RU1793361C - Устройство дл вихретокового контрол поверхностных слоев металлических изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю изделий и может быть использовано дл  контрол  поверхностных слоев металлических изделий. Цель изобретени  - повышение производительности контрол  за счет включени  в вихретоковое устройство интерфейса, оптимизирующего работу этого устройства. Последнее содержит автогенератор с вихрэтоковым преобразователем и блок обработки сигналов с ЭВМ. Посредством последней устанавливают оптимальный режим автогенерации, соответствующий максимальной чувствительности к электрофизическим свойствам поверхностных слоев металлических изделий . 1 з, п. ф-лы, 2 ил.

Description

|с/

С

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю методом вихревых токов и может быть использовано в машиностроении дл  дефектоскопии поверхностных слоев электропровод щих объектов.

Известно устройство вихретокового контрол , которое содержит вихретоковый преобразователь (ВТП), последовательно соединенные управл емый автогенератор, в колебательный контур которого включен

T, амплитудный детектор, пороговый

ij

ВТЛ.1

блок и индикатор, последовательно соединенные счетчик импульсов и цифроаналого- вый преобразователь, подключенный выходом к управл ющему входу автогенератора ,

и генератор импульсов 1.

I/ звестно также устройство, которое содержат ВТП, последовательно соединенные упрапл емый автогенератор, в колебательный контур которого включен ВТП, амг.ли- тудный детектор, пороговый блок и индикатор , последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов и первый цифроаналоговый преобразователь , подключенный выходом ко второму входу автогенератора 2.

Недостатком известных устройств  вл етс  низка  производительность контрол . Один из параметров автогенератора (напр жение питани  или управл ющее напр жение ) при смене ВТП и изменении контролируемых изделий необходимо определ ть на этапе предварительных исследований другими способами и средствами. Кроме того, большие затраты времени уход т на ручную установку этого напр жени  в процессе настройки устройства.

Claims (2)

1 ю со

CJ

о

Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  устройство дл  вихретокового контрол  поверхностных слоев металлических изделий, которое содержит последовательно соединенные первый регистр, первый цифроаналоговый преобразователь, управл емый автогенератор , амплитудный детектор, пороговый блок и индикатор и вихретоковый преобразователь , включенный в колебательный контур управл емого автогенератора, электронно- вычислительную машину (ЭВМ) с магистралью , второй цифрозналоговый преобразователь, выход которого подключен ко второму входу управл емого автогенератора , а вход соединен с выходом первого регистра, вход которого подключен к магистрали, последовательно соединенные второй регистр и третий цифроаналоговый преобразователь, включенные между магистралью и вторым входом порогового блока, аналого-цифровой преобразователь, включенный между магистралью и выход ом амплитудного детектора, и блок управлени , подключенный к магистрали 3J.

Устройство работает следующим образом .

При первоначальном размещении на бездефектном изделии ЭВМ выдает последовательные коды, которые преобразуютс  цифроаналоговым преобразователем соответственно в напр жение питани  управл емого автогенератора и управл ющее напр жение. Эти напр жени  принимают соответственно пит значений, поэтому на выходе амплитудного детектора последовательно по вл ютс  nxm значений выходного напр жени , которые преобразуютс  аналого-цифровым преобразователем в код и записываютс  в виде матрицы Uij°. Затем при размещении ВТП на изделии с заданным дефектом аналогично происходит определение матрицы напр жений Uij9 и запись в пам ть ЭВМ. В ЭВМ вычисл етс  разность 5ij Uij9 - Uij°, выбираютс  из полученной разностной матрицы те значени , дл  которых Uij°. 0, выбираетс  из оставшихс  значений максимальное и соответствующие ему коды значений напр жени  питани  и управл ющего напр жени  ЭВМ выдает на входы цифроаналоговых преобразователей . При установке ВТП на контролируемое из питани  и управл ющего напр жени  ЭВМ выдает на входы цифроаналоговых преобразователей. При установке ВТП на контролируемое изделие выходной сигнал детектора измен етс , что фиксируетс  индикатором.

