Электромагнитно-акустический дефектоскоп

(51)4 С 01 М 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ИТЕТРЦТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(71) Сибирский мтитут им, Сергои Кузнецкий метанат им. В.И. Лен(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цельюизобретения является повынение точности обнаружения дефектов за счетоперативной коррекции коэффициентапередачи в цепи усиления в соответ"ствии с изменением зазоров. Цель достигается тем, что электромагнитноакустический преобразователь 3, включающий катуику индуктивности, выполненную в виде жгута из изолированных проводников, содержит дополни"тельный изолированный проводник, одинконец которого свободный, а другой15328 б 4 30 45 50 подключен к выходу генератора 5 незатухающих колебаний, к которому последовательно подсоединены резонансный усилитель 8 высокой частоты, ампли" тудный детектор 9, фильтр 1 О нижнихчастот, функциональный преобразова тель 11, блок 12 перемножения, нто-рой вход которого соединен с выходом усилителя 2. Преобразователь 3 являИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделий.Целью изобретения является повышение точности за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответствии с изменением зазора.На Фиг.1 представлена блок-схема электромагнитно-акустического дефектоскопа; на фиг, 2 - конструктивное выполнение катушки преобразователя с дополнительным изолированным проводникомЭлектромагнитно-акустический дефектоскоп содержит генератор 1, усилитель 2, электромагнитно-акустический преобразователь 3, включающий катушку индуктивности, которая выполнена в виде жгута из изолированных проводников, дополнительный изолиро. - ванный проводник 4, вплетенный в жгут катушки электромагнитно-акустического преобразователя, генератор 5 неза тухающих гармонических колебаний с частотой, в несколько раз превышающей частоту заполнения зондирующего импульса генератора 1 и находящейся за пределом полосы пропускания усилителя 2, конденсатор б, дополнительную катушку 7 индуктивности, резонансный усилитель 8 высокой частоты, настроенный на рабочую частоту генератора 5, амплитудный детектор 9, Фильтр 1 О нижних частот, функциональный преобразователь 11 и блок 12 перемножения. Первый вход блока 12 перемножения соединен с выходом усилителя 2 вход которого соединен с вы Ф55 ходом электромагнитно-акустического преобразователя 3, вход которого соединен с выходом генератора 1. Генератор 5 незатухающих гармонических ется датчиком величины рабочего зазора между плоскостью катушки и поверхностью контролируемого изделия. Дат"чик работает как элемент цепи с реак"тивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхностьзаземленного контролируемого изделия,а другим - проводник со свободнымконцом. 2 ил. колебаний через конденсатор 6 соединен с дополнительным изолированным проводником 4, одним из концов дополнительной катушки 7 индуктивности и входом резонансного усилителя 8 высокой частоты, второй конец дополнительной катушки 7 индуктивности соединен с землей 13. Выход резонансного усилителя 8 высокой частоты соединен с входом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом Фильтра 10 нижних частот. Выход фильтра 1 О нижних частот соединен с входом Функционального преобразователя 11,выход которого соединен с вторым входом блока 12 перемножения. Контролируемое изделие 14 через систему рольгангов 15 соединено с землей. Датчиком величины рабочего зазора является электростатический преобразователь, работающий как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а вторым - дополнительный изолированный проводник 4, вплетенный в жгут катушки электромагнит- но-акустического преобразователя,Емкость электростатического преобразователя складывается из двух составляющих=С+ Г (1) где Сэ- емкость электростатическогопреобразователя;С - составляющая емкости электростатического преобразователя зависящая от величины зазора, Ф;С к - конструктивная составляющаяемкости электростатического преобразователя, не зависящая от величины зазора, Ф.