Вихретоковый дефектоскоп для контроля изделий из электропроводящих ферромагнитных материалов

(71) Научно-производственное объединение автоматизации и систем управления железнодорожноготранспорта МПС; Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта(72) Малышев СЛОлефиренко НИ(73) Малышев Сергей Петрович(54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОЙ ДЛЯКОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ ФЕРРОМ АГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к нерчзрушающемуконтролю, а именно к вихретоковым дефектоскопам,и может быть испопьзовано дпя обнаружения дефектов и измерения их глубины в изделиях иззпектропроводящих ферромагнитных материапов,Целью изобетения явпяется повышение помехоусКомитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам тойчивости и информативности за счет обеспечения контроля таоке и глубины дефектов, Выходное напряжение функционального усипителя 8 находится в пинейной зависимости от глубины дефекта, а величина глубины дефекта отражена на шкапе показывающего прибора 11, Пороговое устройство обеспечивает необходимый регулируемый уровень сигнала, поступающий через селектор 13 импульсов по дпитепьности в бпок 14 индикации. Пороговое устройство 12 формирует сигналы, поступающие на его вход в прямоугольные импульсы, что необходимо дпя работы сепектора 13, который обеспечивает прохождение сигналов в заданном диапазоне их длительности. Это позволяет повысить помехоустойчивость от помех и эпектромагнитных неоднородностей поверхности контролируемой детали. 3 илИзобретение относится к области не.разрушающего контроля, а именно к вихретоковым дефектоскопам, и может бытьиспользовано для обнаружения дефектов иизмерения их глубины в изделиях из электропроводящих Ферромагнитных материалов,Известен вихретоковый дефектоскопВДН. Преобразователь в этом приборенакладной дифференциальный с тремя соосными обмотками трайсформаторного типа, Схема прибора ВДН позволяетосуществить амплитудно-фазовый анализсигнала, поступающего с преобразователясм, дефектоскоп ГСП ВДНСт - Ч. паспорт. на 2778.218 ПС).Недостатком данного вихретоковогодефектоскопа является следующее. Отсутствует непрерывная автоматическая отстройка от влияния мешающих факторов.Допустимый рабочий зазор между преобразователем и контролируемой поверхностьюне превышает 0,1 мм,Наиболее близким по технической сущности является вихретоковый дефектоскопВД - 12 НФ, состоящий из преобразователя,генератора гармонических колебаний, фазовращателя, усилителя несущей частоты савтоматической регулировкой усиления, фазового детектора, масштабного усилителямодулирующих частот, пассивного ВС-фильтра, порогового устройства, выполненногопо схеме триггера Шмитта, селектора импульсов и блока индикации,Неростатком известного вихретоковогодефектоскопа является отсутствие возможности измерен ия глуби н ы дефектов.Целью изобоетения является повышение помехоустойчивости и информативности за счет обеспечения контроля и глубиныдефектов,Это достигается тем, что устройствоснабжено последовательно соединеннымифункциональным усилителем модулирующихчастот, электронным ключом, измерителемпиковых напряжений. и показывающим прибором, конденсатором и переключателем,при этом посредством конденсатора и переключателя выход масштабного усилителямодулирующих частот соединен с входом. функционального усилителя модулирующихчастот и кнопкой сброс, соединенной с вторым входом измерителя пиковых напряжений и входом функционального усилителямодулирующих частот, выход которого соединен с входом порогового устройства иконтактом второго положения переключателя, а выход селектора импульсов по длительности - с вторым входом электронногоключа. На фиг. 1 представлена функциональная схема дефектоскопа; на фиг, 2 - зависимости напряжений (О) на выходах масштабного и функционального усилите лей модулирующих частот от глубины (Ь) деФекта, где а - выход Функционального усилителя, б - выход масштабного усилителя; на фиг, 3 - временная диаграмма работы дефектоскопа в динамическом режиме."0 Дефектоскоп содержит накладной дифференциальный с тремя соосными обмотками преобразователь 1 трансформаторного типа с ферритовым сердечником диаметром 1,8 мм, длиной 14 мм, обмотка возбуждения 15 находится между измерительными обмотками, включенными встречно и сбалансированными так, чтобы в свободном пространстве (когда преобразователь не установлен на контролируемую поверхность) 20 выходной сигнал с преобразователя был равен нулю, Вход преобразователя 1 соединен с генератором 2, а выход - с усилителем 3 несущей частоты. Напряжение с генержора 2 гармонических колебаний частоты 65 25 кГц, амплитудой 1,5 В подается на обмоткувозбуждения преобразователя 1 и нэ фазовращатель 4, имеющий на выходе напряжение частоты 65 кГц с плавно изменяющейся фазой относительно фазы генерируемого 30 напряжения. Усилитель 3 несущей частотыимеет автоматическую регулировку усиления (АРУ) 5 для поддержания постоянной величины амплитуды сигнала, поступающего на фазовый детектор ж, На входы фазово го детектора поступают два напряженияпостоянной амплитуды частотой 65 кГц - .