Однако известному устройству присуща низка  производительность контрол . ЭВМ дважды перебирает все nxm комбинаций напр жени  питани  и управл ющего напр жени  - при установке ВТП на бездефектное изделие и на изделие с заданным дефектом, регистрирует две nxm-мерные матрицы значений выходного напр жени , вычисл ет nxm-мерную матрицу приращекий и выбирает из ее nxm элементов максимальный элемент. В известном устройстве на количество задаваемых комбинаций напр жени  питани  накладывают ограничени врем  преобразовани 

5 аналого-цифрового преобразовател , быстродействие ЭВМ и точность получаемой информации . Совместно эти факты могут значительно увеличить врем  контрол . Кроме того, дл  обработки больших масси0 BOB данных потребуетс  большой объем ис- . пользуемой пам ти ЭВМ, в т. ч. внешних запоминающих устройств, что приведет к неэкономичному использованию оборудовани .

5Цель изобретени  - повышение производительности контрол  и экономичности использовани  оборудовани  за счет сокращени  количества комбинаций напр жени  питани  и управл ющего напр жени  и вы0 числений, а также за счет уменьшени  объема хранимой информации.

Применение за вл емого устройства позволит повысить производительность контрол  за счет, сокращени  количества

5 комбинаций напр жени  питани  и управл ющего напр жени  и вычислений. На втором этапе работы перебираютс  не все nxm комбинаций, a n xm (где п п) комбинаций напр жени  питани  и управл ющего на0 пр жени , а также после второго этапа анализируютс  не все nxm выходных значений автогенератора, а п(где п п ) значений управл ющего напр жений. Кроме того, применение устройства позволит повысить

5 экономичность использовани  оборудовани  за счет уменьшени  объема запоминаемой информации. В некоторых случа х это позволит, не ухудша  точности, использо- вать внутреннюю пам ть ЭВМ, не прибега 

0 к внешним запоминающим устройствам.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что устройство дл  вихретокового контрол  поверхностных слоев металлических изделий, содержащее последовательно соединенные

5 первый регистр, первый цифроаналоговый преобразователь, управл емый автогенератор , амплитудный детектор и пороговый блок, последовательно соединенные второй регистр и второй цифроаналоговый преобразователь , подключенный выходом ко второму входу управл емого автогенератора, в колебательный контур которого включен вихретоковый преобразователь, электрон- nd-вычислительную машину с магистралью и индикатор, снабжено интерфейсом, вклю- между выходом порогового блока и мг гистралью электронно-вычислительной мг шины, первый выход интерфейса соеди- нен с объединенными первыми входами первого и второго регистров, вторые входы которых подключены соответственно ко второму и третьему выходам интерфейса, а ин дикатор подключен к выходу амплитудного детектора. Пороговый блок выполнен в последовательно соединенных первого компаратора, первого формировател  импульсов и триггера, выход которого  вл ете выходом порогового блока, последова- тепьно соединенных второго компаратора и второго формировател  импульсов, выход которого подключен ко второму входутриг- геэа, входом порогового блока  вл ютс  объединенные первые входы первого и вторе го компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму пороговым напр жени м.

За вл ема  совокупность существенных признаков в виде нового блока и новых св зей между известными элементами и новь м блоком создает положительный эффект

- позвол ет сократить количество комбина- ц1/й напр жени  питани  и управл ющего напр жени , а также вычислений и, следовательно , количество обращений к пам ти ЭВМ и уменьшить необходимый рабочий объем пам ти.

| На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства; на фиг. 2 - функциональна  зависимость выходного напр жени  амплитудного детектора Л 1)ад f(Uynp) при Улит const.

Устройство содержит последовательно соединенные первый 1 регистр, первый

ци фроаналоговый преобразователь(ЦАП) 2, управл емый автогенератор 3, амплитудный детектор А и пороговый блок 5, последе вательно соединенные второй 6 регистр и зторой ЦАП 7, подключенный выходом ко второму входу управл емого автогенератора 3, в колебательный контур которого включен ВТП 8, электронно-вычислитель- ну ю машину 9 с магистралью 10, индикатор 11, подключенный к выходу амплитудного детектора 4, интерфейс 12, включенный между выходом порогового блока 5 и магистралью 10 ЭВМ, Первый выход интерфейса 12 соединен с объединенными первыми входами первого 1 и второго б регистров, вторые входы которых подключены соответственно ко второму и третьему входам интерфейса 12.

