Устройство для электромагнитного контроля композиционных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеепубпик щ 998938(53)м. Кп. Ь 01 М 27/90 с присоединением заявки РЙ Гееударетееиик кемтат СССРДата опубликования описания 25.02.83 Э.И.Арш, В.И.Редько, А,В,Сопильник и .С.Хандецкийа;.;.,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВИзобретение относится к методам йь=разрушающего контроля материалов иможет быть использовано для контроляпараметров композиционных материаловпри вихретоковом контроле,Известно устройство для электромаг5нитного контроля, содержащее емкостный и вихретоковый первичные преобразователи накладного типа, являющиеся элементами трехточечного автогенератора.Преобразователи конструктивно объединены. Вихретоковый преобразователь вклю-чен в нагрузочный контур.автогенератора,емкостный преобразователь включен вцепь положительной обратной связи. Сщ-нал автогенератора выделяется амплитудным детектором и поступает на региотрирующий прибор 11.Недостатком известного устройстваявляется то, что отстройка от изменений 20величины зазора осуществляется лишьдля сред с достаточно большой электропроводностью, для которых имеет местоэффект экранирования, и электрическое 2поле вглубь образца не проникает. В противном случае для сред с меньшей элек тропроводностью точность измерений заметно снижается. Изменение емкости преобразователя, включенного в цепь по ложительной обратной связи трехточечного, автогенератора не только меняет амплитуду автоколебаний, что является компенсирующим воздействием, но и изменяет режим автогенератора по постоянному току. Это приводит к изменению нагрузочной характеристики автогенератора и снижает, точность измерений. Кроме. того, изменения добротности контура автогенератора под действием внесенного в вихретоковый преобразователь активного сопротивления помимо изменения амплитуды автоколебаний, что является сигналом, меняет и колебательную характеристику автогенератора, что снижает точность компенсаций от влияния зазора.Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для электромагнитного контроля ком позиционных материалов, содержащеедва трехточечных автогенератора, одиниз которых с кварцевой стабилизациейчастоты выполнен на биполярном тран -зисторе, а другой - одноконтурный - наполевом транзисторе, с общей резонаноной системой в выходных цепях состоящей из вихретокового параметрическогопреобразователя, выполненного в видеряда отдельных ячеек, распределенных 1 эпо заданной поверхностЬ, три управляемыхрезистора, первый из которых включенпоследовательно с резистором между базой транзистора и общей шиной, второйпоследоватепьно с резистором в пепиэмиттера, а третий. в , параллельно колебательному контуру, а исток полевоготранзистора соединен через резисторы с,управляющими входами управляемых резисторов, амплитудный детектор, входкоторого подключен к коллектору транзистора кварцевого автогенератора; ирегистрирующий прибор 21.Недостаток известного устройства -недостаточная точность контроля иэ-затого, что отстройка от изменений зазораосуществляется в узком диапазоне. Кроме того, измерения с помощью фазовогодетектора характеризуются значительнымипогрешностями. м 1Цель изобретения - повышение точности контроля.Поставленная цель достигается тем,что устройство снабжено двумя дополптельными управляемыми резисторами,варикапом, конденсатором и тремя дополнительными резисторами, сток транзистора одноконтурного автогенератора подключен к средней точке вихретоковогопреобразователя, междуэтой точкой ишиной питания подключен первый допол 46нительный управляемый резистор, второйуправляемый резистор включен последовательно с резистором между затворомтранзистора и общей "шиной, варикап иконденсатор последовательно соединены,между собой и подключены между истокомтранзистора и общей шиной, общая точкаконденсатора и варикапа и управляющиевходы дополнительных управляемых резисторов через дополнительные резисторы 50подключены к выходу амплитудного детектора, а вхцд регистрирующего прибораподключен к истоку транзистора одноконтурного автогенератора.На чертеже представлена принципиальная схема устройства,Устройство содержит кварцевый автогенератор 1 на биполярном транзисторе и одноконтурный автогенератор 2 на полевом транзисторе с общей резонансной ,системой в выходных цепях, амплитудный детектор 3 и регистрирующий прибор 4.