Способ многопараметрового контроля изделий

(56) Авторское сМ 1206682, кл.Авторское сФ 1392347, кл. л. ЬЬ ергетический инст 5.6(088.8)видетельство СССР6 01 й 27/90, 1986.видетельство СССР6 01 й 27/90, 1988. онтрольно найти при контрол кранирова рораэведк На черте схема устройс емого способ ля изделий. Устройств включенные г тоты, преобра выходной хар 2, второй входя расширечет контроГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ МНОГОПАРАМЕТРОВОГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области использования эа счет контроля многослойных иэделий. Для этого в способе многопараметрового контроля изделий, включающем размещение преобразователя в зоне контроля, регулирование частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразованию слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия, получение выходной характеристики преобразователя и определение расстояния от и реобраэоватеИзобретение относится кизмерительной технике и можеменение в неразрушающемкачества продукции. акустике,нии РЭА, индукционной элекполезных ископаемых и т.п.Целью изобретения являетние области использования заля многослойных иэделий. ля до поверхности испытуемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на максимальной частоте. а также получение во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характери.- стики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя много больше глубины проникновения в него возбуждающего поля, сравнение полученных характеристик, измерение параметров выходного сигнала преобразователя в точке их пересечения и определение по результатам нх обработки физического параметра контролируемого слоя, последова-3 тельнодля каждогослоя иэделия, начиная с ближайшего к преобразователю слоя, выполняют операции, следующие за операцией определения расстояния до изделия. При этом. толщину контролируемого слоя определяют как функцию толщин слоев, расположенных между преобразователем и контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения полученных характеристик. 1 ил. е представлена структурнаятва для реализации предлага многопараметрового контроо содержит последовательно ейератор 1 регулируемой часзователь 2, блок 3 получения актеристики преобразователя которого соединен с выходомгенератора, блок 4 сравнения и первичной обработки информации, блок 5 управления и обработки информации, второй выход которого подключен к второму входу блока 4, а третий вход - к выходу генератора 1, и 5 блок б вывода информации, а также блок 7 ввода дополнительной информации, выход которого соединен с вторым входом блока 5.Способ основан на наличии счетного 10 множества (и = 1,2) точек пересечения выходной характеристики системы преобразователь - испытуемое изделие и соответствующей выходноой характеристики системы преобразователь - изделие, от личающееся от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя 1- оо.При этом, как показали расчеты и эксперименты. на частоте аИ, измеренной в и-й точке пересечения характеристик, в широ ких пределах изменения параметров слоев испытуемого изделия и зазора между преобразователем и испытуемым изделием справедливо соотношение25=1где ть Ь т(рь ии ) - соответственно толщи на и длина волны поля в 1-м слое испытуемого иэделия, включая К-й контролируемый слой, на частоте йьа, измеренной в и-й точке пересечения полученных выходных ха рактеристик преобразователя;и 1,2.3;в = и, если точка пересечения определяется по АФХ или ФЧХ преобразователя;гп - (2 п -1)/2, если точка пересечения 40 определяется по АЧХ преобразователя,Для определенности далее принято и, т.е. параметры выходного сигнала преобразователя 2 измеряют в первой иэ и точек пересечения выходных характеристик, где 45 йМ =ва минимально, а в качестве выходных характеристик представляют АФХ преобразователя.Способ многопараметрового контроля изделий, например. методом вихревых то ков осуществляют следующим образом.На предварительном этапе контроля выполняют такие операции:1) размещение преобразователя 2 в зоне контроля; 552) регулирование с помощью генератора 1. соединенного последовательно с преобразователем 2, частоты о) тока .возбуждения преобразователя 2 в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразователю 2 слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия;3) измерение с помощью блока 3, подключенного первым из входов к выходу преобразователя 2, а вторым входом - к выходу генератора 1, параметров (А 1 - амплитуды, ф 1- фазы, о)1- частоты) выходного сигнала преобразователя 2 и получение АФХпреобразователя 2 (во всем диапазоне вариаций со) с последующим вводом АФХв блок 4,4) определение в блоке 4 расстояния и от преобразователя 2 до испытуемого изделия по реэультатат обработки параметров А 1 и р 1 выходного сигнала преобразователя 2, измеренных в блоке 3 на максимальной частоте.На этом же этапе осуществляют ввод в блок 5;а) информации о расстоянии й с выхода блока 4 на первый вход блока 5;б) сигнала, пропорционального токувозбуждения преобразователя 2 с выхода генератора 1 на третий вход блока 5;в) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 информации С 1,г, характеризующей размеры обмоток преобразователя 2. диапазоны возможных при контроле вариаций физических параметров р 1,г, слоев изделия, частоты ы и т.п.;г) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 алгоритма (1) определения толщины 11,г.