Способ многочастотного вихретокового контроля и преобразователь для его осуществления

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликло делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский инс о разработке нераэрушаюших методов и с онтроля качества материалов (ВНИИНК) в 71) Заявител(54) СПОСОБ МНОГОЧАСТОТНОГО ВИХРЕТОКО КОНТРОЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯИзобретение относится к методам нераэрушающего контроля и предназначено, в частности, для дефектоскопии ответственных многослойных листовых соединений в силовых элементах конструкции самолета.С помошью изобретения можно выявить усталостные трещины несущих конструкций под обшивкой (наружным слоем металла), т.е, поверхностные трещины. Известен способ вихре токового контроля, заключающийся в том, что с помощью индуктивного преобразователя возбуждают в контролируемом. объекте вихревые токи, выделяют сигнал и по его амплитудно-фазовым характеристикам су-, дят о качестве. изделия 11., Недостаток способа - низкая точность что связано, с тем, что при одночастотном контроле можно измерять лишь один параметр, если отстраиваться от мешаю-, щего фактора, например, от влияния неоднородностей. Известен способ электромагнитного: 1 сонтроля поверхностного слоя ферромагтитных изделий, заключающийся в том, что двумя переменными полями разных. частот в изделии возбуждают вихревые токи и анализируют сигналы вихретокового преобразователя, при этом поле низкой частоты создают большей напряженности,. чем поле высшей частоты, выделяют оги бающую высокочастотной составляющей выходного сигнала в момент действия максимальной напряженности низкочастотного поля, по значению которой судят о состоянии поверхностного слоя контропируемого иэделия (2.Однако этот способ позволяет измерите 1 олько поверхностные дефекты изделия и дает очень; большую ошибку при изме 1 зении подповерхностных дефектов.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ многочастотного вихретокового контроля, заключающийся в том, что Ш-образный индуктивный преобразователь устанавли973 3 78 веют на контролируемый, объект, возбуждают в объекте вихревые токи двух частот, перемещают преобразователь по объекту и с его помощью выделяют сигналы каждой частоты, сравнивают эти сигналы и по результатам сравнения судят о годности объекта 31.Недостатком этого способа является невысокая точность при выявлении под поверхностных дефектов, так каквозбуж дение на обеих частотах происходит посредством одной катушки. Это не поз воляет отстраиваться от неоднородностей изделия, например от края, что снижает точность измерения.Известен вихретоковый преобразрватель, содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, низкочастотную возбуждающую обмотку, расположенную на среднем стержне сердечника и индикаторные обмотки, расположенные на боковых стержнях сердечника 4.Недостаток преобразователя - наличие одной возбуждающей обмотки, что снижает точность контроля, так как не позволяет.калибровать преобразователь по неоднородностям изделия.Целью изобретения является повышение точности при выявлении подповерхностных дефектов.Поставленная цель достигается тем, что преобразователь устанавливают на поверхности объекта так, что продольная ось магнитопровода перпендикулярна мерцающей контролю неоднородности объекта на расстоянии, определяемом требуемой амплитудой сигнала высшей частоты от этой неоднородности, и перед перемещением преобразователя устанавливают посредством изменения тока возбуждени низшей частоты равенство по амплитуде сигналов обеих частот, по крайней мере в одной точке.Преобразователь для осуществления способа снабжен двумя высокочастотными возбуждающими,обмотками, помещенными нв боковом стержне сердечника и включенными последовательно согласно.На фиг. 1 приведено схематическое изображение Ш-образного индуктивного преобразователя, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - электричео кая схема преобразоватьля; на фиг. 3- блок-схема дефектоскопа с индуктивным преобразователем на входе.Ш-образный индуктивный преобразователь (фиг.3.) содержит ферромагнитный сердечник 3., низкочвстотную воз 0 4буждающую обмотку 2, расположеннуюна среднем стержне 3 сердечника, индиквторные обмотки 4 и 5, расположенные нвбоковых стержнях 6 и 7, высокочастотные возбуждающие обмотки 8 и 9, также.рвсположенные на стержнях 6 и 7.Обмотки 8 и 9 (фиг. 2) преобразователя 3.0 соединены последовательнои подключены к генератору 3.3. высокойчастоты, Обмотка 2 подключена к генератору 3.2 низкой частоты, Индикаторные обмотки 4 и 5 и резистор 3.3 образуют мостовую схему. Со средних точек балансировочных резисторов 3.4. и 3,5,включенных параллельно измерительнойдиагонали мостовой схемы, образованнойобмотками 4 и 5 и резистором 3.3, снимают .соответственно сигнал низкой частоты и сигнал высокой частоты. Преобразователь 3.0 (фиг. 3) соединен с гене.раторами 3.3, и 3.2, и через резисторы3,4 и 3. 5 с измерительно-преобразовательными каналами 3.6 и 3.7 дефектоскопа,которые соединены с входами, например,схемы 3.8 вычитания. Выходной сигналпреобразователя 3.0 считывают по выходному индикатору 3.9, Преобразовательустанавливают на иэделие, состоящее изобшивки 20 из электропроводящего металла и внутреннего металлического листа 23.,Устройство работает следующим образом.