Кварцевый автс генератор выполнен на биполярном транзисторе 5 по схеме с общей базой и содержит резисторы 6-10 и управляемые резисторы 11 и 12, в качестве которых используются полевые транзисторы, в цепях ФиксиРованного и автоматического смещения, конденсаторы 13 и 14 в базовой и эмиттерной цепях, конденсатор 15 колебательного контура, вихретоковый преобразователь, включенный в качестве индуктивности контура, состоящий иэ двух последовательно соединенных секций 16 и 17 с межЬитковыми распределенными емкостями 18 всего преобразователя и межвитковой распределенной емкостью 19 одной секции; управляемый резистор 20, подключенный параллельно конденсатору 15 колебательного контура с резистором 21 в цепи управления, кварцевый резонатор 22- между эмиттером и коллектором транзистора 5.Одноконтурный автогенератор 2 выпол.нен на полевом транзисторе 23 по схеме с общим затвором и содержит резисторы 24-27 и управляемый резистор 28 в цепях фиксированного и автоматического смещения, управляемый резистор 29 с резистором 30 в цепи управления, подключенный между средней точкой вихре- токового преобразователя И шиной питания, конденсаторы 31-33, устанавливающие режим автогенератора по переменному току, цепочку из последовательно включенных варикапа 34 и конденсатора 35, включенную между истоком и общей шиной, средняяточка которой через резистор 36 подключена к выходу амплитудного детектора 3. Регистрирующий прибор подключен к истоку транзистора 23 одноконтурного автогенератора.Устройство работает следующим образом.Кварцевый автогенератор 1 настроен на работу в несколько перенапряженном режиме. При отсутствии в ближней зоне поля, создаваемого секциями 16 и 17 вихретокового преобразователя исследуемого материала, выходной сигнал амплитудного детектора определяется добротностью контура, состоящего из конденсатора 15, последовательно соединенных секци 16 и 17 вихретокового преобразователя, распределенных емкостей 18 и 19 всего вихретокового преобразователя и одной5 998938секции, управляемого резистора 20 и егопнастройкой относительно частоты кварце раввого резонатора. Генерируемая частота наБ при этом сравнительно низкая Я - . ра100-500 кГц). Управляемый резистор з20 несколько шунтирует контур, снижая явего добротность. Ра Одноконтурный автогенератор 2 настроен на работу в напряженном режиме. 1 аЧастота автоколебанийзадается контуром, состоящим из одной секции 16, вихретокового преобразователя и межвитковой распределенной емкости 19 исоставляет ч = 10-50 мГц. Управляемый резистор 29 несколько шунтируетэтот контур, снижая его добротность,При внесении в ближнюю зону поля,создаваемого секциями 16-17 вихретакового: преобразователя проводящего материала, увеличивается активное сопротивление вихретокового преобразователя;увеличивается распределенная межвитковая емкость 18, работающая на низкойчастоте; в режиме экранирования и,фиксирующая величину усредненного зазора между поверхностью преобразователяи поверхностью контролируемого материала; увеличивается величина тангенсаугла диэлектрических потерь бр К вмежвитковой распределенной емкости 19,работающей на высокой частоте 1 приотсутствии" экранировання,Величина истокового тока транзистора 23 одноконтурного автогенератора 233определяется величиной активного сопротивления, внесенного в секцию 16 вихретокового преобразователя н величинойемкости 19, т.е. определяется проводящими свойствами материала, вызывающими рассеяния (диссипацию) энергии.Падение напряжения на резисторе 26в цепи истока транзистора 23 являетсяуправляющим для управляемого резистора20, шунтирующего низкочастотный контур.43кварцевого автогенератора. При увеличе-нии проводимости контролируемого материала добротность низкочастотногоконтура, включ.ающего элементы 15-18,20 кварцевого автогенератора 1 уменьшается за счет увеличения активного30сопротивления. секций 16-17 всего вихретокового преобразователя. Одновременнос этим уменьшается величина добротностивысокочастотного контура, включающегоэлементы 16, 19 одноконтурного автоге фнератора, и соответственно этому величина тока истока транзистора 23. Соответствующее Ь: изменения напряжения М 4оступает на управляющие электроды упляемых резисторов 20, 11, 12,;восста" вливая режим кварцевого автогенератопо переменному и постоянному токам.