Способ измерения электропроводности металлических изделий и устройство для его осуществления

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛ ИСТИЧГСКИ РЕСПУБЛИК 91 Ы 1777060/ РЕТЕНИ ИСАНИ и Л.А,Однокл, 324/233,СССР 987.Л ЕКТРОП РО- Х ИЗДЕЛИЙ УЩЕСТВЛ Ееразрушаюанических использоваГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЭВОДНОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКИИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСНИЯ(57) Изобретение относится кщему контролю физико-мсвойств иэделий и может быт Изобретение относится к неразрушающему контролю методом вихревых токов,может быть использовано для контроля коррелированных с электромагнитными параметрами физико-механических свойств,изделий из ферро- и неферромагнитных материалов в авиационной промышленности,машиностроении и других областях техники,По известным способам, заключающимся в последовательном сравнении разностифаз между возбуждающим и измерительным сигналами вихретокового преобразователя с двумя заданными значениями,сначала автоподстройкой частоты возбуждения обеспечивают совпадение указаннойразности фаз с первым заданным значени- .ем, измеряют численное значение периодавозбуждающего сигнала, антоподстройкойчастоты обеспечивают совпадение этой раз(5)5 6 01 М 27/02,27 но для вихретокового контроля иэделии по электропроводности. Цель изобретения - повышение достоверности и производительности контроля за счет измерения фаэ вносимых в вихретоковый преобразователь сигналов, При этом изменяют частоту возбуждения указанного преобразователя и выявляют наибольшую чувствительность к определенному физико-механическому свойству изделия, В устройстве, реализующем этот способ контроля, содержатся формирователи дискретных сигналов, коррелирующихся с фазами вносимых в указанный преобразователь сигналов, блоки сравнения и счетчики сигналов, 2 с,п. ф-лы, 2 ил. ности со вторым заданным значением, измеряют второе численное значение периода возбуждающего сигнала и на основании этих измерений определяют значение электропроводнсоти неферромагнитного материала,Устройство для осуществления способа содержит блок сравнения фазы, два управляющих выхода которого соединены с входами управляемого генератора возбуждающих сигналов, вихретоковый преобразователь, выход которого соединен с выходом генератора возбуждающих сигналов, два усилителя-формирователя, входы которых соединены с соответствующими выходами вихретокового преобразователя, а выходы - с входами блока сравнения фаз, с третьим входом которого соединен выход первого триггера, и последовательносоединенные генератор образцовой частоты, зле 1777060мент И, счетчик импульсов, информационные выходы которого соединены входами арифметического блока, при этом вход синхронизации первого триггера соединен со сбросовыми входами второго и третьего триггеров и арифметического блока, вход синхронизации второго триггера соединен с входом синхронизации третьего триггера, сбросовым входом четвертого триггера и .инверсным выходом пятого триггера, прямой вход прямого триггера соединен с четвертым входом блока сравнения фазы и информационным входом третьего триггера, инверсный вход которого соединен со сбросовым входом первого триггера, вход синхронизации четвертого триггера и сбро- совый вход счетчика импульсов соединены с третьим выходом блока сравнения фазы, выход четвертого триггера соединен с информационным входом пятого триггера, вход синхронизации которого соединен с выходом второго усилителя-формирователя, а прямой выход - с вторым входом элемента И и управляющим входом арифметического блока.Данный способ, устройство, а также используемый алгоритм обработки информации не позволяют контролировать ферромагнитные материалы, при контроле которых измерительный сигнал вихретокового преобразователя опережает по фазе возбуждающий сигнал, а заданные значе, ния фазы, соответствующие наибольшей чувствительности преобразователя, лежат в первом квадранте плоскости годографов вносимых сопротивлений.Целью изобретения является повышение достоверности и производительности контроля ферромагнитных и неферромагнитных материалов по физико-механическим свойствам.