Вихретоковый автогенераторный дефектоскоп

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(72) Авторы Чернышев Алексей Всеволодович Загорский Иван Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики НАН Беларуси(57) Вихретоковый автогенераторный дефектоскоп, содержащий автогенератор, преобразователь, амплитудный детектор, фильтр верхних частот, блок динамической индикации,блок сигнализации, отличающийся тем, что дополнительно он снабжен амплитудным детектором сигналов положительной полярности и амплитудным детектором сигналов отрицательной полярности, входы которых соединены с выходом фильтра верхних частот,а выходы - со входами схемы сравнения напряжений, кроме этого, сигнал с выхода амплитудного детектора импульсов отрицательной полярности подается на вход блока динамической индикации, стробирующий вход которого подключен к выходу схемы сравнения напряжений. 19392005.06.30 Полезная модель относится к неразрушающему контролю методом вихретоковой дефектоскопии и может быть использована для обнаружения дефектов, имеющих вид трещин, расположенных на поверхности ферромагнитных изделий. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий автогенератор с включенным в цепь обратной связи преобразователем, амплитудный детектор, систему обработки сигнала и индикации наличия дефекта 1. В процессе сканирования контролируемой поверхности при расположении преобразователя над дефектом изменяется его комплексное электрическое сопротивление, в результате чего изменяется частота автогенератора и его амплитуда. Это приводит к изменению положения светящейся точки на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа, а также к возникновению импульсного сигнала на выходе блока динамической индикации. Обычно на практике контролируемое изделие имеет участки, где наблюдается относительно резкое изменение магнитных и (или) электрических параметров. При пересечении преобразователем таких участков также происходит изменение комплексного сопротивления преобразователя, что может быть воспринято как наличие дефекта сплошности. Информационный сигнал, возникающий при пересечении преобразователем дефекта в виде трещины, часто характеризуется меньшей длительностью по сравнению со случаем перемещения преобразователя над локальной неоднородностью магнитных и (или) электрических параметров контролируемого изделия ввиду большей пространственной протяженности последних (по сравнению с локальным дефектом в виде трещины). (Полагается, что перемещение преобразователя осуществляется с неизменной скоростью). В 1 отсутствует возможность селекции измеряемого сигнала по длительности. Кроме этого, для распознавания сигнала от дефекта требуется присутствие оператора,что не позволяет проводить контроль в автоматическом режиме. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является вихретоковый дефектоскоп 2. Для повышения достоверности контроля в 2 осуществляются временное стробирование длительности импульса, формирующегося при пересечении преобразователем дефекта, и анализ его полярности. Это достигается введением в схему дефектоскопа дополнительно ждущего мультивибратора и второго блока динамической индикации. Однако если область, в которой наблюдается неоднородность параметров контролируемого материала, имеет относительно высокую локальность, то указанным дефектоскопом она будет фиксироваться как дефект сплошности. В предлагаемой полезной модели, содержащей автогенератор, преобразователь, амплитудный детектор, фильтр верхних частот, блок динамической индикации, блок сигнализации и дополнительно снабженной амплитудным детектором сигналов положительной полярности, амплитудным детектором сигналов отрицательной полярности, схемой сравнения напряжений, за счет сравнения между собой амплитуд импульсов положительной и отрицательной полярности на выходе фильтра верхних частот удается отличать сигналы,формирующиеся при пересечении преобразователем дефектов в виде трещин, от сигналов,формирующихся при пересечении локальных областей с неоднородными электрическими и (или) магнитными параметрами материала контролируемого изделия, что повышает достоверность обнаружения дефектов в виде трещин. На фиг. 1 показана структурная схема дефектоскопа. На фиг. 2 показаны временные диаграммы сигналов дефектоскопа. Предлагаемый дефектоскоп (фиг. 1) состоит из автогенератора периодического сигнала 1,в качестве индуктивного элемента в цепи обратной связи включена катушка возбуждения преобразователя 2. С измерительной катушки того же преобразователя (обе катушки расположены на одном ферритовом сердечнике) переменное напряжение поступает на амплитудный детектор 3. Сигнал с выхода этого амплитудногодетектора через частотный фильтр 4 подается на вход амплитудного детектора сигналов положительной полярности 5 и на вход амплитудного детектора сигналов отрицательной полярности 6. Выходные напряжения амплитудных детекторов 5 и 6 поступают на схему сравнения напряжений 7,2 19392005.06.30 выходной сигнал которого поступает на стробирующий вход блока динамической индикации 8. На вход блока динамической индикации подается сигнал с выхода амплитудного детектора сигналов отрицательной полярности 6, к выходу блока динамической индикации подключен блок сигнализации 9. Работа вихретокового автогенераторного дефектоскопа осуществляется следующим образом. Переменное напряжение, вырабатываемое автогенератором 1, поступает на катушку поля возбуждения преобразователя 2. Напряжение с измерительной катушки преобразователя подается на вход амплитудного детектора 3. Если преобразователь перемещается по поверхности однородного по параметрам (электрическим и магнитным) контролируемого ферромагнитного образца, то при неизменном зазоре между преобразователем и контролируемой поверхностью и при отсутствии дефектов сплошности на выходе амплитудного детектора 