Двухчастотный дефектоскоп (его варианты)

СОЮЗ СОЮТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПО Д ИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ склю-, л н(21) 3513468/25-28(71) Томский ордена ОктябрьскойРеволюции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С.И,Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 588492, кл. 6 01 М 27/90, 19772. Лещенко И.Г. Винокуров Б,Б.,Золотухин Б.Б. Двухчастотный дефектоскоп для контроля стальнойпружинной проволоки.-"Дефектоско-пия", 1977, В 2, с . 50-54 (прототип)(57) 1. Двухчастотный дефектоскоп,содержащий вихретоковый преобразователь с низкочастотной и высокочастотной намагннчивающйми обмоткамии измерительной обмоткой, генераторнизкой частоты, подключенный книзкочастотной намагничивающей обмотке, генератор высокой частоты,соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный кизмерительной обмотке, пороговыйблок и индикатор, и источник опорного напряжения, подключенный кпороговому блоку, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, онснабжен первым ключом, включенныммежду генератором высокой частотыи высокочастотной намагничивающейобмоткой, соединенными последова-тельно удвоителем частоты, вторымключом и масштабным преобразователем, включенными между генераторомвысокой частоты и высокочастотнойнамагничивающей обмоткой, соединенными последовательно компаратором,опорный вход которого подключен к источнику опорного напряжения и первым Формирователем строб-импульса, включенными между выходом низкочастотного генератора и входом управления первого ключа и соединенными последовательно фазовращателем , и вторым Формирователем строб-импульса, включенными между выходом генератора низкой частоты и управляющим входом второго ключа.2. Двухчастотный дефектоскоп, содержащий вихретоковый преобразователь с низкочастотной и высокочастотной намагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генератор низкой частоты, подключенй ный.к низкочастотной намагничивающей обмотке, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пороговый блок и индикатор, и и точник опорного напряжения, под ченный к пороговому блоку, о т ч а ю щ и й с .я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен вторым генератором высокой частоты, суммирующим усилителем, включенным между выходами генераторов высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, первым формирователем строб-импульса, включенным между выходом генера тора низкой частоты и управляющимвходом первого генератора высокой частоты, и соединенными последовательно Фаэовращателем и вторым Формирователем строб-импульса, включенными между выходом генератора низкой частоты и входом управления второго генератора высокой частоты, а оба генератора высокой частоты выполнены по схеме затор- моженного возбуждения.Изобретение относится к методамнераэрушающего контроля и можетбыть использовано для определениядефектов в ферромагнитных материалах и иэделиях.Известен двухчастотный дефектоскоп, содержащий генератор высокойчастоты, низкочастотный генератор,две возбуждающие обмотки вихрето-.кового преобразователя и соединенные последовательно измерительнуюобмотку, узкополосный резонансныйусилитель и измерительную схему Г 1.Недостатком известного устройства является неодинаковая чувствительность к дефектам различного типа, что снижает достоверность контроля,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсядвухчастотный дефектоскоп, содержа.щий вихретоковый преобразовательс низкочастотной и высокочастотнойнамагничивающими обмотками и измерительной обмоткой, генераторнизкой частоты, подключенный к низ-кочастотной намагничивающей обмотке,генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный к измерительной обмотке, пОроговый блоки индикатор, и источник опорногонапряжения, подключенный к пороговому блоку 2.Целью изобретения является повышение достоверности контроля.Поставленная цель достигаетсяпо первому варианту выполнения тем,что двухчастотный дефектоск 1-п, содержащий вихретоковый прео 1;.:аэователь с низкочастотной и высокочас.тотной намагничивающими обмоткамии измерительной обмоткой, генераторнизкой частоты, подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке, генератор высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель, подключенный кизмерительной обмотке, пороговыйблок и индикатор, и источник опорногонапряжения, подключенный к пороговому блоку, снабжен первым ключом, включенным между генератором высокой 1частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, соединенными последовательно удвоителем частоты, вторым ключом и масштабным преобраэователем, включенными между генератором высокой частоты и высокочастотной намагничивающей обмоткой, соединенными. последовательно компаратором, опорный вход которого подключен к источнику оцорного напряжения, и первым формирователем строб-импульса, включеннйми между выходом низкочастотного генератора и входом управления первого ключа, и соединенными последовательно фазовращате лем и вторым формирователем строб.импульса, включенными между выходомгенератора низкой частоты и управляющим входом второго ключа.