Поставленная цель достигается тем, чтов способе измерения электропроводности металлических изделий вначале определяют знак фазы измерительного сигнала по отношению к фазе возбуждающего сигнала преобразователя и в зависимости от полученного знака Сравнивают разность фаз между измерительным и возбуждающим сигналами с сдним или другим заданным значением, соответствующим высокой чувствительности преобразователя к обобщенному параметруро; при этом отрицательный знак фазы измерительного сигнала соответствует неферромагнитному, а положительный - ферромагнитному материалам.Устройство для измерения электропроводности металлических иэделий, согласно10 15 20 информационный вход которого соединен с инверснымвыходом, а сбросовый вход счетПосле установки вихретокового преобразователя на поверхность контролируемо го изделия при а=айопределяют знак 30 35 40 изобретению. дополнительно содержит мультиплексор-селектор и второй элемент И, при этом адресные входы мультиплексора-селектора соединены с выходами первого триггера, а его выходы - с вторым и третьим входами блока сравнения фазы, выход первого усилителя-формирователя соединен с вторым и третьим входами информационными входами мультиплексора-селектора и информационным входом первого триггера, выход второго усилителя- формирователя соединен с первым и четвертым информационными входами мультиплексора-селектора и входом синхронизации первого триггера, первый вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера, а второй вход - с третьим выходом блока сравнения фазы, а выход -со сбросовым входом четвертого триггера,чика импульсов соединен со счетным входом второго триггера. По предложенному способу первое заданное значение р 1 фазы измерительного сигнала выбирают таким образом, чтобы обеспечить его высокую чувствительность к физико-механическим свойствам неферромагнитного материала, а второе заданное значение ф 2 - чтобы обеспечить высокую чувствительность к физико-механическим параметрам ферромагнитного материала, Начальное значение частоты иьч возбуждения преобразователя выбирают таким образом, чтобы измерительный сигнал вихретакового преобразователя, установленного на поверхность контролируемого материала, по фазе отставалот возбуждающего сигнала, а измерительный сигнал преобразователя, установленного на поверхность ферромагнитного материала, опережает по фазе возбуждающий сигнал. фазы измерительного сигнала по сравнению с фазой возбуждающего сигнала. При отрицательном зНэке фазу измерительного сигнала сравнивают с первым заданным значением р 1, а при положительном - со вторым заданным значением с 2. В зависимости от знака результата сравнения увеличивают или уменьшаютчастоту возбуждения дО тех пор, пока фаза измерительного сигнала не сравнится с заданным значением, т,е. выполнится условие баланса фаз, При фиксированной частоте во баланса фаз измеряют период возбуждающего сигнала.По знаку фазы измерительного сигналаопределяют тип материала изделия, а почастоте баланса йъ или периоду возбужда-,ющего сигнала судят о физико-механических свойствах изделия,Оптимальные значения обобщенныхпараметров Р для неферромагнитного иРо для ферромагнитного материала и соответствующие им значения р 1 и щ опреде.ляют из расчетных характеристиквихретокового преобразователя.Структурная схема устройства для осуществления способа представлена на фиг,1,а диаграммы, объясняющие его работу, нафиг,2,Устройство содержит генераторы 1 возбуждающих сигналов и 2 образцовой частоты, преобразователь 3 вихретоковый,усилители-формирователи 4 и 5, мультиплексор-селектор 6, триггеры 7 - 10, элементы И 11 - 12, блок 13 сравнения фазы и,счетчик 14 импульсов,Вход преобразователя 3 соединен с выходом генератора 1, а его выходы с входамиусилителей-формирователей 4 и 5. Первыйадресный вход мультиплексора-селектора 6соединен с первым выходом триггера 7 иВходом блока 13, второй адресный вход - синверсным выходом триггера 7, первый ичетвертый информационные входы -с выходом усилителя-формирователя 5 и входомсинхронизации триггера 7, второй и третийинформацибнные входы - с выходом усилителя-формирователя 4 и информационнымвходом триггера 7. а его выходы - соответственно с вторым и третьим выходами блока13. Выход триггера 8 соединен с входомэЛемента 11 И, вход синхронизации - сосбросовыми входами триггера 10 и счетчика14, а сбросовый вход - с выходом триггера10, Вход синхронизации триггера 9 соединен с выходом усилителя-формирователя 5,а сбросовый вход - с выходом элемента 11И, а его информационный вход - с инверсным выходом и входом синхронизации триггера 1 О. Вход элемента 12 И соединенысоответ,.