опорного напряжения, поступающего с выхода фазовращателя 4 и напряжение сигнала, поступающего с усилителя несущей 40 частоты,Кроме того, дефектоскоп содержит масштабный усилитель 7 модулирующих частот; функциональный усилитель 8 модулирующих частот, вход которого через раздели тельнь 1 й конденсатор 9 посредством. первого направления переключателя 10 подключен к выходу масштабного усилителя модулирующих частот. При этом выходное напряжение функционального усилителя 8 50 будет находиться в линейной зависимостиот глубины дефекта, а величина глубины этого дефекта будет отражена на шкале показывающего прибора 11. Пороговое устройство 12 выполнено по схеме триггера 55 Шмитта и обеспечивает необходимый регулируемый уровень сигнала, поступающий через селектор 13 импульсов по длительности в блок 14 индикации.Пороговое устройство 12 формируетсигналы, поступающие на его вход. в прямо 200"25550 угольные импульсы, что необходимо для нормальной работы селектора 13. Селектор импульсов по длительности обеспечивает прохождение сигналов в заданном диапазоне их длительности, что позволяет повысить помехоустойчивость от индустриальных помех и от электромагнитных неоднородностей поверхности контролируемой детали.Блок 14 индикации обеспечивает срабатывание световой и звуковой индикаций при получении сигнала, поступающего с селектора 13, Электронный ключ 15(выполнен на транзисторе КТ 3107), управляемый стробирующим импульсом, поступающим с селектора 13, предназначен для того, чтобы сигнал с выхода функционального усилителя 8 поступал на вход измерителя 16 пиковых нап ряжений (собран на 2-х микросхемах КР 544 УД 1 А, 2-х диодах УД - 522) только на время возникновения сигнала от дефекта при динамическом режиме работы дефектоскопа, что позволяет повысить помехоустойчивость при измерении глубины дефектов, так как при трассировании преобразователем грубой криволинейной поверхности, имеющей электромагнитные неоднородности, на выходе функционального усилителя 8 модулирующих частот, хотя и сильно ослабленные, возникают сигналы от помех,Измеритель 16 пиковых напряжений позволяет измерять амплитуды импульсов, поступающих на его вход при трассировании контролируемой поверхности преобразователем со скоростью 0,02 - 0,1 мс, при динамическом режиме работы дефектоскопа и запомнить результаты измерения, Переключатель 10 обеспечивает перевод работы дефектоскопа со статического режима на. динамический и переключает показывающий прибор 11 к выходу функционального усилителя 8 модулирующих частот или к выходу измерителя 16 пиковых напряжений. Двойная кнопка 17 "Сброса" осуществляет сброс результатов измерений измерителем пиковых напряжений 16 и одновременно резко уменьшает постоянную времени разделительного конденсатора 9, что сокращает время готовности функционального усилителя для последующего измерения,Пример работы дефектоскопа на стандартном образце, Установить переключатель 10 в первое направление (статический режим работы дефектоскопа), Преобразователь 1 установить на бездефектный участок стандартного образца, имеющего набор искусственных дефектов заданной глубины так, чтобы наконечник преобразователя 1 5 10 15 20 25 30 35 40 располагался перпендикулярно к контролируемой поверхности, при этом величина разбаланса преобразователя будет составлять величину от 0,05 до 0,1 В, которая будет являться выходным сигналом преобразователя.С выхода фаэовращателя 4 на фазовый детектор 6 поступает напряжение несущей частоты постоянной амплитуды, а с выхода усилителя несущей частоты 3 поступает напряжение несущей частоты, амплитуда которого остается постоянной эа счет АРУ 5 и в процессе работы дефектоскопа при выявлению.и измерении дефектов, несмотря на то, что амплитуда напряжения с выхода преобразователя 1 меняется,Начальный сдвиг фаз У о между опорным напряжением и напряжением с выхода усилителя несущей частоты 3 устанавливают фазовращателем 4 таким, чтобы напряжение на выходе функционального усилителя модулирующих частот 8 было равно нулю: Стрелка показывающего прибора 11 находится в положении нуля, а световая и звуковая индикация отсутствуют.Установить преобразователь 1 точно над искусственным дефектом заданной глубины (например, 5 мм) стандартного образца, Ручкой чувствительности установить положение стрелки показывающего прибора 11, соответствующей глубине искусственного дефекта, Вновь установить преобразователь на бездефектный участок стандартного образца, а переключатель 10 - во второе направление (динамический режим работы дефектоскопа), нажать кнопку 17 "Сброс". При пересечении преобразователем 1 искусственного дефекта глубиной 5 мм будет наблюдаться срабатывание световой и звуковой индикации, а стрелка показывающего прибора 11 будет фиксировать глубину искусственного дефекта 5 мм, до тех пор пока не будет нажата кнопка "Сброс".