RU2025725C1

RU2025725C1 - Method of eddy-current inspection of linear elongated articles and eddy-current transducer for effecting the same

Info

Publication number: RU2025725C1
Application number: SU925064815A
Authority: RU
Inventors: Е.Г. Беликов; Е.В. Дубинкин
Original assignee: Московский энергетический институт
Priority date: 1992-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: non-destructive inspection. SUBSTANCE: eddy-current transducer is made in the form of elongated rectangular frame located on a segment generating line of a cylindrical framework. The transducer is characterized in that a height of segment and dimension of a smaller side of the frame are optimally related to each other with regard to inspection reliability. EFFECT: enhanced reliability. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю, точнее к вихретоковому контролю параметров изделий, таких как удельная электрическая проводимость, магнитная проницаемость, толщина покрытия, дефекты и т.п. The invention relates to non-destructive testing, more specifically to eddy current testing of product parameters, such as electrical conductivity, magnetic permeability, coating thickness, defects, etc.

Известен способ [1] вихретокового контроля параметров линейнопротяженных изделий путем размещения их внутри преобразователя, представляющего собой катушку индуктивности, возбуждения преобразователя переменным током и измерения параметров выходного сигнала (амплитуды, фазы), по величине которых и судят о контролируемом параметре изделия. The known method [1] eddy current control of parameters of linearly extended products by placing them inside the transducer, which is an inductor, excitation of the transformer by alternating current and measuring the parameters of the output signal (amplitude, phase), the magnitude of which is used to judge the controlled parameter of the product.

Такой способ не обеспечивает необходимой степени локализации зоны измерения, а также не допускает возможности контроля с помощью одного типоразмера преобразователя изделий, у которых поперечные размеры варьируются в заметных пределах. This method does not provide the necessary degree of localization of the measurement zone, and also does not allow the possibility of control using a single size transducer products, in which the transverse dimensions vary within noticeable limits.

Задача локализации зоны измерения при вихревом контроле, а значит, и повышение точности контроля решается в способе вихретокового контроля качества линейнопротяженных изделий, включающем использование преобразователя в виде вытянутой рамки с соотношением длины рамки L к ширине изделия B в виде L/B≥5, возбуждают преобразователь переменным током, компенсируют и располагают по касательной к контролируемой поверхности изделий большей стороной перпендикулярно продольной оси изделия. Затем измеряют выходной сигнал преобразователя и по результатам измерения судят о качестве изделия. Выбор указанного соотношения из приведенного условия позволяет устранить влияние короткой стороны преобразователя на выходной сигнал и тем самым повысить точность контроля. The problem of localization of the measurement zone during vortex control, and hence the improvement of the control accuracy, is solved in the method of eddy current quality control of linearly extended products, including the use of a transducer in the form of an elongated frame with a ratio of the frame length L to the width of the product B in the form L / B≥5, excite the transducer alternating current, compensate and position tangentially to the controlled surface of the products with the greater side perpendicular to the longitudinal axis of the product. Then measure the output signal of the Converter and the measurement results judge the quality of the product. The choice of the specified ratio from the above conditions allows to eliminate the influence of the short side of the Converter on the output signal and thereby improve the accuracy of the control.

Вихретоковый преобразователь [2] по способу-прототипу выполнен в виде плоской рамки. The eddy current transducer [2] according to the prototype method is made in the form of a flat frame.

Известен также вихретоковый преобразователь [3], содержащий цилиндрический каркас, на котором расположена вытянутая электропроводящая рамка. Большая сторона рамки расположена вдоль образующей цилиндрической поверхности каркаса. Also known is the eddy current transducer [3], containing a cylindrical frame on which an elongated electrically conductive frame is located. The large side of the frame is located along the generatrix of the cylindrical surface of the frame.

Однако при контроле изделий с варьирующимися поперечными размерами возможность выдержать указанное соотношение становится проблематичной: либо при некоторых значениях поперечного размера не удается устранить влияние короткой стороны преобразователя, либо приходится устанавливать преобразователь значительно большей длины (в частности, при увеличении ширины изделия в 2 раза длина преобразователя должна быть как минимум в 10 раз больше минимальной ширины изделия), что ограничивает допустимый диапазон изменения поперечных размеров контролируемых изделий. However, when monitoring products with varying transverse dimensions, the ability to withstand the indicated ratio becomes problematic: either for some values of the transverse size the influence of the short side of the transducer cannot be eliminated, or a transducer with a significantly longer length must be installed (in particular, when the product is 2 times wider, the transducer must be at least 10 times the minimum width of the product), which limits the permissible range of changes in the transverse dimensions of the con trolled items.