3 будет присутствовать некоторое постоянное электрическое напряжение. Будем обозначать выходное напряжение амплитудного детектора 3 как 1. Если при перемещении преобразователь пересекает дефект в виде трещины или локальную область с неоднородностью магнитных и (или) электрических параметров контролируемого изделия, то амплитуда выходного сигнала преобразователя изменяется, соответственно изменяется и напряжение 1. Режим работы автогенератора и амплитудного детектора выбираются таким образом, чтобы при расположении преобразователя над бездефектным участком контролируемого изделия напряжение 1 имело положительную полярность, а при перемещении преобразователя в область над дефектом это напряжение увеличивалось. На фиг. 2 а схематически представлен импульс напряжения на выходе амплитудного детектора 3, возникающий при пересечении преобразователем дефекта сплошности, указанный импульс обозначен цифрой 1. После прохождения через фильтр верхних частот 4 импульс напряжения 1 трансформируется в сигнал, вид которого соответствует показанному на фиг. 2 б цифрой 1, обозначим напряжение на выходе фильтра верхних частот как 2. Экспериментальные измерения показывают, что обычно форма импульса напряжения 1,формирующегося при пересечении локальной области, в которой имеется неоднородность параметров материала контролируемого изделия, имеет несимметричный вид, схематично показанный цифрой 2 на фиг. 2 а. Несимметричность проявляется в различной длительности, разной форме переднего и заднего фронтов импульса. Импульс же, формирующийся при пересечении преобразователем дефекта в виде трещины, имеет форму, близкую к симметричной (такой импульс, как указывалось выше, обозначен цифрой 1 на фиг. 2 а). Соответственно, на выходе фильтра верхних частот сигнал, формирующийся при пересечении преобразователем дефекта в виде трещины, характеризуется примерно равными амплитудными значениями импульсов положительной и отрицательной полярностей. Импульс положительной полярности формируется при прохождении через фильтр верхних частот переднего фронта импульса 1, а отрицательной - заднего, как показано на фиг. 2 б цифрой 1. При пересечении преобразователем области с локальной неоднородностью параметров контролируемого материала импульсы положительной и отрицательной полярностей на выходе фильтра верхних частот будут иметь различные амплитудные значения(из-за несимметричной формы импульса 1). Сравнение амплитуд импульсов положительной и отрицательной полярностей напряжения 2, соответствующих одному и тому же импульсу 1, позволяет отличить сигнал, получаемый при пересечении преобразователем дефекта в виде трещины, от сигнала, получаемого при пересечении преобразователем области с неоднородными параметрами материала контролируемого изделия. Обозначим длительность импульса напряжения 1, формирующегося при пересечении преобразователем трещины, как Т. При пересечении преобразователем области с неоднородностью параметров материала, которая характеризуется относительно большой протяженностью,будет сформирован импульс 1, длительность которого превышает . Блокировка прохождения на схему индикации дефектоскопа сигнала в этом случае осуществляется следующим образом. Амплитуда импульса положительной полярности напряжения 2 3 19392005.06.30 измеряется амплитудным детектором 5 и сохраняется на его выходе в течение временного интервала, равного . Амплитуда импульса отрицательной полярности напряжения 2 измеряется амплитудным детектором 6 и сохраняется на его выходе в течение времени,примерно равного /10. Схема сравнения напряжений вырабатывает стробирующее напряжение при наличии одновременно на обоих ее входах отличных от нуля электрических напряжений противоположных полярностей и при значении отношения абсолютных величин этих напряжений, близком к единице. При наличии такого напряжения на стробирующем входе блока динамической индикации указанный блок пропускает электрический сигнал с выхода амплитудного детектора сигналов отрицательной полярности на блок сигнализации. В результате, если длительность импульсного сигнала 1 превышает , то на двух входах схемы сравнения напряжений одновременно сигналы с амплитудных детекторов 5 и 6 присутствовать не будут (амплитудный детектор 5 сохраняет измеренное напряжение амплитуды импульса положительной полярности в течение времени ), соответственно будет отсутствовать стробирующее напряжение на выходе схемы сравнения напряжений и, как и в 2, сигнал от импульса отрицательной полярности напряжения 2(то есть с выхода амплитудного детектора 6) не будет пропущен блоком динамической индикации на блок сигнализации. Если же длительность несимметричного импульса 1, возникающего при пересечении преобразователем относительно локальной области с неоднородностью параметров контролируемого материала, не превышает , то при различии амплитуд импульсов напряжения положительной и отрицательной полярностей соответственно будет отличаться от единицы отношение их абсолютных значений. В этом случае также будет отсутствовать стробирующее напряжение на выходе схемы сравнения напряжений и сигнал от импульса отрицательной полярности напряжения 2 не будет пропущен блоком динамической индикации на блок сигнализации. В результате, на блок сигнализации наличия дефекта будет пропущен сигнал только в том случае, если длительность импульса 1 не превышает выбранную предварительно длительность Т и если его форма симметричная. В результате достигается блокировка поступления на вход блока сигнализации дефектоскопа сигналов, формирующихся при пересечении преобразователем дефектоскопа локальных участков контролируемого изделия, где наблюдается неоднородность его электрических и (или) магнитных параметров, что повышает достоверность обнаружения дефектов, имеющих вид узких трещин. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.