Устройство для вихретоковой дефектоскопии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТФИЕСНИРЕСПУБЛИН А 4 С 01 И 27/9 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ:У 794468, кл. С 01 А.В.Сопильник,еляев 8.8)етельство ССС Н 27/90, 1979 ЕТОКОВОЙ ет повысит т исключеы контроля хретоковым олируемым ктропровод териала, чий (вихр каналы, п ето одГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИХР ДЕФЕКТОСКОПИИ(57) Издбретение позвол точность контроля за сч ния влияния на результа величины зазора между в преобразователем и конт изделием и изменения эл ности контролируемого м Устройство содержит раб ковый) и корректирующий ключенные к каскадно соединеннымарифметическому блоку, цифровомукомпенсатору изменений электропроводности и регистратору. В.корректирующем канале осуществляют измерение величины зазора при помощи электро- потенциального преобразователя и подгонку зависимости от зазора сигнала этого преобразователя к аналогичной характеристике вихретокового преобразователя. В арифметическом блоке сигнал величины зазора вычитается из сигнала рабочего канала. Цифровой компенсатор изменений электропровод- ности осуществляют автоматическоеопределение экстремума модуляционной характеристики независимо от значения электропроводности в области дефекта без использования дополнительногоопорного канала с вихретоковым преоб- Сраэователем. 2 ил, 1449890Изобретение относится к средствамвихретоконого неразрушающего контроляи может быть использовано для определения глубины поверхностных трещин визделиях из слабопроводящих материалов, например графита.Пель изобретения - повышение точности контроля слабопроводящих материалов эа счет уменьшения экранирую Ощего действия преобразователя зазора, независимости результатов контроля от изменения электропроводимостиматериала и устранения погрешности,вносимой несовершенством регулировкикрутизны,На фиг.1 показан график зависимости от зазора сигнала преобразователязазора и вихретокового преобразователя; на фиг 2 - блок-схема устройствадля дефектоскопии слабопроводящихматериалов. Устройство для вихретоковой дефек" тоскопии содержит рабочий канал, включающий последовательно соединенные высокочастотный генератор 1, например кварцованный, н колебательный контур.2 которого включен параметрический вихретоковый преобразователь 30 (ВТП) 3, и первую схему 4 амплитудного преобразователя, корректирующий канал, включающий последовательно соединенные низкочастотный генератор 5, трансформатор 6, преобразователь 7 зазора, выполненный н виде возбуждающего и приемного игловидных электродов, размещенных внутри катушки ВТПЗ, и вторую схему 8 амплитудного преобразователя, последовательно соер диненные блок 9 компараторов, регулятор 10 крутизны, первый арифметический блок 11, второй вход которой подключен к выходу первой схемы 4 амплитудного преобразования, аналого-циф" 45 роной преобразователь 12, блок 13 последовательного сравнения средних отсчетов, блок 14 выделения максимума, второй арифметический блок 15, регистратор 16 и источник 17 опорного 50 напряжения. Блок 9 компараторов может быть выполнен в виде двух параллельно соединенных компараторов 18 и 19 с порогами Ц и П соответст" венно, Регулятор 10 крутизны может быть выполнен в виде последовательно55 .соединенных блока 20 резисторов, коммутатора 21 и операционного усилителя 22. Входом блока 10 является вход блока 20 резисторов, подключенный к выходу второй схемы 8 амплитудного преобразования, а выходом - выход операционного усилителя 22, который также подключен к нторому входу блока 20. Выходы блока 20 подключены к первым трем входам коммутации коммутатора 21, соответствующий им выход подключен к инвертирующему входу усилителя 22, выходы источника 17 опорного напряжения Жо, Пщ 1 П) под ключенык вторым трем входам коммута" ции коммутатора 21, а соответствующий им выход соединен с неинвертирующим входом усилителя 22.Блок 13 последовательного сравне" ния выполнен в виде последовательно соединенных счетчика 23, регистра 24 и схемы 25 сравнения, второй вход которой подключен к входу счетчика 23, а ее выход подключен к второму входу регистра 24. Выход счетчика 23 связан также с вторым входом блока 14 выделения максимума, а выход регистра 24 - с вторым входом второго арифметического блока 15,Устройстно работает следующим образом.Высокочастотное напряжение кварцованного генератора 1 поступает в ко- лебательный контур 2 с ВТП 3. Схема 4 амплитудного преобразования выделяет огибающую гармонического напряжения, модулированную сигналами ВТП 3. Гармоническое напряжение с низкочастотного.генератора 5 поступает на повышающий трансформатор 6 и далее на,возбуждающий электрод преобразователя 7 зазора, С его приемного электрода напряжение поступает на вход второй схемы 8 амплитудного преобразования, где.происходит его усиление с последующим выделением огибающей. Напряжение огибающей, зависящее только от зазора между торцом комби" нированного преобразователя и поверх" ностью контролируемого изделия, сравнивается в компараторах 18 и 19 с двумя пороговыми значениями П и П, а также поступает на первый вход блока 20 резисторов, который входит в состав регулятора 10 крутизны. Формируемые по результатам сравнения с напряжениями П, и П сигналы управляют работой коммутатора 21, который в зависимости от результатов сравнения подключает к неинвертирующемуз 14498 входу операционного усилителя 22 то или иное сдвигающее напряжение из набоРа Ц, Ц Б с выхода источника 17 опорного напряжения, а также соот ветствующим образом меняет коэффициент усиления усилителя 22, подключая ему в обратную связь соответствующее сопротивление иэ блока 20. Такое преобразование позволяет обеспечить 10 практически полное подобие зависимостей от зазора сигналов рабочего и корректирующих каналов (фиг.1) и тем самым обеспечить компенсацию влияния зазора на сигнал рабочего канала, 15 Эксперименты показали, что для достижения практически полного подобия характеристик в диапазоне изменения зазора до,1 мм достаточно разбить зависимость от зазора сигнала коррек тирующего канала на три участка.