Способ вихретокового контроля неферромагнитных изделий

Изобретение относится к средствамнеразрушающего контроля материалов иизделий и может быть использовано дляизмерения удельной электрической проводимости материалов, иэделий и толщины диэлектрических покрытий на них,Цель изобретения - повышение точности и информативности контроля засчет формирования определенного вида 10зависимости величины сигнала вихретокового преобразователя от измеряемыхпараметров и введения заданных прирацений измеряемыхпараметров,На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующегоспособ вихретокового контроля неферромагнитных изделий.Устройство состоит из генераторов1-3 синусоидального тока, соединен" 20ных последовательно коммутатора 4,трансформаторного накладного вихретокового преобразователя 5, усилителя 6 переменного напряжения, амплитудного детектора 7, сумматора 8 и 25коммутатора 9, трех блоков 10-12 памяти, вычислительного блока 13, соединенных последовательно блока 14возведения и квадрат и вычитателя15, блока 16 умножения, усилителя 17 30постоянного тока и генератора 18 тактовых импульсов. Выходы генераторов1-3 соединены с входами коммутатора4, Выкоды коммутатора 9 соединены свходами блоков 10-12 памяти, выходыкоторых соединены с входами вычислительного устройства 13Выход блока10 соединен также с входом блока 14возведения в квадрат а выходы блоков 11 и 12 памяти соединены с входами блока 16 умножения, выход которого соединен с вторым входом вычитателя 15. Выход вычитателя 15 подключен к входу усилителя 17 постоянного тока, выход которого соединен с 45вторым входом сумматора 8. Выходыгенератора 18 тактовых импульсов соединены с синхронизирующими.входамикоммутаторов 4 и 9 и вычислительного блока 13.Способ реализуется следующим образом.С помощью накпадного трансформаторного вихретокового преобразователя 5 возбуждают в контролируемом изделии (не показано) вихревые токи.Выходной сигнал преобразователя 5,установленного на изделии, зависитот удельной электрической проводи П = а,В + ао,где ао, а, - коэффициенты пропорциональности; 1 с " показатель степени(О). Изменяя частоту и) в и раз, где п ) О, создают мультипликативный тест параметра В, равныйгде ш = б,Процесс калибровки включает шесть тактов измерения сигнала вихретокового преобразователя 5. В первом, втором и третьем тактах измерения вихретоковый преобразователь 5 запитывают током частотойЮ 2= ео, и и жЭ= ы, /и соответственно. Если результат измерения в первом, втором и третьем тактах измерения обозначить Б Б ри Б з соответственно, то можно записать 0 = а,(В,) + а т= а,(В;й)+ аБ 1 = а,(аз,/гп) + а,.(2) мости материала, толщины диэлектрического покрытия и стабильности параметров функции преобразования измеряемых параметров в электрический сигнал . Чтобы исключить погрешность от случайных изменений параметров функции преобразования и взаимного влияния измеряемых параметров проводятся 12 тактов измерения.В процессе калибровки вихретоковый преобразователь 5 устанавливают на эталонный образец (не показан) с известной величиной удельной электрической проводимости 6 и без диэлектрического покрытия. Зависимость величины сигнала Б вихретокового преобразователя 5 от величины параметра Е,у = и Ф Ьес, гие К - рееиус большей катушки вихретокового пре,образователя 5; р, = 4 Т 10 Гн/м - магнитная постоянная;ы - круговая частота, питающая вихретоковый преобразователь 5 тока, в достаточно широком диапазоне изменения описывают выражениемз 144654Для определения величины 8 по величине сигнала Ц вихретокового преобразователя 5 необходимо знать величины коэффициентов а , а, и 1 с. Решеофние системы (2) значительно упростит.