По второму варианту двухчастот 5 ный дефектоскоп, содержащий вихретоковый преобразователь с низкочастотной и;высокочастотной намагничивающими обмотками и измерительнойобмоткой, генератор низкой частоты,10 подключенный к низкочастотной намагничивающей обмотке, генераторвысокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель,подключенный к измерительной обмотке,пороговый блок и индикатор, и источник ог.зрного напряжения, подключенный к пороговому блоку, снабженвторым генератором высокой частоты, суммирующим усилителем, включенным между выходами генератороввысокой частоты и высокочастотнойнамагничивающей обмоткой, первымформирователем строб-импульса, включенным между выходом генератора низкой -частоты и управляющим входом перво 25 го генератора высокой частоты,и соединенными последовательно фазовращателем и вторым формирователем стробимпульса, включенными между выходомгенератора низкой частоты и входом30 управления второго генератора высокойчастоты, аоба генератора высокой частоты выполнены по схеме заторможенного возбуждения,На фиг. 1 представлена блок-схема35 двухчастотного дефектоскопа по первому варианту исполнения; на Фиг,2 блок-схема второго варианта двухчастотного дефектоскопа.Двухчастотный дефектоскоп по4 О первому варианту содержит вихретоковый преобразователь 1, на которомразмещены низкочастотная намагничивающая обмотка 2, высокочастотнаянамагничивающая обмотка 3 н измерительная обмотка 4, генератор 5низкой частоты, выход которого подключен к низкочастотной намагничивающей обмотке 2, соединенные последовательно генератор б высокой частоты и ключ 7, подключенные к вы-.50 сокочастотной намагничивающей обмотке 3, соединенные последовательно.удвоитель 8 частоты, ключ 9 имасштабный преобразователь 10, включенные между выходом генератора бвысокой частоты и высокочастотнойнамагничивающей обмоткой 3, соединенные последовательно компаратор 11и формирователь 12 строб-импульса,включенные между выходом генератораЬО 5 низкой частоты и входом управления ключа 7, соединенные последовательно фазовращатель 13 и Формирователь 14 строб-импульса, включенные между выходом генератора 5 низкой частоты и выходом управленияключа 9, соединенные последовательно избИрательный усилитель 15, пороговый блок 16 н индикатор 17, подключенные к измерительной обмотке4, и источник 18 опорного напряжения,выходы которого подключены к компаратору 11 и пороговому блоку 16,Двухчастотный дефектоскоп повторому варианту содержит .вихретоковый преобразователь 19 (Фиг.2)с низкочастотной намагничивающейобмоткой 20, высокочастотной намагничивающей обмоткой 21 и измерительной обмоткой 22; генератор 23низкой частоты, к выходу которогоподключена низкочастотная измерительная обмотка 20, два генератора24 и 25 высокой частоты, суммирующий усилитель 26, включенный между, выходами генераторов 24 и 25 высокой частоты и высокочастотной намагничивакцей обмоткой 21, формирователь 27 строб-импульса, вклю-.ченный между выходом генератора 23низкой частоты и входом управлениягенератора 24 высокой частоты, соединенные последовательно Фазовраща.тель 28 и формирователь 29 стробимпульса, включенные между выходомгенератора 23.низкой частоты .иуправляющим входом генератора 25высокой частоты, соединенные последовательно избирательный усилитель30, подключенный к измерительнойобмотке 22, пороговый блок 31, индикатор 32 и источник 33 опорногонапряжения, подключенный к пороговому блоку 31.Дефектоскоп по первому вариантуработает следующим образом.Контролируемое Ферромагнитноеизделие (не показано), помещенноев преобразователь 1 и находящеесяс ним в электромагнитном взаимодействии, намагничивается низкочастотным полем (например, 50 Гц),которое. создается генератором 5 низ.кой частоты 3 и намагничивающей обмоткой 2 преобразователя 1. Егоамплитуда (800-8000 А/м )достаточнадля нелинейного перемагничиванияобразца, вплоть до Состояния технического насыщения.Кроме того, на изделие кратковременно в различные моменты, периодически, синхронно с частотой низко.частотного поля воздействуют двумявысокочастотными полями, частотыкоторых отличаются в 2 раза (например, 100 и 200 кГц ). Эти полясоздаются генератором 6 высокойчастоты А и удвоителем 8 частоты,синусоидальное напряжение с выхода которых (соответственно 100 и200 кГц ) через ключи 7 и 9 поступают навысокочастотную намагничивающую обмотку 3 преобразователя 1. ., Причем, полем более низкой частоты(100 кГц ) воздействуют в моментывремени, лежащие в интервале отточки перехода низкочастотного полячерез ноль до момента, сортветствую-.щего коэрцитивной силе на динамической кривой намагничивания. А полем более высокой частоты(200 кГц)- в моменты, когда мгновенные значе- ния низкочастотного поля максимальны.Выбор требуемого момента воэдей 0 ствия обесПечивается применением двух задающих цепей. Одна иэ них состоит из компаратора 11 и форйирователя 12 строб-импульсов, другая -иэ фазовращателя 13 (выполненного,например, посхеме интегрирующегоусилителя ), обеспечивающего 90сдвиг , и Формирователя 14 строб-импульсов. Опорные напряжения для этихцепей снимаются с второго выхода генератора 5 низкой частоты, а выходные импульсы напряжений небольшойдлительности (не менее 200 мкс для 15 20 укаэанных частот ) управляют соответственно работой ключей 7 и 9. Изменением величины опорного напряженияна управляющем входе компаратора 11,которое .