Изменение межвитковой емкости 18,ляющееся следствием изменения зазора,сстраивает низкочастотный контур кварцевого автогенератора 1 относительно частоты кварцевого резонатора. Изменение амплитуды гармонического напряжения при этом выделяется амплитудным детектором 3 и поступает на управляющие электроды управляемых резисторов 28-29 и на варнкап 34 в качестве корректирующего воздействия. При этом восстанавливается режим. автогенератора по переменному току путем воздействия на нагруэочную характеристику автогенератора с помощью элементов 29-30 и на колеоательную характеристику с помощью элементов 34-36, а также по постоянному току (элементы 27-28).Так, например, если фиксированная частота кварцевого резонатора задана в пределах правого склона резонансной характеристики низкочастотного контура кварцевого автогенератора 1, то изменение межвитковой емкости 18 при увеличении зазора вызовет увеличение амплитуды автоколебаний, Направления включения диодов в амплитудном детекторе 3 выбрано таким, что это соответствует увеличению положительного юпряжения на выходе амплитудного детек, тора. Это приводит к уменьшеюяо сопро тивления управляемого резистора 29 а увеличению емкости варикапа 34, что вызывает уменьшение амплитуды напряжения, генерируемого одноконтурным автогенератором 2, противодействуя теМ самым увеличению этого напряжения, .вызванного увеличением зазора. Измене; ние величины сопротивления управляемого резистора 28 позволяет в некоторых пределах менять напряженность режима автогенератора и, соответотвенно этому, форму нагрузочной и колебательной характеристики одноконтурного автогенератора, Это позволяет регулировать диапазон отстройки отвариаций величины зазора. За счет использования комбинированного первичного преобразователя производительность измерений повышается в среднем на 20%. Учитывая, что стоимостьбазового прибора составляет 5,2 тыс,руб., то можно при том же объеме контроля уменьшить число необходимых приборов,7 9989Таким об 1 оазом, ожидаемый экономический эффект даже при той же стоимости предлагаемого прибора составляет около 1 тыс,руб. для одного прибора.Ориентировочная потребность народного хозяйства - 300 приборов. 38 8нератора, и регистрирующий прибор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения точности контроля, оно снабжено двумя дополнительными управляемыми резисторами, варикапом, конденсатороми тремя дополнительнйми резисторами, сток транзистора одноконтурного автогенератора подключен к средней точкевихретокового преобразователя, между 6 этой точкой и шиной питания подключенпервый дополнительный управляемый резистор, второй управляемый резисторвключен последовательно с резистороммежду затвором транзистора и общей ши, ной, варикап и конденсатор последовательно соединены между собой и подклк- ченымежду истоком транзистора и общей шиной, общая точка конденсатора иварикапа и управляющие входы дополнительных управляемых резисторов черездополнительные резисторы подключены квыходу амплитудного детектора, а входрегистрирующего прибора подключен кистоку транзистора одноконтурного автогенератора,Устройство для электромагнитного контроля композиционных материалов, содержащее два трехточечных автогеиератора, один из которьв. с кварцевой, стабилизацией частоты выполнен на би полярном транзисторе, а другой - одно- контурный - на полевом транзисторе, с общей резонансной системой в выходшх цепях, состоящей иэ.вихретокового параметрического преобразователя, выполнен ного, в виде ряда отдельных, ячеек, распределенных по заданной поверхности, три управляемых резистора, первый из которых включен последовательно с резистором между базой транзистора и общей И шиной, второй - последовательно с резистором в цели эмиттера, а третий - параллельно колебательному контуру, а исток полевого транзистора соединен че рез резисторы с управляющими входами управляемых резисторов, амплитудный детектор, вход которого подключен к коллектору транзистора кварцевого автогеформула изобретения Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР М 726490, кл. б 01 Й 27/90, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР по заявке2943791/28,кл. 5-01 Й 27/90, 1980 (прототип).66 Тираж 871 ИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открь 035, Москва, Ж, Раушская одписно ий бд. иал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4