Вихретоковый способ контроля и устройство для его осуществления

(51 ОПИСА ОБРЕТЕН ыишй ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 121) 4752021/28(5 б)1. Авторское свидетельство СССР М 735987, кл. 6 01 й 27/90, 1980.2. Фастрицкий В.СРыбалкин Е.П. и Фишкин П,Ш. Прибор для контроля качества точечной сварки алюминиевых сплавов. Методы и приборы автоматического контроля. РиФа; РПИ, 1975, вып.13. с,18 - 24, (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО .:ГСУЩЕСТВЛЕНИЯ57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии сварных соединений. Цель - повышение информативности при контроле качества сварных соединений за счет послойного измерения распределения удельной электрической проводимости о путем выбора закона изменения частот и дополнительного измерения электрошумов сигналов, Ряд фиксированных частот выбирают по закону следования чисел 12, 2, 3и задают с помощью программно-управляемого генератора 1 качающейся частоты. Измеряют с помощью канала 3 измерения амплитуды выходные сигналы вихретокового преобразователя 2. За счет применения линии 4 задержки и сумматора 5 получают разность напряжений на смежных частотах.Дополнительно фиксируют минимальное напряжение сумматора 5, пропорциональное (гпп, и напряжение на выходе электрон- ф ного ключа 7, пропорциональное среднему значению в контролируемом объеме, По совокупности полученных значений сигналов судят о качестве сварного соединения. 2 с.п.ф-лы, 5 ил,Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля качества сварных соединений.Известен вихретоковый способ контроля, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя (ВТП) в зоне контроля возбуждают вихревые токи постоянной частоты, измеряют выходной сигнал ВТП, пропорциональный интегральному значению удельной электрическойпроводимости эоны контроля, по которомусудят о качестве зоны контроля.Известно устройство контроля сварных соединений, выбранное за прототип устройства, реализующее способ и содержащее последовательно соединенныегенератор гармонического напряжения высокой частоты, ВТП и канал измерения амплитуды 2).Недостатками известного способа и устройства его осуществления является низкая информативность о качественных и дефектных сварных соединениях. Это обусловлено тем, что разным по качеству сварным соединениям может соответствоватьодно и то же интегральное значение удельной электрической проводимости зоны сварки.Известен вихретоковый способ контроля, выбранный за прототип способа, заключающийся в том, что с помощью ВТП в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют их частоту, измеряют выходные сигналы ВТП при ряде фиксированных частот,определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качестваконтролируемого участка 1).Известно устройство контроля сварных соединений, реализующее способ и содержащее последовательно соединенные генератор гармонического напряжения качающейся частоты, ВТП, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, подключенный своими входами к выходам канала измерения амплитуды и линии задержки.Недостатком известного способа и устройства его осуществления является низкая информативность о качественных и дефектных сварных соединениях. Это обусловлено тем, что разным по качеству сварным соединениям может соответствовать одно и то же значение разности сигналов на смежных частотах.Цель изобретения - повышение информативности при контроле качества сварных соединений,Поставленная цель достигается благодаря тому, что согласно вихретоковому спо 10 15 20 25 30 35 40 45 50 собу контроля, заключающемуся в том, что с помощью вихретокового преобразователя в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют йх частоту, измеряют выходные сиг- .налы вихретокового преобразователя при ряде фиксированных частот, определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качества контролируемого участка, ряд фиксированных частот выбирают по закону следования чисел 1, 2, 3,; дополнительно определяют интег 2ральное минимальное значения удельной электрической проводимости Опо среднему и минимальному значениям измеренных сигналов и в совокупности с послойными значениями о), полученными по разности сигналов на смежных частотах, судят о качестве контролируемого объекта.Устройство для вихретокового контроля .