Способ электромагнитного контроля качества композиционных материалов и устройство для его осуществления

(51) М. соединением заявки ЭВ 001 Й 27/9лам хжбретевкки етхрцтий Дата опубликования описании 28 О. Г тут у ф С ХМщецкий 1( 54) СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯсредствам ачества компоаемых в про- урообразовакачество конактеризуется 5 чину. также го контйство для содержащ ром агн мИзобретение относится кнеразрущающего контроля кзиционных материалов, получцессе полимеризации, структния и т, д. в случаях, когдатролируемого материала хароднородностью электрических свойств, а дефектные зоны обладают более проводя- шими свойствами, и может быль использовано во всех отраслях машиностроения,Известен способ контроля качества композиционных материалов, заключающийся в том, что с помощью емкостногопреобразователя с зазором возбуждают в обьекте электрическое поле и по величине тангенса угла эквивалентных потерь судят о контролируемых параметрах объекта, причем частоту измерителя подбирают так, чтобы экстремум эквивалентного тангенса угла потерь 1 6 датчика был приуро 1 чен к окончанию основных процессоВ структурообразования, осуществляют измерение СК и фиксируют момент достижения экстремального значения Ьф д . 2Недостатками способа являются низкая производительность контроля н узкий диапазон контролируемых величин, что обусловлено необходимостью предварительного выбора рабочей частоты.Известно устройство, реализующее способ, содержащее измерительный автогенератор с емкостным первичным преобразователем с зазором, включенным в качестве элемента колебательного контура автогенератора, балансный усилитель, элемент задержки времени, указатель момента появления экстремума и реле 1 1,. Недостатвн устройства - низкая точность определения момента появления экстремума при окончании момента основных процессов структурообразования композиционных материалов, обусловленных тем, что зависимость эквивалентного тангенса потерь Ьд от тангенса угла потерь среды ЬК в облас"ги экстремума имеет малую велиИзвестно устро элек 3 1000 М 2 4костной и вихретоковый первиные преобразователи накладного типа, являющиесяэлементами трехто ечных автогенераторов, Преобразователи конструктивно обьединены, Вихретоковый преобразователь 5включен в нагрузочный контур автогенераторв, емкостной преобразователь включен в цепь положительной обработки свя-зи. Сигнал с автогенератора выделяетсяамплитудным детектором и поступает 1 Опосле сравнения на регистрирующий прибор 2 ,Недостатком устройства является то,что оно имеет ограниченную областьприменения и может быть применено15для сред,имеющих большую электропроводность.Наиболее близким по техническойсущности к данному изобретению является способ электромагнитного контроля 20качества композиционтъм материалов,заключающийся в том, что с помощьюемкостного преобразователя возбуждаютв объекте электрическое поле и определяют тангенс угла эквивалентных потерь 25и по величине тангенса угла эквивалентных потерь судят о контролируемых параметрах объекта,Недостатком способа является то, чтоположение экстремума в характеристике 30эквивалентных потерь от времени 19 К)зависит от электромагнитных свойствкомпозиционных материалов и делает необходимым выбор рабочей частоты на основе предварительных исследований семейства частотных характеристикЬК И), что снижает производительность и сужает область его применения.Устройство для электромагнитного40 контроля качества композиционных материалов, реализующее известный способ, содержит автогенератор с емкостным первичным преобразователем, включенным в качестве элемента колебательного конту - ра автогенератора, вмпдитудный и частот 45 ный детекторы, подключенные к выходу автогенератора, блок умножения, входы которого подключены к выходам амплитудного и частотного детекторов, цепь обратной связи по постоянному току с элементом задержки времени, включенную между выходом частотного детектора и базой автогенервтора, последовательно соединенные указатель моменте появления экстремума, подключенный че рез второй элемент задержки времени к выходу блока умножения, и электронныйключ3 Недостатком устройства является то,что оно не позволяет оперативно выбратьнужную рабочую частоту и расширить область применения устройства. Кроме то -го, работа на одной частоте, при которой положение экстремума в характеристике 1 р Ф(Д") соответствует требуемым свойствам конкретных композиционных материалов, не позволяет осуществить контроль в .