Способ вихретокового контроля

(51)5 6 01 М 27/9 ЕТЕ разрушаю-т бытьисетоковой ия - иовы- оптимизаетоковым в импульс- Длительбирают в ретоковым мым издел Научно-исследовхнологии и организгателей ельство СССР 27/90, 1988. льство СССР7/90, 1988 (прототип),ТОКОВОГО КОНТРОЬЭ И ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(46) 15.09.92. Бюл. М 3 (71) Самарский филиа тельского института те ции производства дви (72) А.П. Алексеев (56) Авторское свидет М 1486907, кл. 0 01 МАвторское свидете М 1538111, кл. О 01 М 2 (54) СПОСОБ ВИХРЕ Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для проверки качества изделий из металла с отстройкой от мешающего действия зазора между вихретоковым преобразователем (ВТП) и объектом контроля (ОК).Известен автогенераторный способ вихретокового контроля материалов и изделий, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь включают в колебательный контур автогенератора, обеспечивают режим прерывистой генерации, устанавливают преобразователь в зоне контроля и регистрируют изменение параметров затухающих колебаний, по которым судят о качестве объекта контроля. Режим прерывистой генерации обеспечивают заданием недовозбужденнога режима работы автогенератора и его последующим возбуждением периодически повторяющимися импульсами, период повторения которых превышает время затухания собственных колебаний, а регистрацию изменений пара,.Ж 1762218 А 1(57) Изобретение относится к не щему контролю изделий и може пользовано для вихр дефектоскопии, Цель изобретен шение точности контроля за счет ции режима контроля вихр преобразователем, включенным но-управляемый автогенератор ность включения последнего вь зависимости от зазора между вих преобразователем и контролируе лием, 3 ил,метров затухающих колебании производят с задержкой на п периодов этих колебаний по отношению к моменту окончания импульсов возбуждения.Недостатком способа является то, что он не предусматривает проведение операций, направленных на подавление мешающих факторов (например, зазора), что снижает надежность результатов контроля.Наиболее близким является способ вихретокового контроля, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в задающий контур автогенератора, импульсно управляемого по цепи питания, вводят во взаимодействие с контролируемым изделием, запоминают выходные сигналы этого преобразователя, при изменении зазора между ним и контролируемым изделием, при определенной длительности включения автогенератора, а затем сравнивают указанные выходные сигналы, с сигналами полученными.от других объектови по результатам сравнения определяют соответствие их заданным параметрам,Недостатком этого способа являетсяневысокая точность контроля,Целью изобретения является повышение точности контроля, увеличение вероятности обнаружения дефектов,Поставленная цель достигается тем, чтов способе вихретокового контроля, заключающемся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в задающийконтур автогенератора импульсно управляемого по цепи питания, вводят во взаимодействие с контролируемым изделием,запоминают выходные сигналы этого преобразователя при изменении зазора междуним и контролируемым изделием, при определенной длительности включения автогенератора, а затем, сравнивают указанныевыходные сигналы с сигналами полученными от других объектов и по результатамсравнения определяют соответствие их заданным параметрам, дополнительно измеряют длительности включенияавтогенератора и выбирают такую из них, 25которая обеспечивает максимальную чувствительность к дефектам в контролируемомизделии при заданном зазоре между ним иуказанным преобразователем,Указанный способ вихретокового контроля можно осуществить с помощью вихретокового дефектоскопа, содержащегоизмерительный канал, состоящий из последовательно соединенных измерительноговихретокового преобразователя, измерительного автогенератора и преобразователя делитель-код, вспомогательный канал,состоящий из последовательно соединенных вспомогательного вихретокового преобразователя, вспомогательного 40автогенератора и преобразователя частотакод, цифроаналогового преобразователя,выход которого подключен ко второму входуизмерительного автогенератора, Вихретоковый дефектоскоп работает в режимах 45"Обучение" и "Контроль".