Гся, если величина а равна нулю, для этого необходимо выходной сигнал Б суммировать с корректирующим сигналом Б , = -а. Величина ао равна 1 О нулю, если величина сигнала Я э, = О, где 8 находится по формуле 0+03 ,О+Уз 2 Б., М 2 Б,,8 (2-шк1 з шн ого материвлены в вид ала и могут ыраженийть предс а =СИ му 8 зт= Ои а=О. Та гнал вихре=ЬН+Ь где С, С, Ь Ьо - коэффициенты пропорциональности.Вводя заданную величину приращения зазора ЛН между эталонным образ цом и преобразователем и повторяя цикл настройки преобразователя, мо жет быть найдена скорректированнаявеличина 0 выходного сигнала преоб разователя на частоте ы , Корректи1ровка выходных сигналов преобразова теля необходима, поскольку при введении зазора величина аизменптся.Скорректированные значения Би Б с учетом выражений (10) и (11) ичто в первом такте калибровки д равны 1 с можно авнений, ррекции го что посло записать ето того,Н=О,ож а 6) Ф (Ь +Ьо Н)8 На этом операции, связанные с эталоннйм образцом (процесс калибров ки) оканчиваются.В процессе измерения вихретоковый преобразователь 5 устанавливают на контролируемое изделие с неизвестной величиной удельной электрической проводимости Би неизвестной толщиной диэлектрического покрытия Нд В к), (11 т+11) остеизавиных ковоеличины а 8 не могут быть равныат 1нулю величина (2-ш" -- -) не равнаЭшкнулю, если 1 сО, поэтотолько в том случае, еслким образом, суммируя ситокового преобразователя 5 с корректирующим сигналом и добиваясь равенства 02-Н Б = О путем изменения величины Б о , можно сформировать бо-. лее простую зависимость величины 11 от параметра 8, которая описывается выражением Для нахождения величинь спользовать систему (2) урУмножив обе части выражения (величину ш , получают Из анализа известных зависи следует, что величина 1 с с 0 (в симости от величины конструкти параметров вихретокового преоб вателя значение 1 с = -0,8, -1,5 если в качестве сигнала вихрет го преобразователя 5 используется еговыходное напряжение.Решая уравнение (7) относительноквеличины ш , получают С учетом того, что 1 с ( О, ш = з/йи прологарифмировав обе части выражения (8), получают окончательноевыражение для нахождения величины 1 с зависят от величины за вихретоковым преобраэов поверхностью контролиру1446548 где процессе измерения проводят шесть тактов измерения сигнала вихретокового преобразователя 5. Аналогично процессу калибровки, в первом, втором и третьем тактах измерения вихре- токовый преобразователь 5 запитывают током частотой и ы = м, и, мэЙ,/п.и измеряют скорректированный сигнал вихретокового преобразователя 0 на частоте М. Скорректированное значение 0 с учетом выражения (11) равно 1 п и Оа+О з 1 п( ---205 Нис я определения величиуем выражение (13)к+Ь )В же где общенного пара онтролируемого.вид В Оэ0 18) Нм х-- ) в ращениетелем имеряют оваи из 0 Генератор 18 тактовых импульсовустройства, реализующего способ, имеет четыре режима; "Калибровка","Измерение - Тест"Генераторы 1-3переменного сигнала поочередно спомощью коммутатора 4 по команде генератора 18 тактовых импульсов подключаются к генераторной обмотке (непоказана) накладного трансформаторного вихретокового преобразователя 5.Выходной сигнал с измерительной об мотки (не показана) преобразователя5 усиливается усилителем 6 и выпрямляется амплитудным детектором 7. Врежиме "Калибровка" преобразователь5 устанавливают на эталонный образец, 40 в блоке 10 памяти по команде с генератора 18 тактовых импульсов запоминается величина 0, в блоке 11 памяти - величина 0, а в блоке 12 памяти - величина 0. Величина 0, с 45 выхода блока 14 возведения в квадратпоступает на первый вход вычитателя15, величина (Ц 0 з) с выхода блока16 умножения поступает на второй входвычитателя 15. Величина Б = 02, - 50 0 т 0 э поступает на второй вход усилителя 17 постоянного тока. Величинакорректирующего сигнала 0 , = Б Е,где К у - коэффициент усиления усилителя 17, суммнруется