сварных соединений, содержащее последовательно соединенные генератор напряжения качающейся частоты,. выхретоковый преобразователь, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, подключенный своими входами к выходам канала измерения амплитуды и линии задержки, снабжено электронным ключом, подключенным своим входом к каналу измерения амплитуды, частотомером, подключенным входом к выходу генератора качающейся частоты, а выходом к управляемому входу электронного ключа, блоками пороговых элементом и блоком логических элементов И, подключенных входами к выходам сумматора и электронного ключа через соответствующие блоки пороговых элементов, а генератор качающейся частоты выполнен программно-управляемым.На фиг.1 приведена блок-схема вихретокового устройства контроля сварных соеди не н ий; н а фиг.2 - 5 - за в и с и мости послойного изменения удельной электрической проводимости д по глубине д сварного соединения для нормального (качественного) сварного соединения - фиг;2; для соединения с заниженным размером литой эоны (частичный непровар) - фиг.3; для соединения с дефектом типа "нарушение сплошности литой зоны" (трещина) - фиг.4; для соединения с дефектом типа "слипание" (полный непровар) - фиг.5.Устройстводля вихретокового контролясварных соединений содержит последова тельно соединенные программно-управляемый генератор 1 качающейся частоты, ВТП 2, канал 3 измерения амплитуды, линию за- . держки 4 и сумматор 5, подключенный своими входами к выходам канала 3 измеренияамплитуды и линии задержки 4, электронный ключ 7, подключенный своим входом к каналу 3 измерения амплитуды, частотомер б, подключенный входом к выходу генерато.ра 1 качающейся ч.".,стоты, а выходом - к управляемому входу лектронного ключа 7, блоки пороговых элементов 8 и 9 и блок логических элементов И 10, подключенных входами к выходам сумматора 5 и электронного ключа 7 через соответствующие блоки пороговых элементов 8 и 9,Устройство работает следующим образом.ВТП 2 устанавливают над участком контролируемого изделия со сваркой. Так как преобразователь 2 питается током переменной частоты от программно-управляемого генератора 1 качающейся частоты, то электромагнитное поле преобразователя 2 проникает в металл контролируемого изделия на разную глубину в зависимости от текущего значения частоты тока генератора 1, Для известного значения частоты 1 питающего тока глубина д проникновения поля в металл рассчитывается по формуле:где р, д - магнитная проницаемость и удельная электрическая проводимость объекта контроля.Из выражения следует, что если частота 5 питающего тока будет м 1 яться согласно закону следования чисел, 1, 2, 32 то глубина д проникновения поля в металл будет изменяться по закону д, (и - 1)д, (и) д, (и - 3) д где и - число слоев толщиной д, на глубину которцх проникает поле в металл при частоте Ь питающего тока. Отсюда, если запрогрэммиравать генератор 1 на качание частоты по закону т, 12 = 02 ЬУп, то выходное напряжение ВТП 2 будет содержать информацию о величине о (при контроле немэгнитных изделий) вначале в слое толщиной д, а затем в слоях толщиной 2 д, Зд и т.д. в зависимости т текущего значения частоты генератора 1,Применение в устройстве линии 4 задержки и сумматора 5 позволяет получить на вьходе последнего напряжение, равное разности выходных напряжений ВТП 2 на смежнцхчастотах. Это напряжение пропорционально распределению с по слоям сварного соединения одинаковой толщины и вследствие непрерывного качания частоты меняется в функции времени. В определенный момент времени выходное напряжение сумматора 5 достигнет мини мального значения, что соответствует (Ъь слоя сварного соединения (см. фиг.2 - 5), В то же время напряжение на выходе электронного ключа 7 пропорционально интегральному значению он, удельной электрической проводимости сварного соединения, т.к. частотомер 6 вырабатывает сигнал на такой частоте, на которой обеспечивается проникновение электромагнитного поля ВТП 2 до центра литой эоны 510 сварного соединения, Этот сигнал открывает электронный ключ 7. В результате этого на выход ключа 7 поступает напряжение, содержащее информацию об сгннт сварного соединения. танутся в состоянии "0", т,к, их пороги срэбатывания меньше, чем порог первого элемента. На выходе блока 8 образуется цифровой код А 1= 100, Аналогично на выхо 55 де блока 9 образуется код 81 = 100, т,к. сработает только элемент настроенный на порог сг 1 ннт, остальные останутся в состоянии "0", поскольку их пороги ниже порога Для проведения контроля качествасварки одновременно по двум значениям сгвп и сгннт сварного соединения служат блоки пороговых элементов 8 и 9,а также логи ческих элементов И 10, Число пороговыхэлементов выбирается равным числу значений сгв 1 п и Оннт, характеризующих разные виды качества сварки. Тогда, исходя из графиков на фиг.2 - 5, блок пороговых элемен тов 8 должен состоять из 3 элементов, т.к.