Для устранения этого в способе вихретокового контроля линейнопротяженных изделий, при котором преобразователь в виде вытянутой рамки возбуждают переменным током, компенсируют его выходной сигнал в начальной точке измерения, устанавливают преобразователь по касательной к контролируемой поверхности с расположением большей из сторон перпендикулярно продольной оси изделия и измеряют параметр выходного сигнала, по которому судят о контролируемом параметре изделия, меньшую сторону преобразователя располагают от изделия на расстоянии Х, отвечающем условию Х ≥0,5b, где b - длина меньшей стороны преобразователя. To eliminate this, in the method of eddy current control of linearly extended products, in which the transducer in the form of an elongated frame is excited with alternating current, its output signal is compensated at the initial measurement point, the transducer is installed tangentially to the surface to be monitored with the largest of the sides perpendicular to the longitudinal axis of the product, and the output parameter is measured the signal by which the controlled parameter of the product is judged, the smaller side of the transducer is located at a distance X from the product corresponding to condition X ≥0.5b, where b is the length of the smaller side of the transducer.

При малых поперечных размерах контролируемого изделия для получения наибольшего эффекта, кроме того, берут преобразователь с длиной меньшей стороны b ≅2B, где В - поперечный размер контролируемого изделия, в качестве начальной точки измерения, в которую компенсируют выходной сигнал преобразователя, берут точку пересечения лучей, линеаризующих годографы поперечного размера изделия, а в качестве параметра выходного сигнала измеряют его фазу. For small transverse dimensions of the controlled product to obtain the greatest effect, in addition, take the transducer with the length of the smaller side b ≅ 2B, where B is the transverse size of the controlled product, as the initial measurement point at which the output signal of the converter is compensated, take the intersection point of the rays, linearizing hodographs of the transverse size of the product, and as a parameter of the output signal, its phase is measured.

В вихретоковом преобразователе, содержащем каркас, на цилиндрической поверхности которого расположена вытянутая электропроводящая рамка, большая сторона рамки расположена на части этой поверхности перпендикулярно ее оси, причем высота Y сегмента в основании цилиндрической поверхности, на которой расположена рамка, и длина b меньшей стороны рамки связаны соотношением Y ≥0,5b. In an eddy current transducer containing a frame, on whose cylindrical surface an elongated electrically conductive frame is located, the large side of the frame is located on a part of this surface perpendicular to its axis, the height Y of the segment at the base of the cylindrical surface on which the frame is located and the length b of the smaller side of the frame is related by the relation Y ≥0.5b.

Конструкция преобразователя, реализующего представляемый способ, благодаря дугообразной форме рамки, позволяет контролировать не только плоские изделия, но и изделия с криволинейной поверхностью, причем каркас выполнен с основанием цилиндрической поверхности в виде сегмента высотой Y ≥0,5b, где b - длина меньшей стороны рамки, что позволяет выдержать расстояние от изделия в соответствии с предлагаемым способом. Due to the arcuate shape of the frame, the design of the converter that implements the presented method allows controlling not only flat products, but also products with a curved surface, and the frame is made with the base of the cylindrical surface in the form of a segment of height Y ≥0.5b, where b is the length of the smaller side of the frame that allows you to withstand the distance from the product in accordance with the proposed method.

На фиг. 1 показана структурная схема включения преобразователя; на фиг. 2 - взаимное расположение преобразователя и изделия при использовании преобразователя в виде вытянутой плоской рамки; на фиг. 3 - то же, при использовании преобразователя в виде дугообразной рамки (а - плоское изделие, б - изделие с криволинейной поверхностью, в - изделие с малым поперечным размером B); на фиг. 4 - предлагаемая конструкция вихретокового преобразователя (изометрия). In FIG. 1 shows a block diagram of a converter operation; in FIG. 2 - the relative position of the transducer and the product when using the transducer in the form of an elongated flat frame; in FIG. 3 - the same, when using a converter in the form of an arcuate frame (a - a flat product, b - a product with a curved surface, c - a product with a small transverse size B); in FIG. 4 - the proposed design of the eddy current transducer (isometry).

Преобразователь 1 в виде вытянутой электропроводящей рамки (плоской, как на фиг. 2, или дугообразной, как на фиг. 3) возбуждают переменным током от источника 2 питания, компенсируют компенсатором 3 выходной сигнал преобразователя в начальной точке измерения и устанавливают на поверхность изделия 4 по касательной к ней, причем большую сторону 5 располагают перпендикулярно продольной оси изделия, а меньшую 6 - на расстоянии Х от изделия 4. При этом Х должно быть не менее половины ширины b преобразователя. The transducer 1 in the form of an elongated electrically conductive frame (flat, as in Fig. 2, or arched, as in Fig. 3) is excited with alternating current from the power source 2, compensate the output signal of the transducer at the initial measurement point with compensator 3, and is mounted on the surface of the product 4 tangent to it, with the greater side 5 being perpendicular to the longitudinal axis of the product, and the smaller 6 at a distance X from the product 4. Moreover, X should be at least half the width b of the transducer.