тех случаях, когда могут образоваться дефектные зоны, характеризующиеся значительной неоднородностью электрических свойств,Цель изобретения - повышение производительности контроля и расширениедиапазона контролируемых вели,ин. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электромагнитного контроля качества композиционных материалов, заключающемуся в том, что с помощью емкостного преобразователя возбуждают в объекте электрическое по - ле и по величине тангенса угла эквивалентньм потерь судят о контролируемых параметрах обьектв, питание емкостного преобразователя осуществляют частотно- модулированным напряжением, одновременнб возбуждают в изделии вихревые токи с помощью вихретокового преобразо - вателя, пространственно совмещенного с емкостным, управляют с помощью сигна. - ла от вихретокового преобразователя частотно-модулированным напряжением емкостного преобразователя, фиксируют значение частоты, соответствующее эксторемуму тангенсв угла эквивалентных потерь, и по значению которой проводят оценку качества объекта.Устройство для электромагнитного контроля качества композиционных материалов, содержащее автогенератор с емкостным первичным преобразователем, включенным в качестве элемента колебательного контура автогенератора, амплитудный и частотный детекторы, подключенные к выходу автогенератора, блок умножения, входы которого подключены к выходам амплитудного и частотного детекторов, цепь обратной связи по лов стоянному току с элементом задержки времени, включенную между выходом частотного детектора и базой автогенераторв, последовательно соединенные указа - гель момента появления экстремума, подключенный через второй элемент задержки времени к выходу блока умножения, электронный ключ, снабжено дополнительным автогенератором с вихретокомого объекта, подается на катод варкапа 22, также включенного в контур из -мерительного ввтогенераторв. Для исклкчения измерений добротности контура призменении емкости варикапв 22 о колоба-.тельный контур включен также шунтирутоший управляемый резистор 26, на управляющий электрод (затвор ) которого подается напряжение ог амплитудного детектора 3,Таким образом, в процессе контроля автоматически в зависимости от электропроводности материала выбирается центральная частота свипироввния в области окрестностей экстремума в характеристике ЬДЯ(д), а при фиксации точки экстремума в характеристике опреде ляется рабочая частота, что в целом позволяет судить не только о наличии дефектной зоны в контролируемом объекте, но и об электрических свойствах де. фектной зоны, связанных с процессами структурообразования, твердения, полимеризации и другими аналогичными процессами.Предлагаемый способ и устройство для его осуществления могут быть искомпозиционных материалов по зависим . -сти ЬдЮ, где Ф. - время процесса Использование предлагаемых способаи устройства позволяет сократить трудо вые затраты на проведение предвврител"ных исследований частотных характеристик 19 ф)Я) контролируемых сред, повысить производительность контроля и расширитьдиапазон контролируемых величин. 1. Способ электромагнитного контрс - ля качества композиционных материалов, 1 заключающийся в том, что с помощью емкос ного преобразователя возбуждают в объекте электрическое поле и определяют тангенс угла эквивалентных потерь, о т -л и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения производительности контроляи расширения диапазона контролируемыхвеличин, питание емкостного преобразователя осуществляют чвстотно-модулированным напряжением, одновременно возбуждают в изделии вихревые токи с помошьквихретокового преобразователя, пространственно совмещенного с емкостным, управляют с помошью сигнала от вихрето 7 1000692 8становится как бы третьей обкладкойемкостного преобразователя). 1(роме того, переход через экстремум в характеристике ЯД(Я 4)зависит от частотыщ, так квк величина ф д обратно пропорционвльна Ж.