, подключенный входами к выходам измерителя амплитуд и измерительного канала черезсоответствующие преобразователи аналог - код, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено варикапом и резистором, последовательно соединенными с вихретоковым преобразователем и образующими с ним последовательный колебательный контур, генератором низкой частоты, подключеннымк варикапу, цифровым вычислительнымблоком, включенным межцу входами преобразователей аналог - код и входамиблока логической обработки сигнала,измерительный канал выполнен в виде-Ш,Э1 о и де Кактивное и реактивноесопротивления, вносимые в вихретоковый разователь; тивность об токового пр пре инд вих зов тки 10брая сопротивление рера, включенного стоо т ряжение;питаю ебательный ко е тур;этого ы - круговая частот напряжения.20 подклюбщей то плитудыодом кпа, а иподключ змерител торо етокового контченного сигнальны ке резистора и ва строиство вих одержащее пос нл генератор и зователь, изм едовательно соевихретоковыйритель амплитунал, два преобвь к ель амп ке вихр варикап туды оков изме динен преоб й зовао 5 теля и змерительныи Составитель П.ШкатовТехред Л.Олийнык Корректор С.Черни, Пека ак аказ 2356/4 ираж 790 Подписноекомитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 ВНИИПИ Го ственно 11303 изводственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина, 101