М слоев изделия и алгоритма определения физических параметров р 1,г, слоев изделия, а также получения (во всем возможном при контроле диапазоне вариаций р) выходной (АФХ) характеристики преобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия. отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя й много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля (тк ф ). При этом в качестве второго алгоритма используют, например, выраже- ние(2)На первом такте измерений в счетчике числа слоев. размещенном в блоке 5, устанавливают= 1. Здесь же (по заданным на предварительном этапе контроля значениям С 1,г, 1, й и диапазонам вариаций м, р 1 и т 1- 00 ) с помощью алгоритма (2) получают АФХпреобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина т 1 первого (к) контролируемого слоя 11 оо,Полученную АФХв виде массива сигналов (А, р) = (А 2,р 2 ) с второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4, Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 вводят АФХ, В блоке 4 осуществляют сравнение полученных АФХ и АФХификсируют параметры(Ап,р 11, го 11 ) выходного сигнала преобразователя 2 в первой точке их пересечения, где (о,1 =в 11 (М = 1, и = 1) минимально, После этого сигналы. пропорциональные А 11, ф 11, и 11 с вь 1 хода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным на предварительном этапе контроля значениям С 1,2, 1, г 1,11 ее оо и измеренным значениям А= А 11,р = р 11 ив =о 11) с помощью алгоритма (2) определяют искомое значение физического параметра р 1( = 1), а искомое значение толщины 11(к = 1) контролируемого слоя определяют из алгоритма (1) при к = и = п 1 = 1 и Л 1- 1( в 1 1, р 1) = 2 л у 2 / е 11 р 1, Заносят найденные значения параметров р 1 и 11 в память блока 5.На втором такте измерений в счетчик числа слоев изделия блока 5 добавляют н 1 и (с = 2), Здесь же(по заданным значениям С 1.2,1, и, р 1, 11, 12 = сзр и диапазонам вариаций И и р 2) С псмащьЮ алгОритма (2) пслучают новую АФХпреобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина 12 ВтОрОГО(М - 2) КОнтрОЛИруЕМОГО СЛОЯ 12.со .Полученную АФХс второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4. Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 вводят АФХ. В блоке 4 осуществляют сравнение полученных АФХ и АФХи фиксируют параметры (А 12.ф 12, й)12 ) выходного сигнала преобразователя 2 в первой (и = 1) точке их пересечения, где щ 12 (п = 1, к = 2) минимально. После этого сигналы, пропорциональные А 12.р 12,и 12, с выхода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным значениям С 1, 2 , и, 1, 11. р 1, 12 = со и измеренным значениям А = А 12. р =у/112,ь =в 12) с помощью алгоритма (2) определяют искомое значение физического параметра р 2, а искомое значение толщины 12 контролируемого слоя определяют из алгоритма (1) при М = 2. п = гп = 1,Л 1 = 2 л 2 Лй)12 р 1, Из Щ 2 22 22 УУУО 222 Р 2 И ПО ИЗМЕРЕННОМУ Е ПЕР. вом такте значению 11. Далее процесс измерений повторяется и завершается на одном иэ тактов измерений при совпадении (с напередзаданной точностью) сравниваемых в блоке 4 выходных характеристик преобразователя 2, т.е, при отсутствии точек пересечения. сравниваемых АФХ, При этом на первый вход блока 5 с выхода блока 4 подают кол 1 энду о завершении процесса контроля и осуществляют вывод полученной инфОрмации(П, р 1,11. р 2, 12 =- К,) С пОмОщьЮблока б, подключенного к первому выходу5 блока 5.П р и м е р, Решение задачи вихретокового кон 1 роля четырех параметров плоскогонемагнитного изделия с двумя слоями: первый, ближайщий к вихретоковому преобра 1 О зователю (ВТП), и второй слои котороговыполнены соответственно из металла толщиной 11 и 12 с удельной электрической провОДимОСтьЮ 01 и О 2,Изделие моделировалось пластинами15 со следующими параметрами:ц 1 = 16,7МСм/м (сплав на основе алюминия);11- 0,55мм; ст 2 = 55 МСм/м (технически чистаямедь); 12 = 0,2 мм. Для сравнения с результатами, полученными по предлагаемому20 способу, значения 1 и и пластине измерялись с помощью микрометра типа МК и серийного прибора типа ВЭ. Кроме того,для определения частот в 11 и в 12 в точкахпереСечения выходных характеристик ВТПиспользовались также цилиндрические диски диаметром 50 мм и высотой 50 мм, выполненные из материалов с а = а и а.Эксперименты осущетвлялись с использованием накладного ВТП диаметром 3 мм,генератора ГЗ-ЗЗ, цифровых вольтметра типа В 7/27, фазометра типа Ф 2-16 и частотомера типа ЧЗ, Частота генератораварьировалась в пределах от 20 до 200 кГц.В результате экспериментов установлено, что в точках пересечения выходных характеристик АФХи, АФХприопределении параметров о 1 и 11 верхнегослоя частота 111 составила 100 кГц, а при40определении параметров а и 12 частота 112составила 40 кГц, При этом отличие параметров а 1,11. ст 12 от измеренных с помощью стандартных измерительныхсредств не превышало 10-150 .Формула изобретенияСпособ многопараметрового контроляизделий. заключающийся в размещениипреобразователя в зоне контроля, в регулировании частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающемпроникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей ближайшего кпреобразователю слоя до величины, равнойили большей толщины контролируемого изделия, в получении выходной характеристики преобразователя и в определениирасстояния от преобразователя до поверхности контролируемого изделия по результатам измерения и обработки параметроввыходного сигнала преобразователя на мак1703958 Составитель И.Ке Техред М.Морген Корректор М.Максимишинец Реда кто Заказ 5 убкова Тираж ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 О симальной частоте, а также в получении во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля 5 иэделия, отличающегося от контролируемого тем, что толщина его много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля, в сравнении полученных характеристик, в измерении параметров выходного 1 О сигнала преобразователя в точке пересечения характеристик и в определении по результатам обработки измеренных параметров выходного сигнала физического параметра контролируемого слоя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля многослойных изделий, начиная с ближайшего к преобразователю слоя контролируемого изделия, повторяют операции, следующие за определения расстояния от преобразователя до контролируемого изделия, при этом толщину данного контролируемого слоя определяют квк функцию толщин слоя, расположенных между преобразователем и данным контролируемым слоем, и длин волн поля в этик слоях и в данном контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения характеристик.