Из сказанного следует, что определение точки перехода зависимости6 Я 6 ду) с одновременным измерениемрабочей частоты может дать значительныййобъем информации при контроле качествакомпозитных материалов или изделий,Выходное напряжение второго амплитудного детектора 4 пропорционально величине08 емкостного преобразователя 20.Напряжение с выхода амплитудного дегектора 4 подается на первый вход блока 6 умножения. Напряжение на выходечастотного детектора 5 зависит ог эквивалентной емкости С системы емкост йЭнъй преобразователь 20 - зазор 29 -композиционный материал 30, ЕмкостьС имеет малые значения главным образом в окрестности экстремума в зввиси-.1мости 1 К(ЬЯ Напряжение с выхода,частотного детектора 5 подается на второй вход блока 6 умножения, в такжепо цели обратной связи по постоянному пользованы для контроля процессов потоку через элемент 7 задержки времени - лимеризации или структурообрвзованиянв базу транзистора 13. Влияние этой ЗОобратной связи совместно с перемножением выходньк сигналов детекторов 4 и структурообразования,5 приводит к более резкому изменениювеличины ( при переходе через экстремум. Этот сигнал управляет электронным ЭЗключом 10, который останавливает свипирование генератора 11 линейно изменяющегося напряжения и подключает к изме- рительному автогенератору 1 частотомер 12.46В .процессе контроля качества композиционных материалов свипирование часто- ф о р м у л в и з о б р е т е н и яты измерительного ввтогенератора 1производится воздействием выходногосигнала генератора 1 1 линейно изменяюшегося напряжения нв катод варикапа 24,Для того, чтобы добротность контура20 - 21 - 22 - 23 - 24 - 25 - 2627 измерительного автогенервтора неменялась при изменении емкости варикапа 24, параллельно катушке 21 подключен шунтирующий управляемый резистор,в качестве которого использован полевойтранзистор 27, на затвор которого подается напряжение от генератора 11. С целью изменения центральной частоты свиМнироввния выходное напряжение первогоамплитудного детектора 3, пропорциональное электропроводности контролируекового пр"образователя частотно-модулированным напряжением емкостного преобразователя, фиксируют значение частоты, соответствуюшее экстремуму тангенса угла эквивалентных потерь, и по значе-3 нию которой проводят оценку качества обьекта.2. Устройство для электромагнитного контроля качества композиционных материалов, содержащее автогенератор с емкостным первичным преобразователем, включенным в качестве элемента колебательного контура автогенератора, амплитудный и частотный детекторы, подключенные -, выходу .автогенератора, блок умножения, входы которого подключены к выходам амплитуГ-ого и частотного детекторов, цепь обратной связи по постоянному току с элементом задержки времени, включенную между выходом час ртного детектора и базой автогенерато-. ра, последовательно соединенные указатель момента появления экстремума, подключенный через второй элемент задержки времени к выходу блока умножения, электронный ключ, о т л и ч а ю - ш е е с я тем, что оно снабжено дополнительным автогенератором с вихретоковым преобразователем, включенным в качестве элемента колебательного контура 30 вторым амплитудным детектором двумя варикапам, двумя управляемыми резисторами, генератором линейно изменяющегося напряжения и частотомером, варикапы соединены последовательно с конденсаторами, управляемые резисторы подклю-,чены параллельно емкостному преобразователю, выход дополнительного автогенератора подключен к входу второго амплитудного детектора, выход которого черезрезисторы подключен к катоду первоговарикапа и к управляющему электродупервого управляемого резистора, гыходная цепь электронного ключа подключена .к входу генератора линейно изменяющегося напряжения, выход которого чере.резисторы поцсоепинен, к катоду второговарикапа и к управляюшему электродувторого управляемого резистора, а частотомер через электронный ключ подключенк второму выходу автогенератора с емкостным первичным преобразователем,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР362242, кл, 01 Й 33/38, 1973,2. Авторское свидетельство СССР726490, кп. 6018 27/90, 1978,3. Авторское свидетельство СССР742784, кл. 001 Й 87/22, 1980, / Г ал ППП "Патент", г. Ужгород, мч. Проектная Тираж 871 ВНИИПИ Госуд по делам из 113035,Мосрственн бре тени й ква, Жкомитета ССС открытийРаушская наб.,