из графиков следует, что качественное сварное соединение и соединение с заниженным размером литой зоны имеют одно и то же значение сЪь . Блок пороговых элемен тов 9 должен также содержать 3 элемента,т.к. качественное сварное соединение и соединение с наличием трещины характеризуются одним и тем же значением ойнт. Число логических элементов И выбирается равным числу разных видов качества сварки (качественное соединение, соединение с заниженным размером литой зоны, соединение с дефектом "слипание" и т.д.), подлежащих выявлению. Тогда блок 10 логических элементов И должен содержать 4 элемента, каждому из которых поставлен в однозначное соответствие один вид качества сварки.Работа блоков 8, 9, 10 по выявлениюкачества сварки соединений, данные о которых приведены на фиг.2 - 5, происходит следующим образом. При контроле сварного соединения с дефектом "слипэние" пороговый элемент блока 8, настроенный на порог сг 1 аь, перебросится из состояния "О" в состояние "1". Остальные элементы блока 8, настроенные на пороги о 2 юп и аз юп ос 1779990перво о элемента. В блоке 10 из состояния "Т в состояние "1" переключится элемент, закон функционирования которого опи,ы.заетсл выражением Е 1 - А 1 л В 1= 100100.рабатывание этого элемента свидетельст: ет о наличии в контролируемом сварном ;.единении дефекта типа "слипание".При контроле качественного сварного соединения на выходе блока 8 образуется код А 2 = 110, т,к. сработают элементы, на.; РОЕННЫЕ На ПОРОГИ О 1 ви И О 2 в 1 п, ПОСКОЛЬпорог оа выше порога аюп. Нв : входе блока 9 образуется код В 2 - 111, т.к. сработают элементы, настроенные на пороги о 1 инт о 2 инт 03 инт поскольку пороги о 1 инт и (73 инт выше порога ой инт. В блоке 10 сработает элемент И, функционирующий согласно выражению: Р 2-А 2 "В 2=110111.При контроле сварного соединения с заниженным размером литой зоны на выходе блока 8 образуется код Аз = А 2, т.к. это соединение имеет равное с качественным соединением значение о 2 юп, На выходе блока 9 образуется код Вз = 101. Тогда ГэАз Вз = 110101, Отсюда Видно, что Рз отличается от Г 2, следовательно, несмотря на то, что качественное сварное соединение и соединение с заниженным размером литой эоны характеризуется одним и тем же значением о 2 пь, возможно распознавание вида качества сварки, Аналогично для сое;:-,ы.";ений качественных и с наличием гре ,;ы,. характеризующихся одним и тем жв ЗпаЧЕНИЕМ О 2 инт, ВОЗМОЖНО РаСПОЗНаВаи.".;:. ";ида качества сварки одновременно по д".у.з:аченилм пав и оинт сварного соедие;ил,Таким образом, повышается информаивность контроля, что позволяет исключи, ь пропуск брака при контроле сварных соединений.Ф о р мул а и за бр ете н ил 1, Вихретоковый способ контроля, заключающийся в том, что с помощью вихретокового преобразователя в зоне контроля возбуждают вихревые токи, изменяют их частоту, измеряют выходные сигналы вихретокового преобразователя при ряде 5 фиксированных частот, определяют разность измеренных сигналов на смежных частотах и используют полученные значения при определении качества контролируемого участка, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с 10 целью повышения информативности приконтроле качества сварных соединений засчет послойного измерения распределения удельной электрической проводимости о; ряд фиксированных частот выбивают по за кону следования чисел 1, 2, 3 дополнив 2 2тельно определяют интегральное и минимальное значения удельное электрической проводимости опо среднему и минимальному значениям измеренных сигналов 20 и в совокупности с послойными значениямио), полученными по разности сигналов на смежных частотах, судят о качестве контролируемого объекта.2. Устройство длл виретокового конт ролл сварных соединений, содержащее последовательно соединенные генератор напряжения качающейся частоты, вихретоковый преобразователь, канал измерения амплитуды, линию задержки и сумматор, 30 подключенный своими входами к выходамканала измерения амплитуды и линии задержки, о т л и ц а ю щ е е с я тем, что, оно снабжено электронным ключом, подключенным своим входом к каналу измерения 35 амплитуды, частотомером, подключеннымвходом к выходу генератора качающейся частоты, а выходом - к управляемому входу электронного ключа, блоками пороговых элементов и блоком логических элементов 40 И, подключенных входами к выходам сумматора и электронного ключа через соответствующие блоки пороговых элементов, а генератор качающейся частоты выполнен программно управляемым.451779990Составитель Е.ДерунКузнецова Теехред М,Моргентал Корректор М.Максимиыин едак Заказ 4432 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10