Вихретоковый дефектоскоп для контроля ферромагнитных изделий

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чернышев Алексей Всеволодович Загорский Иван Евгеньевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси(57) Вихретоковый дефектоскоп для контроля ферромагнитных изделий, содержащий генератор синусоидального напряжения частотой , накладной преобразователь трансформаторного типа, содержащий обмотки поля возбуждения и измерительную, усилитель,амплитудный детектор, два блока динамической индикации, ждущий мультивибратор,блок сигнализации наличия дефекта, отличающийся тем, что дополнительно он снабжен избирательным усилителем, резонансная частота которого равна 3, подключенным к измерительной обмотке преобразователя, и вторым амплитудным детектором, вход которого подключен к выходу избирательного усилителя, а выход - ко входам первого и второго блоков динамической индикации.(56) 1. А.с. 1429009 СССР, МПК 301 27/90. Вихретоковый автогенераторный дефектоскоп / Н.А. Боронин, С.А. Егоров (РФ). - Опубл. 07.10.88 // Бюл.37. 2. А.с. 1821732 РФ, МПК 301 27/90. Вихретоковый автогенераторный дефектоскоп 44482008.06.30 Полезная модель относится к устройствам неразрушающего контроля вихретоковым методом и может быть использована для обнаружения дефектов сплошности материала,имеющих вид трещин, в ферромагнитных изделиях. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий автогенератор с подключенным к его контуру преобразователем, два усилителя, амплитудный и частотный детекторы 1. Усиленные сигналы с детекторов подаются на отклоняющие системы электронно-лучевой трубки. С выходов детекторов сигналы подаются также на два входа блока динамической индикации. При перемещении преобразователя в область, где имеется дефект сплошности материала контролируемого изделия, изменяется положение светящейся точки на экране индикаторной электронно-лучевой трубки дефектоскопа, а также формируется сигнал на выходе блока динамической индикации, обозначающий наличие дефекта сплошности. На практике материал контролируемого изделия часто характеризуется неоднородным распределением по его объему электрических и магнитных (для ферромагнетиков) параметров, в первую очередь удельной электрической проводимости и магнитной проницаемости. Это связано с наличием в материале различных структурных неоднородностей. При перемещении в процессе сканирования преобразователя по поверхности такого изделия амплитуда и частота автогенератора не остаются константами, так как зависят от электрических и магнитных параметров участка изделия, расположенного под преобразователем. То же самое может наблюдаться при приближении преобразователя к краю изделия или при наклоне преобразователя. Указанные мешающие факторы могут привести к появлению на экране электронно-лучевой трубки дефектоскопа 1 такого отклонения луча, при одновременном срабатывании блока динамической индикации, которое сходно с возникающим при пересечении преобразователем локального дефекта сплошности. В дефектоскопе 1 отсутствует возможность селекции информационных импульсных сигналов, формируемых в процессе сканирования преобразователем контролируемой поверхности, по длительности,что затрудняет распознавание сигналов от дефектов сплошности и от различных мешающих факторов. Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является вихретоковый автогенераторный дефектоскоп 2. Для повышения достоверности контроля в нем осуществляются временное стробирование длительности импульсных сигналов, формируемых амплитудным и частотным детекторами в процессе сканирования преобразователем контролируемой поверхности, а также анализ полярности этих импульсов. Это достигается введением в схему дефектоскопа дополнительно ждущего мультивибратора и второго блока динамической индикации. В результате удается уменьшить влияние на результаты контроля мешающих факторов, формирующих сигналы большей, чем от дефекта, длительности или иной, чем от дефекта, полярности. Недостатком данного дефектоскопа является то, что если сигнал, вызванный мешающим фактором, имеет относительно малую длительность и соответствующую сигналу от дефекта полярность, то он будет воспринят как сигнал от дефекта. Это может наблюдаться при высокой локальности структурной неоднородности, при кратковременном изменении зазора между контролируемой поверхностью и преобразователем. Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что с целью повышения достоверности обнаружения дефектов в ней, содержащей генератор синусоидального напряжения частотой , накладной преобразователь трансформаторного типа, содержащий обмотки поля возбуждения и измерительную, амплитудный детектор, два блока динамической индикации, ждущий мультивибратор, блок индикации наличия дефекта дополнительно введены избирательный усилитель, подключенный к измерительной катушке преобразователя и имеющий резонансную частоту усиления, равную 3, а также подключенный к его выходу второй амплитудный детектор, выход которого подключен ко вторым входам обоих блоков динамической индикации. В результате, кроме временного стробирования длительности импульсов, вызванных изменениями амплитуды выходной 2 44482008.06.30 э.д.с. накладного преобразователя в процессе сканирования контролируемой поверхности,и анализа полярности этих импульсов дополнительно проводится временное стробирование длительности импульсов, вызванныхизменениями амплитуды третьей гармонической составляющей этой э.