твенно с выходом генератора 2 итриггера 9, а его выход - с входом счетчика14. Два входа блока 13 соединены соответственно с входами генератора 1, а его третий выход - со вторым входом элемента 11И.На фиг,2 представлены эпюры напряжений на выходах следующих элементов:Оп - клеммы Пуск (а); 04. 05 - соответственно усилителей-формирователей 4 и 5 (б. и в); 08-1. 06-2 - соответственно на первом ивтором выходах мультиплексора-селектора6 (г и.д); 07, 08, 09, 01 п - соотвегственно на10 прямых выходах триггеров 7, 8, 9 и инверсном выходе триггера 10 (е, ж, 3, и); 012 - элемента 12 И (к).На фиг.2 приняты следующие обозначения: ти, тф - временные сдвиги между прямоугольными импульсами измерительного и образцового сигнала при контроле соответственно неферромагнитного и ферромагнитного материалов; т 1, тб - моменты поступления сигнала "Пуск" при контроле неферромагнитного и ферромагнитного материалов; 12, т 5 - моменты начала квантования периода возбуждающего сигнала при контроле соответственно неферромагнит ного и магнитного материалов; тз, т 4 - соот. ветствующие концу квантованикУстройство работает следующим образом.Перед началом работы в блок 13 сравне ния фазы вводят заданные значения фазыдля неферромагнитного р 1 и ферромагнитного щ материалов однозначно связанные с обобщенными параметрами Р ИВО, обеспечивающими наивысшую чувствительность преобразователя к соответствующему типу материала, Бистабильные элементы устройства устанавливают в исходное положение, Вихретоковый преобразователь 3, возбуждаемый синусоидальными сигналами генератора 1 частотой внач, устанавливают на поверхность контролируемого.изделия. На выходах преобразователя устанавливаются две последовательности синусоидальных сигналов, сдвиг фаз между которыми при постоянном зазоре между преобразователем и поверхностью контролируемого иэделия будет зависеть от его электромагнитных параметров, В случае контроля неферромагнитного материала 40 прямоугольная последовательность образцовых сигналов на выходе усилителя- формирователя 5 будет опережать прямоугольную последовательность измерительных сигналов на выходе усилителя формирователя 4, на временной сдвиг ти итриггер 7 установится в нулевое состояние (фиг,2 б, в, е). С первого и второго выходов мультиплексора-селектора 6 прямоугольные последовательности соответственно образцового и измерительного сигналов поступают на входы блока 13 сравнения фазы (фиг:2 г, д), Блок 13 с учетом нулевого потенциала с выхода триггера 7 преобразует пер. вое заданное значение фазы р 1 вэквивалентный временной интервал и срав нивает его с выделенным интервалом ти, Взависимости от знака результата сравнения соответствующий сигнал с первого или второго выхода блока 13 увеличивает илиуменьшает частоту возбуждения до выполнения условия баланса фаз.Сигнал "Пуск", поступивший навход ус тройства. в момент времени т 1, нулевым уровнем устанавливает в нулевое состояние 5 . триггер 10 и счетчик 14 и задним фронтом - в единичное состояние триггер 8 (фиг,2 а, ж, и). С поступлением на входы элемента 11 И единичного потенциала с третьего выхода блока 13, свидетельствующего о выполне нии условия баланса фаз, с выхода триггера 8 на сбросовый вход триггера 9 поступает разрешающий потенциал. Передний фронт образцового сигнала, поступившего на вход синхронизации триггера 9 в момент тз уста навливает последний в единичное состоя.ние и счетчик 14 начинает подсчитывать поступающие на его вход с выхода элемента 12 И импульсы образцовой частоты (фиг.2 з, к), В момент тз передний фронт очередного 20 сигнала с выхода усилителя-формирователя 5 устанавливает триггер 9 в нулевое состояние, вследствие чего триггер 10 устанавливается в единичное, а триггер 8 - в нулевое состояние (фиг.2 в,ж, 3, и). На выходе уст . ройства появляется нулевой сигнал Тотово".