Сохранение нелинейного характера зависимости на каждом участке при его сдвиге и изменении крутизны позволяет в диапазоне до 1 мм практи чески совмещать зависимости от зазора обоих каналов.Выходные сигналы обоих каналов поступают на арифметический блок 11, сигнал на выходе которого зависит от глубины дефекта (трещины).Остальные блоки устройства (12 15) предназначенщ для компенсации влияния изменений электропроводности от участка к участку поверхности ма" териала. Эти изменения связаны с пористостью материалов, непостоянством их плотности, с анизотропией механических напряжений и т.п. Выходное напряжение блока 11 пре образуется аналого-цифровым преобразователем 12 в определенное количество пачек импульсов, и эти пачки поступают на вход блока 13 последовательного сравнения средних отсчетов. Счетчик 24 осуществляет суммирование поступающих пачек импульсов, После суммирования партии из восьми пачек осуществляется сдвиг в сторону младших разрядов на три двоичных разряда 5 О (т.е. деление суммы на восемь), пос" ле чего среднее (сглаженное) значение из восьми отсчетов передается в регистр 24, а также поступает на входы схемы 25 сравнения и блока 14 выделе ния максимума. Затем процесс опреде" ления среднего из восьми отсчетов повторяется. При этом код, формируемый на выходе счетчика 23, не содер 904жит информации в нескольких младшихразрядов, они игнорируются, Следовательно, сравнению в схеме 25 сравнения подвергается информация двухпоследовательных усредненных отсчетов, содержащаяся в шести старшихразрядах, причем схема 25 срабатывает, если последующий усредненный отсчет больше предыдущего. Это эквивалентно введению некоторого допуска,и срабатывание схемы 25 происходит,когда последующий отсчет отличаетсяот предыдущего на величину, превышающую этот допуск, Допуск предназначендля исключения случайных срабатываний схемы 25 сравнения. На бездефектной поверхности вследствие срав"нительно медленного изменения электропроводности и малого времени междусоседними отсчетами (1 мс) каждыйпоследующий средний отсчет почти неотличается от предыдущего (по крайней мере это отличие не превышаетдопуска). В этом случае блок 14 выделения максимума не работает.При попадании трещины в зонуконтроля ВТП 3 напряжение на выходеАЦП 12 резко изменяется. Первый ус,редненный отсчет на возрастающемсклоне модуляционной характеристикистановится больше предыдущего. Приэтом срабатывает схема 25 сравнения,и сигнал с ее выхода, который является управляющим выходом блока 13,поступает на управляющий вход регистра 24, фиксируя в нем последнеезначение, и на управляющий вход блока 14 выделения максимума, разрешаяего работу, который, последовательносравнивая значение усредненных отсчетов, определяет наибольшее из нихзначение. Это наибольшее значениепоступает на вход второго арифметического блока 15, .где происходитвычитание из него последнего передвозрастающим участком модуляционнойхарактеристики среднего отсчета,хранящегося в регистре 24. Полученная разность поступает на регистратор 16,Как показали эксперименты, полуширина модуляционной характеристикидля трещин глубиной до 5 мм обычноне превышает 1-1,5 мм. В этом диайа-зоне электропроводимость практическипостоянна, поэтому полученная разность не зависит от электропроводности, а определяется только глубинойтрещины,90 ЯЮРГЛ дияр 4 =Об Уаг 1 5 14498Формула изобретения Устройство для вихретоковой дефектоскопии, содержащее вихретоковый преобразователь, соединенные последо 5 вательно высокочастотный генератор, в колебательный контур которого вклю" чен вихретоковый преобразователь, первую схему амплитудного преобразования и первый арифметический блок, низкочастотный генератор, преобразователь зазора, вторую схему амплитуд:ного преобразования, регулятор крутизны и последовательно соединенные15 ,второй арифметический блок и регист;ратор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля слабопроводящих материалов, оно снабжено подключенным к выходу низко 20 частотного генератора трансформато" ром, источником опорного напряжения, блоком компараторов, вход которого объединен с входом регулятора крутиз" ны и подключен к выходу второй схемы25 амплитудного преобразования, а выход соединен с вторым входом регулятора крутизны, третий вход и выход которо-го подключены соответственно к источ" нику опорного напряжения и .второмувходу первого арифметического блока,преобразователь зазора выполнен ввиде возбуждающего и приемного игловидных электропотенциальных электродов, размещенных внутри катушки вихретокового преобразователя и подключенных соответственно к выходу трансформатора и входу второй схемы амплитудного преобразования, и последовательно соединенными аналого-цифровымпреобразователем, вход которого подключен к выходу первого арифметического преобразователя, блоком последовательного сравнения средних отсчетови блоком выделения максимума, выходкоторого подключен к первому входувторого арифметического блока, блокпоследовательного сравнения среднихотсчетов выполнен в виде последовательно соединенных счетчика, регистра и схемы сравнения, второй входкоторой и второй вход блока выделениямаксимума подключены к выходу счетчика, а выход регистра и его второйвход подключены соответственно к второму входу второго арифметическогоблока и выходу схемы сравнения.1449890 Составитель И.Рекуноактор А.Коэориэ Техред А.Кравчук Корректор М.Максимишин жгород, ул. Проектная, 4 иэводственно-полиграфическое предприяти Заказ 6960/4 ВНИИПИ Госуд ам 847 Подписно венного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС1 13035, Москвау Ж, Раушская наб ., д . 4/5