д.с., и также анализируется их полярность, что позволяет различать сигналы от дефектов сплошности и от мешающих факторов, в частности от локальных структурных неоднородностей материала контролируемого изделия, что повышает достоверность контроля. Отличительными признаками предлагаемой полезной модели от известной являются наличие избирательного усилителя, резонансная частота усиления которого равна 3, где-частота тока возбуждения преобразователя, и подключенного к выходу избирательного усилителя второго амплитудного детектора, выход которого соединен со входами двух блоков динамической индикации. Предлагаемая полезная модель представлена на фигуре. Согласно фигуре, она состоит из генератора синусоидального напряжения 1 с частотой , к выходу которого подключена обмотка возбуждения накладного преобразователя 2. Накладной преобразователь трансформаторного типа кроме обмотки возбуждения содержит измерительную обмотку. К ней подключены входы усилителя 3 и избирательного усилителя 4, резонансная частота усиления которого равна 3. Сигналы с выходов усилителей поступают на входы соответствующих амплитудных детекторов 5 и 6. Выходы детекторов соединены со входами первого блока динамической индикации 7, выход которого подключен ко входу ждущего мультивибратора 8. Выход мультивибратора подключен к стробирующему входу второго блока динамической индикации 9. Выходы амплитудных детекторов 5, 6 подключены также ко входам второго блока динамической индикации 9. К выходу второго блока динамической индикации подключен блок сигнализации наличия дефекта 10. Работа устройства осуществляется следующим образом. Переменное напряжение синусоидальной формы частотой , вырабатываемое генератором 1, поступает на катушку поля возбуждения накладного преобразователя 2. Э.д.с., наводимая в измерительной катушке этого преобразователя, после усиления усилителем 3 поступает на вход амплитудного детектора 5. На его выходе формируется напряжение, величина которого прямо пропорциональна амплитуде выходной э.д.с. преобразователя. Из периодического сигнала выходной э.д.с. преобразователя избирательным усилителем, имеющим резонансную частоту 3, выделяется и усиливается его третья гармоническая составляющая. На выходе амплитудного детектора 6 формируется напряжение, величина которого прямо пропорциональна амплитуде третьей гармонической составляющей. При оптимальных значенияхи амплитудного значения тока возбуждения накладного преобразователя наблюдается следующее. При перемещении накладного преобразователя по поверхности ферромагнитного образца при пересечении им дефекта, имеющего вид трещины, амплитуда третьей гармонической составляющей выходной э.д.с. преобразователя достигает локального минимума. Одновременно с этим амплитуда выходной э.д.с. преобразователя достигает локального максимума. Во всех других случаях, когда изменения амплитуд выходной э.д.с. и третьей гармонической составляющей вызваны присутствием локальных структурных неоднородностей в материале контролируемого изделия, изменениями зазора или другими мешающими факторами, наблюдаются изменения амплитуд выходной э.д.с. накладного преобразователя и ее третьей гармонической составляющей в одном направлении - они достигают одновременно или локальных максимумов, или локальных минимумов. На основе этой закономерности основан принцип работы предлагаемой полезной модели. Первый блок динамической индикации 7 вырабатывает импульсный сигнал, запускающий ждущий мультивибратор, лишь при условии, что наблюдаются рост амплитуды суммарного сигнала выходной э.д.с. преобразователя и одновременно уменьшение амплитуды третьей гармонической составляющей. При этом скорости изменения обеих амплитуд 3 44482008.06.30 должны превышать определенное пороговое значение. Последнее объясняется тем, что дефекты сплошности, имеющие вид трещин, при приближении к ним, в процессе сканирования, накладного преобразователя обычно вызывают более быстрое изменение указанных амплитуд по сравнению со случаем, когда преобразователь приближается с той же скоростью к структурной неоднородности. В результате уже на первоначальном этапе блокируются сигналы, возникающие при пересечении структурных неоднородностей, характеризующихся небольшим градиентом изменения электрических и магнитных параметров. Второй блок динамической индикации 9 вырабатывает сигнал, приводящий к срабатыванию блока сигнализации наличия дефекта 10, лишь при условии совпадения во времени стробирующего сигнала, поступающего на него от ждущего мультивибратора,наличия отрицательного приращения амплитуды суммарного сигнала выходной э.д.с. преобразователя и положительного приращения амплитуды третьей гармонической составляющей. Скорости указанных приращений должны при этом также превышать определенное пороговое значение. В результате в предлагаемой полезной модели за счет измерения импульсных сигналов, вызванных изменениями не только амплитуды выходной э.д.с. накладного преобразователя, но и ее третьей гармонической составляющей, а именно путем осуществления временного стробирования длительности этих импульсов и определения их полярности удается различать сигналы, возникающие от дефектов сплошности и от различных мешающих факторов, в том числе от локальных структурных неоднородностей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4