снимается с источника 18опорных напряжений, можно регулировать и выбирать нужный момент воздействия. 30 При этом в результате одновременного воздействия сильного низкочастотного и слабого высокочастотного магнитных полей на выходе измеритель различные компоненты низкочастотногои высокочастотного спектров. Так, для воздействующих частот 50 Гци 100 кГц в первый момент воздействия. высокочастотный спектр содержитпервую (100 кГц ), вторую (200 кГц), третью (300 кГп) и т.д. гармоники. Для частот 50 Гц и 200 кГц первая, вторая, третья и т.д. гармоники имеют соответственно 200, 400, 600 кГц и т.д. ЭДС, снимаемая с измерительной обмотки 4, усиливается избирательным усилителем 15, имеющим частоту настройки высокочастотного поля с более высокой частотой (200 кГц),Таким образом, для одного высокочастотного поля (100 кГц ) и в момент его воздействия с помощью избирательного усилителя анализ проводится во второй гармонике, для другого же в . (200 кГц) и в момент его воздействия - по первой гармонике. Таким образом, совместный анализвысокочастотного сигнала по различным компонентам его спектра обеспечивает выявление продольных (по 1-й Гармонике ), поперечных (по четным гармоникам, например, по 2-й )и промежуточных, в том числе локальных и объемных дефектов. Пороговый блок 16 в сочетании с источником 18 . 45 65 ной обмотки 4 преобразователя 1 фор 35.мируется сложный спектр, содержащийопорных напряжений и индикатором 17позволяет проводить разбраковкуизделий на заданном уровне.Для выравнивания ( или задания. определенното соотношения ) уровнейсигналов, приведенных к выходу избирательного усилителя 15 между ключом 9 и высокочастотной намагничивающей обмоткой З.включен масштабныйпреобразователь 10.По второму варианту дефектоскопработает следующим образом (Фиг.2 ),Контролируемое ферромагнитноеизделие, помещенное в преобразователь 19 и находящееся с ним в электромагнитномвзаимодействии, намагничивается низкочастотным полем (например, 50 Гц ), которое создаетсягенератором 23 низкой частоты и намагничйвающей обмоткой 20 преобразователя 19, Его амплитуда (8008000 А/м) достаточна для нелинейногоперемагничивания образца, вплоть досостояния технического насыщения.Кроме того, на изделие кратковременно, в различные моменты, периодически, синхронно с частотой низкочастотного поля воздействуют двумявысокочастотными полями, частотыкоторых отличаются в 2 раза (например, 100 и 200 кГц), Эти поля создаются генераторами 24 и 25 высокойчастоты заторможенного возбуждения,напряжение а выхода которых (соответственно 100 и 200 кГц) через соответствующие входы суммирующегоусилителя 26 поступают на высокочастотную намагничивающую обмотку21 преобразователя 19. Причем полемболее низкой частоты (100 к .:,) воздействуют в моменты времени перехода низкочастотного поля через ноль,а полем более высокой частоты(,200 кГц) - в моменты, когда мгновенные значения низкочастотного полямаксимальны,Выбор требуемого момента воздей-ствия обесйечивается применениемдвух задающих цепей, Одна из них состоит из Формирователя 27 стробимпульсов, другая - иэ Фаэовращателя28, обеспечивающего 90 ф сдвиг ., иформирователя 29 строб-импульсов,Опорные напряжения для этих цепей5 снимаются с второго выхода генератора 23 нивкой частоты, а выходныеимпульсынапряжений небольшой длительности (не менее 200 мкс для укаэанных частот ) управляют соответ 10 ственно работой генераторов 24 и 25высокой частоты заторможенного возбуждения, включая их в работу навремя прохождения управляющего импульса,ЭДС снимается с дифференциальной иэмер"тельной обмотки 22, усиливается избирательным усилителем 30,имеющим частоту настройки высокочастотного поля с более высокойчастотой (200 кГц ),Следовательно, для одного высокочастотного поля (100 кГц ) и в момент его воздействия с помощью избирательного усилителя анализ проводится по второй гармонике, длядругого же (200 кГц)-и в момент еговоздействия - по первой гармонике.Пороговый блок 31 в сочетаниис источником 33 опорных напряженийЗО и индикатором 32 позволяет проводитьразбраковку иэделий на заданномуровне.Для выравнивания (или заданияопрЪделенного соотношения ) уровней35 сигналов, приведенных к выходу избирательного усилителя, суммирующийусилитель 26 имеет регулировку коэффициента усиления по обоим каналам.40Таким образом, в пределах каждого низкочастотного цикла осуществляется контроль как по первой гармонике (контроль продольных деФектов),так и по второй гармонике (контрольпоперечных, локальных и объемныхдеФектов),1068800 Фиа У Фиа 2ставитель Ю.: Глазкхред В. Дал екорей Корректор О. Тигор ктор Р. Цицик лиал ППП фПатентф, г. Уаз;ород, ул. Нроектная,каэ 11453/38 Тиран 823 . . ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРно делам иэобретеиий и открытий113035, Москва, Ж, Раущская иаб., д. 4/5