При этом в сЧетчике 14 окажется зафиксированным числоМ=Тв о, .30 где Тв - значение периода возбуждающего сигнала при выполнении условия баланса фаз1 о - значение образцовой частоты.При установке преобразователя 3 на 35поверхность изделия из ферромагнитного материала последовательность измерительных сигналов будет опережать последо, вательность образцовых сигналов, Триггер.7 в этом случае устанавливается в единиц ное состояние(фиг.2 е) и на первом и второмвыходах мультиплексоРа-селектора 6 появляются прямоугольные последовательности соответственно измерительных и образцо; вых сигналов фиг.2 г, д). Блок 13 начинает 45 сравнивать временной сдвиг тф с времен ным эквивалентом второго заданного значения фазы а . В остальном процесс контроля изделия из ферромагнитного материала аналогичен процессу контроля из делий из неферромагнитного материала,Нулевой уровень сигнала "ферромагнетик", поступающего с триггера 7 на выход устройства, свидетельствует,что изделие 55 выполнено из неферромагнитного, а единичный - ферромагнитного материала.На основании кода, зафиксированного в счетчике 14, с учетом сигнала "ферромагнетик" судят о физико-механических свойствах контролируемого изделия.формула изобретения 1, Способ измерения электропроводности металлических изделий, заключающийся в том, что вихретоковый преобразователь вводят во взаимодействие с измеряемым изделием, изменяют частоту возбуждения этого преобразователя, и при этом фиксируют разность фаз между возбуждающим и измерительными сигналами, соответствующую максимальной чувствительности к обобщенному параметру Ро и коррелирую- щимся с ним физико-механическим свойствам материала изделия, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения достоверности и производительности контроля ферромагнитных и неферромагнитных материалов по физико-механическим свойствам, определяют знак фазы измерительного сигнала по отношению к фазе возбуждающего сигнала преобразователя, и в зависимости от полученного знака фиксируют указанную разность фаз между измерительным и возбуждающими сигналами, при этом отрицательный знак фазы измерительного сигнала соответствует неферромагнитному, а положительный - ферромагнитному материалам.2. Устройство для измерения электропроводности металлических изделий, содержащее блок сравнения фазы, два управляющих выхода которого соединены.с входами управляемого генератора возбуждающих сигналов, вйхретоковый преобразователь, вход которого соединен с выходом генератора возбуждающих сигналов, а выходы - соответственно с входами первого и второго усилителей-формирователей, первый триггер, прямой выход которого соединен с первым входом блока сравнения фазь, второй триггер, два входа которого соответственно соединены с входом и выхОдом третьего триггера, четвертый триггер, вход синхронизации которого соединен с выходом второго усилителя-формирователя, а инверсный вход - с входом третьего триггера, и элемент И, первый вход которою соединен с прямым выходом четвертого триггера, второй вход - с выходом генератора образцовой частоты, а выход - с входом счетчика импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности и производительности контроля физико-механических свойства изделий, оно снабжено мультиплексором-селектором и вторым элементом И, при этом адресные входы мультиплексора-селектора соединены с выходами первого триггера, а выходы - с10 1777060 Ц Фу г,2 Составитель Б.БерезюкТехред М.Моргентал эктор О.Стени рект улла Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ 41 ВНИПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 вторым и третьим входами блока сравнения фазы, выход первого усилителя-формирователя соединен с вторым и третьим информационными входами мультиплексора-селектора и информационным входом первого триггера, выход второго усилителя- формирователя соединен с первым и четвертым входами мультиплексора-селектора и входом синхронизации первого триггера,первый вход второго элемента И соединен с выходом второго триггера, а его второй вход - с третьим выходом блока сравнения фазы, а выход - со сбросовым входом чет вертого триггера, информационный вхОд которого соединен с инверсным выходом, в сбросовый вход счетчика импульсов соединен со счетным входом второго триггера.