Вихретоковый дефектоскоп

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 27/90 ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗО КОМИТЕТ СССР РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙЕ ИЗОБРЕТВИДЕТЕЛЬСТВУ ОПИСАНИ ВТОРСН ляки инстиордена, волюции намени(71) Научно-исследовательскиитут интроскопии и МосковскийЛенина, ордена Октябрьской Реи ордена Трудового Красного 3энергетический институт(56) 1, Информационный бюллетень на прибор "Дефектомат" 2, 825, фирма Ферстер,ФРГ.2. Авторское свидетельство СССР В 838547, клЛ 01 И 27/90,1981 (прототип) . (54) (57) ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, фор- мирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к выходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифра-аналогового преобра- зователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорногонапряжения, а выход соединен с соответствующим входом суммирующего усилителя, генератор импульсов, подключеннйй к синхровходам реверсивныхсчетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима,каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, он снабжен формирователем напряжения компенсации, входы которого подключены к соответствующим выходам формирователя квадратурных опорных напряжений, а выход - к четвертому входу суммирующего усилителя, коммутатором опорных напряжений, йодключенным двумя входами к формирователю опорных, напряжений, двумя другими входами - к формирователю квадратурных опорных напряжений, а выходами - к опорным входам фаэочувствительных детекторов, переключателем порогов компараторов, подключенный первым и вторым выходами к опорным входам соответствующих компараторов, схемой управления, состоящей из последовательно соединенных логического элемента И, входыкоторого подключены к вторым выходам компараторов, и триггера, выход которого подключен к первому входу переключателя порогов компараторов и управляющему входу компаратора опорных напряжений, командного блока, соедийенного с вторым входом триггера, логического элемента ИЛИ, подключенного входами к выходам переноса реверсивных счетчиков, второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен к второму входу формирователя опорных напряжений,формирователю напряжения компенсации и второму входу переключателя порогов компараторов.Изобретение относится к неразрушающему контролю электропроводящих изделий методом вихревых токов и может быть йспользовано преимущественно при дефектоскопии поверхности изделий из злектропроводящих материалов.Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор, вихретоковый преобразователь, устройство 10 формирования опорных напряжений, фазочувствительный детектор и автоматический компенсатор И .Недостаток этого устройства состоит в низкой производительности из за отсутствия автоматической регулировки фаз опорных напряжений. Кроме того, компенсация выходного напряжения в:хретокового преобразоватеЛя выполняется по постоянному току, что 20 снижает стабильность работы всего устройства. Наиболее близким к изобретениюявляется вихретоковый дефектоскоп,содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь,формирователь опорных напряжений иформирователь квадратурных опорныхнапряжений, суммирующий усилитель,первый вход которого подключен квыходу вихретокового преобразователй,два идентичных канала, подключенныхк выходу суммирующего усилителя,35каждый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора,реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорныйвход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, авыход соединен с соответствующимфвходом суммирующего усилителя, гене 45ратор импульсов, подключенный к синхровходам реверсивных счетчиков, атакже индикатор дефектов и индикаторнерабочего режима, каждый из которыхсоединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход,которого подключен к второму входуреверсивного счетчика. Блок обработки сигнала состоит из последовательно соединенного компаратора, подключенного вторым входом к формирователю опорного напряжения, реверсивного счетчика и аналого-цифрового.преобразователя 2,Недостатками известного устройст- . ва являются низкая производительность и оперативность койтроля, связанные с отсутствием возможности переключения чувствительности и режима амплитудно-фазовой отстройки от мешающих параметров при переходе от контроля одного типа материала к другому,Цель изобретения - повышение про" изводительности контроля. Указанная цель достигается тем, что .вихретоковый дефектоскоп, содержащий генератор синусоидального напряжения, подключенные к генератору вихретоковый преобразователь, формирователь опорных напряжений и формирователь квадратурных опорных напряжений, суммирующий усилитель, первый вход которого подключен к вы.