Генератор 3.3. звпитывает обмотки 8и 9 током высокой частоты, генератор12-обмотку 2 током низкой частоты. Всвязи с прохождением тока по указанным обмоткам силовые магнитные линиипойдут через стержни сердечнйка 3. иобшивку 20, и лист 21 изделия. Изменение потока обмоток 8 и. 9 характеризует дефект в обшивке 20. Изменениепотока обмотки 2 характеризует подповерхностный дефект в листе 23., Изменение потока через обмотки 4 и 5 поступает на измерительную диагональ(балансировочный резистор 3.3) моста ина входные резисторы 14 и 3.5 измерительных каналов 16 и 17, откуда послвусиления и дефектирования сигналы попадают на схему 18 выжтания. По разносысигналов, считанной с индикатора 3,9,можно судить о характере и расположении дефекта. Предварительно мостовуюсхему балансируют с помощью резистора 13 на бездефектном участке изделия,добиваясь отсутствия сигнала на выходеизмерительной диагонали (нулевые похазания инда фтора 19). При появлении5 7897 аефекта, например, в подповерхностном йлое листа 21 произойдет разбаланс моста по низкой частоте, т.е. сигнал в канале 16 превысит сигнал в канале 3.7, что отметит индикатор 1.9. В случае приближения преобразователя к краю иэделия, низкочастотное поле, как убывающее медленнее, чем высокочастотное, уже эа 10-15 мм от края изделия покажет . наличие ложного подповерхностного 1 О дефекта. Для устранения указанного недостатка преобразователь устанавливают на таком расстоянии от края изделия (в обшем случае от любой неоднородности, не явапошейся дефектом), на ко З тором высокочастотное поле отмечает наличие края изделия, возбуждают (фиг.1 эквивалентные контуры 22 и 23 ви;д хревых токов изменением .напряжения питания генераторов 11 и 12, уравновеши- щ вают в этом положении, найример, регулировкой чувствительности каналов 16 и 1,7 амплитуды сигналов низкой и вы-, сокой частоты (индикатор 19 должен показывать нуль), после чего производят 2 контроль изделия обычным методом. Для полной компенсации сигналов от мешаюших факторов необходима абсолютная идентичность высокочастотного и низкочастотного сигналов на выходе каналов 16 и 17 при сканировании преобразователя. Чтобы избежать этого, компенсируют помеху по крайней мере в одном положении преобразователя, а для остальных его положений обеспечивают поляр ЭЗ ность сигнала от помехи, противоположную полярности сигнала от,дефекта (на выходе схемы вычитания 18). Такого положения можно добиться при ука эанном расположении возбуждающих обмоток 8, 9 и 2 и предварительной установке питающих преобразователь 10 напряжений. При этом достигается не только резкое уменьшение амплитуды сигнала-помехи, но и изменение ее45 полярности по сравнению с полярностью сигнала от дефекта, что облегчает селекцию сигналов от дефектов на фоне сигналов-помех. Таким образом, если дефектов нет и преобразователь приближается к краю изделия (либо к другой неоднородности, не являющейся дефектом), в обоих каналах дефектоскопа на входах схемы 18 вычитания, появятся сигналы примерно одинаковых амплйтуд, что не приводит к срабатыванию индика- фф тора 19 дефектоскопа. Но если подповерхностный дефект расположен вблизи кван изделия, то срабатывание индикато 30 6ра 19 произойдет, так как сигнал по низкой частоте значительно возрастает благодаря совместного действия края и дефекта и будет превышать сигнал высокочастотного канала,Положительный эффект изобретения заключается в том, что после предварительной калибровки по краю изделия повышается точность при выявлении подповерхностных дефектов путем исключения сигнала помехи от неоднородности контролируемого изделия.Формула изобретения1 Способ многочастотного вихретокового контроля, заключающийся в том,что Ш-образный индуктивный преобразователь устанавливают на контролируемыйобъект, возбуждают в объекте вихревыетоки двух частот, перемещают преобразователь по объекту и с его помошью выделяют сигналы каждой частоты, сравни;вают эти сигналы и по результатамсравнения судят о годности объекта,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, сцелью повышения точности при выявленииподповерхностных дефектов, преобразователь устанавливают на поверхности объекта так, что продольная ось магнитопроводаперпендикулярна мешаюшей контролю неоднородности объекта на расстоянии, определяемом требуемой амплитудой сигналавысшей частоты от этой неоднородности,н перед перемещением преобразователяустанавливают посредством изменения токавозбуждения низшей частоты равенствопо амплитуде сигналов обеих частот, покрайней мере в одной точке.2. Преобразователь для осуществления способа по п. 1., содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, низкочастотную возбуждающую обмотку, расположенную на среднем стержне сердечника и индикаторные обмотки, расположен"ные на боковых стержнях сердечника,о т л и ч а ю ш и й с я тем, что онснабжен двумя высокочастотными возбуждающими обмотками, помещенными набоковые стержни сердечника и включенными последовательно согласно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Дорофеев А, Л, Электроиндуктивни(индукционная) дефектоскопия. М., Машиностроение, 1,967, с. 43-46.2. Авторское свидетельство СССРЪ 314131, кл. 501 Й 27/82, 1969,7 789733. Методы нераэрушающих испытаний.Под ред. Р. Шарпа. М., Мир", 1972,с. 359-360 (прототип). 0 84, Авторское свидетельство СССРМ 593134, кл. 501 М 27/86 1976