Скорость ручного сканирования индивидуально подбирается оператором в пределах,(0,02 - 0,1) мс и сохраняется в процессе контроля изделий. При скорости сканирования, меньшей 0,02 м/с, срабатывания световой и звуковой сигнализации не будет, стрелка показывающего прибора 11 останется на нуле, Появление под наконечником преобразователя 1 дефектного участ-. ка, сигнал с него меняется по амплитуде и фазе, а на выходе усилителя несущей частоты 3 выходное напряжение за счет АРУ 5 меняется только по фазе. На время прохождения дефектного участка под наконечником преобразователя возникает дополнительная разность фаэ между опор 2002255ным напряжением и напряжением с выхода усилителя несущей частоты 3 (Ю/).Эта дополнительная разность фаэ несет информацию о наличии дефета. Дополнительная разность фаз между этими напряжениями в фазовом детекторе 6 преобразуется в импульсное напряжение полезного сигнала, Длительность импульса зависит от скорости сканирования преобразователя 1 по контролируемой поверхности и от диаметра сердечника преобразователя, Импульсное напряжение с фазового детектора поступает на усилители 7 и 8 модулирующих частот, Сигнал с выхода функционального усилителя 8 модулирующих частот поступает на пороговое устройство 12, В случае, если сигнал на входе порогового устройства 12 превышает наперед заданное значение "порога" напряжения, на выходе порогового устройства 12 формируется импульс прямоугольной формы, по длительности равной длительности сигнала на его входе. Ймпульс с выхода порогового устройства 12 проходит через селектор 13 на блок 14 индикации, В случае, если длительность импульса на входе селектора 13 будет меньше или больше наперед заданных величин, то такой имплульс не пройдет в блок индикации 14,Ф о р мул а и зоб рете ни яВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЭЛЕКТРО- ПРОВОДЯЩИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащий последовательно соединенные генератор, накладной дифференциальный преобразователь, усилитель несущей частоты с автоматической регулировкой усиления, фазовый детектор и масштабный усилитель модулирующих частот, фазовращатель, входом соединенный с вторым выходом генератора, а выходом - с вторым входом фазового детектора, и последовательно соединенные пороговое устройство, селектор импульсов по длительности и блок индикации, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости и информативности путем обеспеСигнал с выхода функционального усилителя 8 модулирующих частот одновременно подается через электронный ключ 15 навход измерителя 16 пиковых напряжений5 одиночных импульсов. При наличии световой и звуковой сигнализации с выхода селектора 13 на вход электронного ключа 15поступает стробирующий.импульс, электронный ключ 9 открывается на время, равное10 длительности стробирующего импульса, и навход измерителя пиковых напряжений поступает импульс, амплитуда которого соответствует глубине искусственного дефекта,Измеритель пиковых напряжений запо 15 минает измеренную величину амплитудыимпульса на время, достаточное для отсчетапоказаний по показывающему прибору.Таким образом специализированныйпортативный вихретоковый дефектоскоп20 позволяет выявлять поверхностные трещины и измерять глубину их в деталях вагонов,имеющих грубую (не хуже й 320) криволинейную (минимальный радиус кривизны 10мм) поверхность,25 Применение дефектоскопа необходимона ремонтных предприятиях МПС,(56) Дефектоскоп вихретоковый ВД - 12 НФ,Паспорт 8715.00 - 000 ПС,30 чения контроля также и глубины дефектов,он снабжен последовательно соединенными функциональным усилителем модулирующих частот, электронным ключом, измерителем пиковых напряжений, пере ключателем и показывающим прибором,конденсатором, посредством последнего и переключателя выход масштабного усилителя модулирующих частот соединен с входом функционального усилителя 40 модулирующих частот, и кнопкой "Сброс",соединенной с вторым входом измерителя пиковых напряжений и входом функционального усилителя модулирующих частот, выход которого соединен с входом порого вого устройства и контактом второго положения переключателя, а выход селектора импульсов по длительности соединен с вторйм входом электронного ключа.2002255 РггудапасвЮФ 4 юаю,мегевйМ Корректор С Шекмар едактор Л, Народна Заказ 3 Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113036,Москва,Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина РиЯСоставитель С, МалышТехред М.Моргентал а 9 айймсю 4