Для реализации способа вихретоковогоконтроля дефектоскоп включают в режим"Обучение", задают требующуюся чувствительность дефектоскопа, устанавливают 50блок накладных вихретоковых преобразователей, состоящих из измерительного ивспомогательного вихретоковых преобразователей, на бездефектный участок контролируемого изделия с некоторым зазором, 55при помощи вспомогательного канал, содержащего вспомогательный вихретоковыйпреобразователь, измеряют зазор и фиксируют его в запоминающем устройстве, меняя ампитуду импульса питания измерительного автогенератора, варьируют длительность переходного процесса до тех пор, пока не будет получена заданная чувствительность дефектоскопа, фиксируют в запоминающем устройстве полученное значение амплитуды импульса питания измерительного автогенератора, аналогично проводят п 1 изменений и синхронных измерений зазора, определяют при каждом значении зазора амплитуду импульса,питания измерительного автогенератора, соответствующую значению заданной чувствительности, фиксируют в запоминающем устройстве эти напряжения и соответствующие им значения зазоров, находят уравнение регрессии, которое связывает амплитуду импульса питания у измерительного автогенератора с соответствующими им зазорами, затем переводят дефектоскоп в режим "Контроль", устанавливают блок накладных вихретоковых преобразователей на контролируемый участок, измеряют с помощью вспомогательного канала зазор, по уравнению регрессии находят требующуюся амплитуду импульса питания измерительного автогенератора, измеряют с помощью измерительного канала длительность переходного процесса измерительного автогенератора при вычисленном значении амплитуды импульса питания измерительного автогенератора, а по величине длительности производят разбраковку изделий,На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующего способ; на фиг. 2 - экспериментально полученная зави. симость напряжения питания измеритель. ного автогенератора (ИАГ) от зазора при условии постоянства длительности пере. ходного процесса (чувствительности вихре токового дефектоскопа); на фиг. 3 - поинципиальная схема автогенератора.Устройство состоит из последовательнс включенных измерительного ВТП 1, изме. рительного автогенератора 2, преобразова теля 3 длительность-код (перечисленны блоки входят в измерительный канал 4); по следовательно соединенных вспомогатель ного ВТП 5, вспомогательногс автогенератора б, преобразователя 7 часто та-код (последние три блока входят во вспо могательн ый канал 8); цифроаналоговог( преобразователя 9, выход которого подклю чен ко второму входу измерительного авто генератора 2; ЗВМ 10, первый вход которо подключен к выходу преобразователя 3 дли тельность-код, второй вход - к выходу пре образователя 7 частота-код, первый выходк управляющему входу вспомогательног(10 15 20 автогенератора 6, второй выход - к управляющему входу измерительного автогенератора (АГ) 2, третий выход - к входу цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 9, четвертый выход - параллельно ко вторым входам преобразователей 3 и 7.Измерительный автогенератор 2 построен на двух полевых транзисторах 11 и 12, конденсаторе 13 и ключе 14.Рассмотрим назначение отдельных блоков.Измерительный и вспомогательный вихретоковый преобразователи 1 и 5 служат для возбуждения вихревых токов в контролируемом изделии и преобразования параметров контроля в электрические сигналы. Электромагнитная энергия в ВТП 1, 5 подается благодаря работе измерительного и вспомогательного автогенераторов 2 и 6. Рабочая частота вспомогательного автогенератора 6 (ВАГ) выбирается максимально высокой, что значительно ослабляет чувст.вительность вспомогательного канала к изменениям удельной электрической проводимости объекта контроля (ОК), Блок 3 служит для преобразования времени нарастания высокочастотных колебаний ИАГ 2 (время переходного процесса) в двоичный код, Блок 7 выполняет функцию измерения частоты колебаний ВАГ 6, причем выходная информация также формируется в двоичном коде. Цифроаналоговый преобразователь 9 предназначен для изменения амплитуды импульса питания ИАГ 2 в соответствии с двоичным кодом, подаваемым на его вход, ЭВМ 10 служит для формирования управляющих сигналов, включающих периодически измерительный и вспомогательный АГ, сброса (возвращения в исходное состояние) преобразователя 3 длительность-код и преобразователя 7 частота-код, считывания информации, получаемой преобразователями 3 и 7, расчета уравнения регрессии, формирования кода й, управляющего работой ЦАП 9, переключения дефектоскопа из режима "Обучение" в режим "Контроль".