ходу вихретокового преобразователя, два идентичных канала, подключенных к выходу суммирующего усилителя, каж. дый из каналов состоит из последовательно соединенных фазочувствительного детектора, компаратора, реверсивного счетчика и цифро-аналогового преобразователя, опорный вход которого подключен к соответствующему выходу квадратурного формирователя опорного напряжения, а выход соеди- нен с соо",ветствующим входом суммирующего усилителя, генератор импуль" сов, подключенный к синхровходам реверсивных счетчиков, а также индикатор дефектов и индикатор нерабочего режима, каждый из которых соединен с первым выходом соответствующего компаратора, второй выход которого подключен к второму входу реверсивного счетчика, снабжен формирователем напряжения компенсации,. входы которого подключены к соответ" ствующим выходам формирователя квадратурных опорных напряжений, а выход - к четвертому входу суммирующего усилителя, коммутатором опорных напряжений, подключенным двумя входами к формирователю опорньж напряжений, двумя другими входами - к формирователю квадратурных опорных напряжений, а выходами " к опорным входам фазочувствительных детекторов, переключателем порогов компараторов, подключенным первым и вторым выходами к опорным входам соответствующих компараторов, схемой управления, состоящей из последовательно .соединенных логическогоэлемента И, входы которого подключены к вторым выходам компараторов, и триггера, выход которого подключен к первому входу переключателя порогов. компараторов и управляющему входу коммутатора опорных напряжений, командного блока, соединенного свто-. рым входом триггера, логического элемента ИЛИ, подключенного входами к, выходам переноса реверсивных счетчиков, второго триггера, счетный вход которого соединен с выходом логического элемента ИЛИ, а выход подключен к второму входу формирователя опорных напряжений, формирователю напряжения компенсации и второму входу переключателя порогов компараторов.На чертеже представлена структурная.схема вихретокового дефектоскопа.Вихретоковый дефектоскоп состоит из генератора 1 синусоидального напряжения, подключенного выходами к вихретоковому преобразователю 2, формирователю 3 опорных напряжений и формирователю.4 квадратурных опорных напряжений, формирователя 5 напряжения компенсации, соединенного вхо дами с выходами формирователя 4 квадратурных опорных напряжений, а выхо-, дом - .с четвертым входом суммирующего усилителя 6, к первому входу которого подключен выход преобразователя 2, коммутатора 7 опорных напряжений, входы которого подключены к выходам формирователя 3 опорных напря- . жений и формирователя 4 квадратурных опорных напряжений. Выход суммирующего усилителя 6 подключен к входам двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных фазочувствительных детекторов 8 и 9, компараторов 10,и 11, реверсивных счетчиков 12 и 13, а так. же цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15, выходы которых подключены к второму и третьему входу суммирующего усилителя 6, а их опорные входы подключены к выходу формирователя 4 квадратурных опорных напряжений, Опорные входы фазочувствительных детекторов 8 и 9 подключены к выходам коммутатора 7 опорных напряжений. Первые вьходы компараторов 10 и 11 соединены соответственно .с индикатором 16 дефектов и индикатором 17 нерабочего режима, а их вторые выходы подключены к соответствующим входам . , реверсивных счетчиков 12 и 13 и логи ческого элемента 18 И, выход которого соединен с первым входом триггера 19, подключенного выходом к комму. татору 7 опорных напряжений и к первому входу переключателя 20 порогов компаратора, выходы которого подключены к опорным входам компараторов10 и 11. Второй выход триггера 19.подключен к командному блоку 21. Ге 1 О нератор 22 подключен к синхровходамреверсивных счетчиков 12 и 13, выхо 15 20 25 30 35 40 15 50 55 ды которых подключены к входам логической схемы 23 ИЛИ. Выход схемы 23 ИЛИ соединен со счетным входомвторого триггера 24, выход которогО подключен к второму входу переключателя 20 порогов компараторов, к формирователю 3 опорных напряжений и к формирователю 5 напряжения компенсации.Вихретоковый дефектоскоп работает в двух режимах следующим образом.В режиме компенсации начального сигнала при установке вихретокового преобразователя 2 на контролируемое изделие на суммирующий усилитель б поступают сигналы с выхода вихретокового преобразователя 2, с формирователя 5 напряжения компенсации, подключаемого при определенном типе материала, а также с выходов цифро-аналоговых преобразователей 14 и 15. Для . компенсации начального сигнала с пре-. образователя триггер 19 переводится в исходное состояние при помощи командного блока 21. По сигналу с триггера 19 переключчтель 20 порогов компараторов уменьшает пороги компараторов 10 и 11 (опорные напряжения) до величины, определяющей точность компенсации. Одновременно по сигналу первого триггера переключается комму-татор 7 опорных напряжений, который подключает к опорным входам фаэочувствительных детекторов 8 и 9 квадратурные напряжения (напряжения, отличающиеся по фазе на 90 ). Напряжение с выходом фазочувствительных детекторов 8 и 9, пропорциональное фазе и амплитуде каждой из ортогональных составляющих выходного напряжения суммирующего усилителя, поступает на соответствующие компараторы 10 и 11. Первые выходы компараторов управляют изменением кода на выходах реверсивных счетчиков 12 и 13, что приводит к соответствующему изменению напряжений на выходах цифроаналоговых преобразователей 14 и 15, 1103141Условие компенсации начального сигнала с преобразователя определяется тем, на какой материал (ферромагнитный или неферромагнитный)установлен преобразователь. В зависимости от вида материала на выходе усилителя 6 появляются напряжения раскомпенсации, попадающие