Пороговый блок 5 содержит последовательно соединенные первый 13 компаратор,

первый 14 формирователь импульсов, триггер 15, выход которого  вл етс  выходом порогового блока 5, последовательно соединенные второй 16 компаратор и второй 17 формирователь импульсов, выход которого

0 подключен ко второму входу триггера 15. Входом порогового блока 5  вл ютс  объединенные первые входы 13 первого и второго 16 компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к первому 18 и

5 второму 19 пороговым напр жени м.

Устройство работает следующим образом .

В исходном состо нии регистры 1 и б и триггер 15 сброшены импульсом начального

0 сброса от включени  питани  (на рис. 1 не показано). Отсутствует напр жение питани  и управл ющее напр жение автогенератора 3, и, следовательно, отсутствует генераци , о чем сигнализирует уровень ло5 гического О на выходе триггера 15. ЭВМ 9 выдает командные слова программируемому параллельному интерфейсу 12 по магистрали 10. Командное слово ЭВМ 9 содержит указание интерфейсу 12 на ввод или вывод,

0 цифровой код дл  записи в регистры 1 и б и управл ющие сигналы записи в регистры 1 и 6.

Первоначально ВТП 8 размещают на бездефектном изделии (на фиг. 1 не показа5 но). ЭВМ 9 выдает командное слово, разрешающее работу интерфейса 12 в режиме ввода, а также содержащее цифровой код напр жени  питани  Urmr.i и управл ющий сигнал записи в регистр 1. Записанный в

0 регистре 1 код преобразуетс  ЦАП 2 в напр жение питани , поступающее на вход управл емого автогенератора 3. ЭВМ 9 выдает командное слово, разрешающее работу интерфейса 12 в режиме вывода и в ЭВМ

5 поступает сигнал с выхода триггера 15(Uis). Если выходное напр жение амплитудного детектора 4 (иад) больше значени  порогового напр жени  UIB, то срабатывает компаратор 13 и формирователь 14 формирует импульс, устанавливающий триггер 15 в единичное состо ние. В случае Ihg срабатывает компаратор 16 и формирователь 17 устанавливает триггер 15 в нулевое .

5 состо ние (Lhs 0). ЭВМ 9 анализирует сигнал Uis и по результатам анализа выдает следующие коды.

После проверки первой пары 11пит.| и Uynp.j (точка 0 на рис. 2) фиксируетс  значение UnnT.i, а перебираютс  коды Uynp.j методом половинного делени  диапазона

изменени  управл ющего напр жени , ЭВМ 9 выдает код Uynp.max (точка ai на фиг. 2) и записывает в регистр 6. ЦАП 7 преобразует этот код в управл ющее напр жение, которое измен ет реактивное сопротивление (на фиг. 1 не показано) в управл емом, автогенераторе 3. Пусть, например, ЭВМ 9 фиксирует момент срыва колебаний. Тогда необходимо выбрать минимальный отрезок диапазона изменени  управл ющего .напр жени , равный шагу его изменени , на левом конце которого Uis 1, а на правом конце Uis 0 и запомнить значение правого конца отрезка. .

В т, ai Uis (ai) 0, поэтому диапазон О, ai делитс  пополам, выбираетс  средн   точка 32, соответствующий код которой ЭВМ 9 выдает в регистр 6. Пусть Ui5(a2) 1, тогда дл  нахождени  минимального отрезка выбираетс  отрезок а2, ai, который снова делитс  пополам точкой аз, в котором Uis (аз) 1, поэтому оп ть выбираетс  отрезок аз. ai, делитс  точкой 34 пополам и т, д. (см. фиг. 2). Полученные пары значений Unvn.i и

Uynp.j , при К ОТОрЫХ Ul5(Uynp.J-0 1.

Uis(Uynp.j) 0, а отрезок Uynp,j - 1, Uynp.j равен шагу изменени  управл ющего напр жени , запоминаютс  в пам ти ЭВМ 9,

Аналогичные операции провод тс  дл  всех п значений Unm.u Если на всем диапазоне изменени  Uynp. при Unm-.i const триг- гер 15 сигнализирует об отсутствии генерации (Uis 0, фиг. 2, крива  4), то данное значение UHHT.I (на фиг. 2 - Unm. 4) исключаетс  из множества задаваемых значений напр жени  питани  на втором этапе работы устройства.

