Вихретоковый способ неразрушающего контроля физико механических параметров

(51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ ИПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТ7 НРЫТИЯМ АНИЕ БРЕТЕНИ А ВТОРСКОМ ДЕТЕПЬСТВУ 5-2 ян копии и при еханических зделии,Целсти зобретения повышение точ т отстройки от тоты колебаний мпературной ивности и емнтрол я ча лияни мен следствие т табильности и кости к онтура,иг. устеализ е ью коого овыйфиз иф 3-кр способ(54) ВИХРЕТОКОВЪЙ СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХПАРАМЕТРОВ(57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может испольэоваться в толщинометрии, дефектоскопии ипри измерении других физико-механических параметров материалов и изделий,Целью изобретения является повышениеточности контроля за. счет отстройкиот влияния изменения частоты колебаний контура вследствие температурнойнестабильности индуктивности и емкосИзобретение относится к неразрушаюму контролю и может использоваться в толщинометрии, дефект измерении других физико параметров материалов и ф роиство, с помр у тся способ; наивые, поясняющие вихретонеразрушающего контроланических параметров ти контура. Это достигается тем, чтов вихретоковом способе неразрушающегоконтроля, заключающемся в том, чтовключенный в колебательный контурвихретоковый преобразователь раэмеща"ют над контролируемым объектом, ударгно возбуждают контур и измеряют параметр переходного процесса, в качестве которого используют абсолютныйминимум разности между напряжениемразряда КС- или КТ.-контура с постоной времени, меньшей постоянной времени переходного процесса, и напряжением затухающих колебаний переходного процесса, а параметры КС- илиК 1.-контура перед измерением абсолютного минимума изменяют до совпадения Мабсолютного минимума разности н минимума огибающей разностного напряжения, 3 ил, С Устройство состоит из источника 1 постоянного напряжения Е, к выходу которого через ключ 2, собранный, например, на транзисторе, подключены через резистор 3 с сопротивлением К колебательный контур ударного возбуждения, содержащий вихретоковыйпреобразователь 4 с индуктивностьюТ и конденсатор 5 с емкостью С и КС контур, содержащий резистор 6 с сопротивлением Крезистор 7 с сопротивлением К и кон-.денсатор 8 с емкостью С . Контуры вам соединены с входами дифференциального усилителя 9, выход которого подключен к входу пикового детектора 1 О.На фиг.2 кривая 11 характеризуетнапряжение затухающих колебаний, кри-.вые 12 - их огнбаюкие по максимумами минимумам, кривая 13 - цапряжеццеразряда КС- или К 1.-контура,На фиг.З кривая 4 характеризуетразностцое напряжение между напряжением разряда КС- пц КЬ-контураи наряжеел э ат ухающих коле 6 аций;кривая 15 - его огибающая по минимумам; точка А - минимум разцостной криОвой, совпадающей с минимумом огибающей; 11,п - измеряемое напряжение,Изменение частоты затухающих колебаний н небольших пределах почти неотражается на результатах измерений,так как точка А при этом перемещается по огибающей относительно ееминимума.Способ осуществляется следующимобразомВихретоковый преобразователь 4 размещают цад поверхностью контролируемого объекта (не показан). В исходном состоянии ключ разомкнут, Ток через преобразователь 4 и напряжениена конденсаторе 5 равны нулю, Послезамыкания ключа 2 происходит заряд1.С- и КС-контуров, По окончании заряда через преобразователь 4 течетток Е/К, а конденсатор 5 заряжендо напряжения Е, При раэмыкании ключа 2 происходит разряд колебательного и КС-коцтурон: магцитна я энергия,накопленная в реобразонателе 4, преобразуется в энергию затухающих колебаний колебателного контура (ЬС,), 35а конденсатор 8 (С) разряжаетсячерез резисторы б (К ) и 7 (К ), Напряжения с контуров поступают на входы дифФеренциального усилителя 9,с выхода которого раэностное напряжение подается на пиковый детектор 10,Процесс затухания колебаний. описывается уравнениеми Ь, е сов 2 ЙС,45где ц - мгновенное значение цапряжения на контуре;Б - начальное напряжение;- время;С, - постоянная времени переходного процесса;Й - частота колебаний. Иэ выражения (1) видно, что огибающие затухающих колебаний являются экспонентами, Экспонецтой вляется также кривая напряжения на КС- или К 1.-контуре при х разрядео= Юе (2) где ц - мгновенное значение напрягженин на контуре;начальное напряжение;, - постоянная времени переходного процесса,Если вычесть напряжение ц из напряжения Б (например, с помощьюдифференциального усилителя), топриогибающая по минимумам разностного напряжения будет иметь минимум с абсциссой 1 , определяемойравенствомл л л.задапных Ь и с, ), можно совместитьс мцимумом любой полуволны разоостцого напряжения, Измеряя затеммиимум разностного цапряжеия спомощью пикового детектора, осуществляют контроль объекта,П р и м е р, Пусть затухающие колебания контура при установке ца6изделие имеют параметры й = 10 Гц,- 5 мкс, Совместив линимум огибаю 1щей разностного напряжения с минимумом четвертой полунолны разностцогонапряжения, т,е, , = 4 мкс, принянл., / = 0,9, и решив уравнение (3)относительно Б /Ь получим 11 /Б =- 0,98.Пусть требуется измерить толщинудиэлектрического покрытия на нсмагцитцом основании 0,5 мкм, При использовании нихретокового преобразователясо стержневым сердечником такому перемещению ВТП будет соответствоватьполезное изменение напряжения колебательного контура приблизительно ца3 10 , Приняв нестабильность напряжения за счет нестабильности частотыколебаний контура це более О,ЗЕ отего полезного изменения, т,е, цеболее 10 напряжения и анализируя-богибающую разностного напряжениявидим, что такому изменению напряжения н точке ее минимума соответствует нестабильность частоты контура в0,57., что легко осуществимо,Использование способа позволяетповысить чувствительность и точность измерений, расширить границы примене-. ния вихретокового способа контроля, Формула изобретенияВихретоковый способ неразрушающего контроля физико-мехацических параметров электропроводящих объектов, 5 1 заключающийся в том, что включенный . н колебательный контур вихретоковый преобразователь раэмещают над контролируемым объектом, ударно возбуждают контур и измеряют параметр переходного процесса, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве параметра переходного процесса используют абсолютный минимум разности 567967 бмежду напряжением разряда ВС- илиВ 1,-контура с постоянной времени, мейьшей постоянной времени переходногопроцесса, и напряжением затухающихколебаний переходного процесса, а параметры КС- или В 1.-контура перед измерением абсолютного минимума изменяют до совпадения абсолютного минимума разности и минимума огибающей поминимумам разностного напряжения,Составитель И,КесоянТехред Л.Сердюкова Корректор М.ШарошиРедактор М,КелемешТирак 506Заказ 13 19ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101