в разные квадранты комплексной плоскости35 вносимых сигналов вихретокового преобразователя, Фазы опорных напряжений на цифро-аналоговых преобразователях выбраны так, что компенсация40 начального сигнала возможна только в одном квадранте, однако при переключении триггера 24 к четвертому входу суммирующего усилителя 6 подключается выход Формирователя 5 ком 45 пенсирующего напряжения и появляется возможность компенсировать начальный сигнал с преобразователя, попадающий в другой квадрант комплексной плоскости, Переключение триггера 24 в зависимости от контролируемого материа 50 ла происходит в том случае, если в предыдущем его состоянии компенсации не произошло, т,е. состояние триггера не совпало с типом материала изделияВ этом случае на выходе одного из реверсивных счетчиков 12 или 13 появляется импульс переноса, который через логический элемент 23 ИЛИ ЗО которые подаются на входы суммирующего усилителя 6. Суммарный сигнална выходе суммирующего усилителяпостепенно уменьшается за счет действия квадратурных опорных напряженийс выходов соответствующих цифроаналоговых преобразователей, что всвою очередь приводит 1 уменьшениюсигналов на выходах Фазочувстви 1 ельных детекторов 8 и 9, При снижениинапряжения на их выходах до предельного компенсационного уровня навторых выходах компараторов вырабатываются сигналы, блокирующие работуреверсивных счетчиков, Одновременно 5эти сигналы через логический элемент18 И переключают триггер 19 в начальное положение. При этом происходитпереключение коммутатора 7, подключающего к опорным входам Фазочувстви. 20тельных детекторов 8, 9 сигналы сформирователя 3 опорныхнапряжений,и переключение переключателя 20порогов компараторов, устанавливающего требуемые значения опорных напряжений на компараторах 10 и 11. поступает на счетный вход триггера24 выбора типа материала и переводитего в необходимое состояние. Послетого, как триггер установится в соответствующее материалу изделия состояние, на реверсивных счетчиках 12и 13 постепенно устанавливаются коды,при которых напряжения с выходов циф-,ро-аналоговых преобразователей 14и 15 уравновесят напряжения с выходоввихретокового преобразователя 2 и формирователя напряжения компенсации 5с заданной точностью. При этом компараторы 10 и 11 одновременно останавливают изменение кода на реверсивных счетчиках 12 и 13, а сигналы сих вторых выходов, пройдя через логический элемент 18 И, переключаюттриггер 19 в начальное состояние.3В соответствии с состоянием второготриггера 25 на опорные входы компараторов 10 и 11 подаются требуемыепороговые напряжения с переключателя 20 порогов компараторов, обеспечивающие заданйую чувствительностьдефектоскопа для контролируемыхматериалов, а также устанавливаютсятребуемые фазы в Формирователе 3опорных напряжений. На фазочувствительные детекторы 8 и 9 подаютсяопорные напряжения с коммутатора 7,обеспечивающие амплитудно-фазовуюобработку сигнала для заданного материала,Таким образом, параллельно с процессом компенсации происходит распознавание типа материала и выбор соответствующих фаз опорных напряжений на фазочувствительные детекторы и порогов срабатывания компараторов.В рабочем режиме после компенсации начального сигнала с преобразователя с. учетом автоматического выбора контролируемого материала на Фазочувствительньж детекторах 8, 9 установятся требуемые опорные напряжения с формирователя 3 опорных напряжений, а на опорных входах компараторов 10, 11 заданные пороговые напряжения. Причем фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 8 установлена таким образом, что на выходе выделяется преимущественно сигнал дефекта, а фаза опорного напряжения фазочувствительного детектора 9 обеспечивает выцеление на его выходе преимущественно сигнала о мешающем факторе, перекосе,1103141 тора. Составитель П, ШкатовКовтун Техред А. Кикемезей орректор О.Т Редакт аказ 4971/33ВНИИПИпо д1.13035, И 3 Подписн нного комитета СССР тений и открытий Раушская наб д 5 Тираж 8 Государств елам изобр сква, Ж4/ атент", г жгород, ул. Проектная, 4 Филиал ППП зазоре, или отрыве преобразователя от контролируемой поверхности.При установке преобразователя на дефектный участок на выходе суммирующего усилителя 6 и, следовательно, 5 на выходе фазочувствительного детектора 8 появляется напряжение, которое в случае превышения установленного порогового уровня вызывает срабатывание компаратора 10 и включение индикатора 16 дефектовПри наличии одного из мешающих факторов выделяется сигнал на выходеф. фазочувствительного детектора 9, который вызывает срабатывание ком паратора 11 и включение индикатора 17 нерабочего режима. Таким образом, один канал амплитудно-фазовой обработки сигнала служит для индикации дефектов, а второй - для индикациио наличии мешающего фактора, а включение индикаторов производится посостоянию соответствующего компараИспользование предлагаемого вихретокового дефектоскопа позволяет увеличить производительность контроля изделий сложной формы за счет автоматическогб выбора режима амплитудно-фазовой обработки, а также увеличить более чем в два раза производительность контроля изделий, например коленчатых валов, за счет сокращения времени контроля, связанного с наличием автоматической компенсации начального сигнала и подстройки режима обработки сигнала.