с усиленными и 55 выпрямпеиными сигналами вихретокового преобразователя в сумматоре 8Если величина 1 у достаточно большая,0 карто Б = О, поэтому в устано 0 у частоте оэ,Скоррек учетом вырое значени11) равно о 0 щ (Ь,(Н+б В Дпя опред необходимо, представить ЬиЬ, ввид еления величспользуя выреличины коэе следующих н ВиНажение (12),ффицие нтоввыражений(150 и к,аНЭт к ы Внения (14) получен еделения велич бходим есть из выраж и выразить и К величину Вражение ной раэ ВЯ:2кЬ,Й Подставив ну Ъ из выр что ( - -)э Вц Вэт лучают:(17- величина об метра для к изделия,твертом, пятом и шесто цесса измерения задают зазора дН между преоб контролируемым издели скорректированный сиги кового преобразователяв это выражение величиажения (16) и учитывая, н6и выражение (9) поФ ляя в это выражениеВ ки( - ) с учетом вВзт7 14465 вившемся режиме ц,-ц цз = О, тем самым достигается автоматическая коррекция сигнала. Скорректированные ве/личины Ц Ц и Ц запоминаются вычислительным устройством 13. В режиме "Калибровка-Тест" под вихретоковый преобразователь 5 подкладывают диэлектрическую пластинку толщиной ЛН и после корректировки скорректированО ная величина Ц запоминается в вычислительном устройстве 13, В режиме "Измерение" измеряется и запоминается скорректированная величина Ц ., в режиме "Измерение - Тест" измеряет-. 15 ся и запоминается скорректированная величина Цб . Значение Н, Ь,и Ы вычисляются вычислительным устройством 13 по формулам (17), (18) и вычислен ные значения Н и Ьвыводятся на 2 О индикатор вычислительного устройства 13.Дпя получения оптимальной переходной характеристики устройства время установления выходного напряжения уси 25 лителя 17 постоянного тока должно быть больше, чем время выборки блоков 10-12 памяти. Формула изобретения 48 8и Ц, установку преобразователя на контролируемое изделие, измерение выходного сигнала преобразователя, совместный анализ сигналов преобразователя при устаповке на эталонный образец и контролируемое изделие и определение по ним величин контролируемых параметров изделия, о т - п и ч а ю щ и й с я тем, .что, с целью повышения точности и информативности контроля, сигнал корректировки в цикле настройки преобразователя формируют в виде Я = Ц,-Ц Ц , повторяют цикл настройки преобразователя при его установке соответственно на эталонном образце с фиксированным зазором дН, на контролируемом изделии и на контролируемом изделии с фиксированным зазором йН, запоминая при завершении каждого цикла настройки соответствующие скорректированные выходные сигналы,Цд,Ци Цб преобразователя на частоте ы, а величины контролируемых параметров определяют из соотношений Ц 5 Н = ЬН( ------ -),и цбцБ ц 4 ц 1Способ вихретокового контроля неферромагнитных иэделий, включающий установку вихретокового преобразователя, на эталонный образец, выпол 35 нение цикла настройки преобразователя, в котором осуществляется последовательное возбуждение преобразователя на трех частотах ; ы о 3= о, и и ыр о, /и, где и ) О, измерение соО ответствукпцих выходных сигналов Ц Ц и Цпреобразователя, формирование из них сигнапа корректировки Б и кор рекции выходных сигналов преобразователя до выполнения условия 8 = О, измерение и запоминание соответствующих величин скорректированных выходных сигналов преобразователя ЦЦ6 = ( -- ),цб И Эг Ф1 и иц т+цз 1 и ( ----2 ц, где Н и 6 - толщина диэлектричеси и кого покрытия и удельная электрическая проводимость контролируемого изделия; б - удельная электрическая проводимость эталонного образца.144 б 548 едактор Л.Зайцева ректор С.Шекмар каз 6743/5 ираж 847 Ладписно тиям при ГК 1 П Г,( НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и от 113035, Г 1 осква, Ж, Раушская наб полиграФическое предприятие, г, Ужгород, ул. 11 р ктва,оизводствен ставителхред Л