Теоретически возможны случаи, когда, например, Uis(0) Uis(a2) Uis(ai) 0; т. е. вс  зона генерации, если существует, целиком лежит в одном из отрезков 0, аг или а2, ат. Тогда оба отрезка дел тс  пополам и поочередно рассматриваетс  каждый.

Таким образом, количество m значений Uynp.i зависит от ширины зоны генерации и её расположени  в диапазоне 0, Uynp.max и в самом неблагопри тном случае m max Uynp.max/ Л Uynp. Однако практически реализуемые схемы управл емых автогенераФормула изобретени  1. Устройство дл  вихретокового контрол  поверхностных слоев металлических изделий, содержащее последовательно соединенные первый регистр, первый цифроа- налоговый преобразователь, управл емый автогенератор, амплитудный детектор и пороговый блок, последовательно соединенторов имеют зоны генерации, дл  которых количество m значений Uynp.i намного меньше m max.

Итак, на первом этапе получены n n

значений UnnT.i, при которых происходит срыв генерации.

Затем ВТП 8 устанавливают на изделие с заданным дефектом (на фиг. 1 не показано) и выполн етс  аналогична  процедура определени  момента срыва генерации при заданных п значени х Unm.i и переборе m значений Uynp.j. При этом оп ть не запоминаютс  значени  UnHT.inU ynp.j, при которых Uis 0 дл  всех U ynp.j (крива  3 на фиг. 2).

По окончании измерений ЭВМ 9 вычисл ет разность 5j Uynp.j- U ynp.j дл  оставшихс  кривых (кривые 1, 1 и 2, I1 на фиг. 2), выбирает максимальное значение (5i) и записывает в регистры 1 и 6 соответствующие ему значени  напр жени  питани 

Uni/IT.I И Uynp.j.

Затем ВТП 8 устанавливают на контролируемое изделие и фиксируют дефект индикатором 11.

Таким образом, дл  одинакового напр жени  питани  ипит.° при воздействий на ВТП 8 бездефектного издели  и-заданного дефекта, характеризующего порог чувствительности устройства, получена максимальна  разница управл ющего напр жени , вызывающего в обоих случа х срыв генерации . Вследствие этого, зафиксировав второй оптимальный параметр Uynp.0, можно получить чувствительность ВТП 8 к изделию

с минимальным дефектом. Поэтому при воздействии на ВТП 8 контролируемого издели  с дефектом, превышающим минимальный дефект, уровень выходного напр жени  автогенератора еще более изменитс , что зафиксирует индикатор 11 (см. фиг. 2),

Регистры могут быть выполнены на микросхемах К561ТМЗ, ЦАП - на микросхемах. К572ПА2 и К140УД6, компараторы на микросхемах КМ597САЗ, триггер - на микросхеме К561ТМ2; ЭВМ можно реализовать на микропроцессорном комплекте серии КР580, интерфейс можно реализовать на микросхеме КР580ИК55,

ные второй регистр и второй цифроаналого- вый преобразователь, подключенный выходом к второму входу управл емого автогенератора, в колебательный контур которого включен вихретоко вый преобразователь , электронно-вычислительную машину с магистралью и индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повышени  производи

ельности контрол  и экономичности использовани  оборудовани , оно снабжено интерфейсом, включенным между выходом по югового блока и магистралью электронно вычислительной машины, первый выход интерфейса соединен с объединенными пе эвыми входами первого и второго регист- ро, вторые входы которых подключены соответственно к второму и третьему выходам интерфейса, а индикатор подключен к выходу амплитудного детектора.

2. Устройство поп. 1, отличающее- $ тем. что пороговый блок выполнен в

виде последовательно соединенных первого компаратора, первого формировател  импульсов и триггера, выход которого  вл етс  выходом порогового блока, последовательно соединенных второго компаратора и второго формировател  импульсов, выход которого подключен к второму входу триггера , входом порогового блока  вл ютс  объединенные первые входы первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму пороговым напр жени м.