Основная идея заявляемого технического решения заключается в следующем, Для увеличения скорости настройки ВД и повышения надежности работы "Обучение" следует производить при минимальном числе измерений, а всю интересующую зависимость сигналов от мешающих факторов реконструировать с помощью приемов, разработанных в теории регрессионного анализа. В пределе число измерений при обучении может быть сокращено до двух, но для этого следует использовать специальные методы аппроксимации,25 30 35 40 45 50 55 Способ реализуется следующим образом,Измерительный ВТП 1 ключают в колебательный контур измерительного АГ 2, периодически подают на ИАГ 2 импульсное питание. Амплитуда питающего напряжения выбирается такой, чтобы ИАГ 2 обладал высокой чувствительностью, что имеет место в режиме, близком к срыву колебаний,Устанавливают ВТП 1 в зоне контроля, С клавиатуры Э В М 10 подают команду с включении дефектоскопа в режим "Обучение", По запросу ЭВМ вводят в ЭВМ значения жЕЛаЕМОй ЧУВСтВИтЕЛЬНОСтИ Ичувств, КОТОРаЯ вы ражается длительностью переходного процесса. Экспериментально установлено,что с увеличением длительности переходного процесса возрастает чувствительность ВД. При этом малым приращениям вносимых в цепь ВТП 1 параметрам соответствуют большие приращения длительности переходного процесса, Таким образом, отвечая на запрос ЭВМ, какую длительность установить, регулируют чувствительность ВД. По команде ЭВМ 10 включают вспомогательный АГ 6 и замеряют частоту этого автогенератора. П ри этом измерител ьн ый 1 и вспомогательный 5 ВТП находятся на контролируемом изделии, Обмотки этих преобразователей выполнены коаксиально и расположены в одной плоскости, поэтому зазоры для этих преобразователей одинаковы,Измеренная частота ВАГ 6 позволяет найти зазор 1, значения которого фиксируют в ОЗУ,Далее, меняя амплитуду импульса питания ИАГ 2, изменяют длительность переходного процесса до тех пор, пока не будет получена заданная вначале чувствительность М чувств. Регулировка осуществляется путем сравнения в ЭВМ кода заданной чув- СТВИТЕЛЬНОСТИ Ичувств С КОДОМ Й , ПОЛУЧдемым на выходе блока 3, и соответствующим изменением кода Иц 1, который управляет работой ЦАП 9. Эта обратная связь работает таким образом, чтобы в итоге было обеспечено соотношение М,=Мчувств т.е, выставлена заданная чувстви тельность. Код МО 1 характеризует амплитуду импульса питания ИАГ 2, т.к. выходное напряжение ЦАП рассчитывается по формуле О=О 0 п М/Ивах, где 00 п - опорное напряжение; Ивах - максимальное значение кода ЦАП. Так как Ооп/Ивах=сопят, то О=ККЦ, т,е. напряжение питания ИАГ 2 полностью характеризуется кодом Ми, В ОЗУ запоминается значение М 1 при зазоре й 1, значение которого полностью характеризуется кодомК 1, Затем изменяют значение зазора и при П 2 находят %2 и код Ки 2 при котором длительность М =Ичувств, Значения И 2 и М 2 фиксируются в памяти Э В М 10.Таким образом, после п-кратного изменения зазора в памяти ЭВМ хранится таблица, связывающая значения зазора и оптимального напряжения питания.При помощи известных методов полученную табличную зависимость можно представить в виде аналитической функции, например, в виде полинома О=ао+а 1 п+а 2 п. В памяти ЭВМ достаточно хранить коэффициенты ао, а 1 и а 2, а необходимые значения питающего напряжения рассчитывать по известному значению зазора.Далее с пульта ЭВМ 10 дефектоскоп переводят в режим "Контроль". Устанавливают блок накладных ВТП 1,5 на контролируемый участок изделия. По команде ЭВМ 10 включается ВАГ 6, в преобразователе 7 происходит измерение частоты колебаний вспомогательного эвтогенерэтора 6. По найденому значению зазора Ь(М) с помощью уравнения регрессии в ЭВМ рассчитывается напряжение питания, которое обеспечивает заданную чувствительность Мчувств При помощи ЦАП 9 вычисленное значение Кв преобразуется в напряжение, которое выводит ИАГ 2 в оптимальный (заданный) режим работы,Затем измеряют длительность переходного процесса М-, при вычисленном значении И, сравнивают Кт с пороговым значением Японо, на основании чего делается 5 заключение о доброкачественности изделия. Сравнение перечисленных величин (также, как изменение напряжения питания ИАГ) осуществляется программным путем,10 Формула изобретенияСпособ вихретокового контроля, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в задающий контур автогенератора импульсно управляемого по 15 цепи питания вводят во взаимодействие сконтролируемым изделием, запоминают выходные сигналы этого преобразователя при изменении зазора между ним и контролируемым изделием при определенной дли тельности включения автогенератора, азатем сравнивают указанные выходные сигналы с сигналами, полученными от других объектов, и по результатам сравнения определяют соответствие их заданным парамет рам, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности контроля, измеряют длительности включения автогенератора и выбирают такую из них, которая обеспечивает максимальную чувствительность к де фектам в контролируемом изделии призаданном зазоре между ним и указанным преобразователем.17 б 2218 Составитель А. АлексеевТехред М,Моргентал Корректор Т. Раевска Редактор оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3256 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5