С целью компенсации конструктивной емкости Смежду землей 13 и концом дополнительного изолированного про"(7) водника 4 включена дополнительная катушка 7 с индуктивностью Ь , удовлетворяющей условию1е"ттаа (2)= Сгде ь - циклическая частота незатухающих. гармонических колебаний, вырабатываемых генератором 5, рад/с.Кроме того, дополнительная катушка 7, шунтируя вход резонансного усилителя 8 высокой частоты, защицаетего входной каскад от воздействиянапряжения зондирующего импульса,При соблюдении условия (2) в электрической цепи, состояцей из параллельно соединенных емкости С и индуктивности Ь, наступает резонанс токов,и составляюцая С из выражения (1)может быть исключена, при этом сигнал на выходе устройства не будетзависеть от произвольных измененийрабочего зазора между плоскостью ка"тушки электромагннтно-акустическогопреобразователя и поверхностью конт".ролнруемого изделия,Устройство работает следуюцим об"разом.Высокочастотное напряжение с выхода резонансного усилителя 8 высокой частоты поступает на вход амплитудного детектора 9, выполняюцегофункции выпрямителя. С выхода амнлитудного детектора 9 сигнал поступаетна вход Фильтра 10 нижних частот,который ослабляет возможные высокочастотные помехи и формирует сигналоценки величины рабочего зазора 6 .Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 11, Напряжение на выходе последнего изменяется по экспоненциальному законул11 Ме"Фв(3). где 11 - напряжение на выходе функционального. преобразователя, В,6 - сигнал оценки величины ра"бочего зазора, В,с(,- коэффициенты,Амплитуда принятого сигнала иавыходе электромагнитио-акустическогопреобразователя, а следовательно, ика выходе усилителя 2 зависит от величины рабочего зазора по экспонеициальному закону. В общем случае эта зависимость может быть описана выражением где А- амплитуда сигнала на выходеусилителя 2, В",5 ч - Функция, зависящая от амплитуды тока зондирующего им-:пульса, величины напряжен"ности постоянного магнитногополя, конструктивных особенностей электромагнитно-акустического преобразователя,коэффициента передачи усили"теля 2, физических свойствматериала, из которого сделано контролируемое изделие,наличия дефектов в контролируемой зоне;Ь " величина зазора между катуш 20кой электромагнитно"акусти"ческого преобразователя иповерхностью контролируемогоизделия, мм;В, - средний диаметр катушки преобразователя, мм;К - безразмерный коэффициент.Сигнал с выхода усилителя 2 подается на один из входов блока 12 перемножения, на второй вход которогоподается напряжение с выхода функционального преобразователя 11,Таким образом, на выходе блока 12перемножения будет получен сигнал самплитудой А ь 6 л у Фп или с учетом (3) и (4) М е ср 1е ЬпЕсли выполнить условие40л1 Ь 11 ср =Реп Ф то получим выражение Аь=ой, (8)45 Коэффициент целесообразно выбирать из условия А е Ау(Ь Ьн)(9)где А (Ь=Ь) - амплитуда сигнала на 50 выходе усилителя 2 привеличине рабочего зазора, равной номинальному Ь.Из условия (9) с учетом (8) и (4)Ы е (10) Тогда окончательный результат5328648 Формула изобретения Составитель О, БарьппниковаРедактор О, Спесивых Техред М,Дидык Корректор А, Обручар Заказ 8093/50 Тираж 789 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Как видно из выражения (11), амплитуда сигнала на выходе блока 12 перемножения не зависит от величины зазора между катушкой электромагнит- но-акустического преобразователя и5 поверхностью контролируемого изделия. 1 ОЭлектромагнитно-акустический дефектоскоп по авт. св. Р 794491, о тл и ч а ю щ и й с я .тем, что; с целью повышения точности, он снабжен вплетенным в жгут катушки преобразователя дополнительным изолированным проводником, один конец которого свободен от подключения, генератором незатухающих гармонических колебаний,конденсатором, дополнительной катушкой индуктивности, последовательносоединенными резонансным усилителемвысокой частоты, амплитудным детектором, Фильтром нижних частот, функциональным преобразователем и блокомперемножения, второй вход которогосоединен с выходом усилителя, выходгенератора незатухающих гармонических колебаний через конденсатор соединен с вторым концом дополнительногоизолированного проводника, входом резонансного усилителя высокой частотыи одним из концов дополнительной катушки индуктивности, другой конецкоторой заземлен.