При контроле изделий с малым поперечным размером в качестве начальной точки измерения, в которую компенсируют выходной сигнал преобразователя, берут точку пересечения лучей, линеаризующих годографы измерения поперечного размера. Для этого берут образцы с различной удельной электрической проводимостью (σ) и как минимум с тремя поперечными размерами В для каждого значения σ, поочередно устанавливают преобразователь на образцы и вращением ручек потенциометров 7 (R1) и 8 (R2) добиваются того, чтобы значение фазы выходного сигнала преобразователя было неизменным при изменяющемся поперечном размере изделия для каждого из трех значений удельной электрической проводимости образцов. When checking products with a small transverse size, the point of intersection of the rays linearizing the travel time curves of the measurement of the transverse size is taken as the starting point of measurement at which the converter output signal is compensated. To do this, take samples with different electrical conductivity (σ) and with at least three transverse dimensions B for each value of σ, alternately install the transducer on the samples and rotate the potentiometers 7 (R1) and 8 (R2) to ensure that the output phase value the signal of the converter was unchanged with a changing transverse size of the product for each of the three values of the specific electrical conductivity of the samples.

При скомпенсированном компенсатором 3 выходном сигнале преобразователя 1 измеряют фазометром 9 фазу выходного сигнала при установке преобразователя на контролируемое изделие 4. В зависимости от вида контролируемого параметра, а также от алгоритма обработки сигнала можно измерять как фазу, так и амплитуду выходного сигнала. With the output signal of the converter 1 compensated by the compensator 3, the phase of the output signal is measured with a phase meter 9 when the converter is installed on the product under test 4. Depending on the type of the controlled parameter, as well as on the signal processing algorithm, both the phase and the amplitude of the output signal can be measured.

Если с использованием плоского преобразователя возможен контроль изделий с плоской (с поперечным размерами как больше, так и меньше длины преобразователя) и с криволинейной поверхностью (с поперечными размерами меньше длины преобразователя), то приведенная ниже конструкция вихретокового преобразователя позволяет контролировать предложенным способом изделия как с плоской, так и с криволинейной поверхностью в широком диапазоне изменения поперечного размера изделий. If using a flat transducer it is possible to control products with a flat (with transverse dimensions both greater and less than the length of the transducer) and with a curved surface (with transverse dimensions less than the length of the transducer), then the design of the eddy current transducer below allows you to control the proposed method of the product as with a flat , and with a curved surface in a wide range of changes in the transverse size of the products.

Вихретоковый преобразователь (фиг. 4) содержит каркас 10, на цилиндрической поверхности которого расположена электропроводящая рамка, большая сторона 5 которой перпендикулярна оси цилиндрической поверхности каркаса 10, а меньшая сторона 6 расположена вдоль образующей. Основание 11 цилиндрической поверхности каркаса 10 выполнено в виде сегмента. Высота сегмента 11, соответствующего части цилиндрической поверхности, на которой расположена дугообразная рамка 5-6 преобразователя, связана с меньшей стороной длины b соотношением: Y≥0,5b. Это соотношение (фиг. 3) позволяет установить меньшую сторону 6 рамки на требуемом расстоянии Х от изделия 4. The eddy current transducer (Fig. 4) contains a frame 10, on the cylindrical surface of which an electrically conductive frame is located, the larger side 5 of which is perpendicular to the axis of the cylindrical surface of the frame 10, and the smaller side 6 is located along the generatrix. The base 11 of the cylindrical surface of the frame 10 is made in the form of a segment. The height of the segment 11 corresponding to the part of the cylindrical surface on which the arcuate frame 5-6 of the transducer is located is connected with the smaller side of the length b by the ratio: Y≥0.5b. This ratio (Fig. 3) allows you to set the smaller side 6 of the frame at the required distance X from the product 4.

С помощью предложенного преобразователя была проведена, в частности, проверка качества сварного соединения труб диаметром 18 и 76 мм. Был взят преобразователь с шириной b=8 мм, высотой сегмента Y=30 мм, преобразователь питался от источника тока с частотой f=10 кГц. Using the proposed converter, in particular, a quality check of the welded joint of pipes with a diameter of 18 and 76 mm was carried out. A transducer with a width of b = 8 mm, a segment height of Y = 30 mm was taken, the converter was powered by a current source with a frequency of f = 10 kHz.

Сравнение результатов контроля по предложенному способу и анализ шлифов сварного соединения показал высокую точность способа. Comparison of the control results of the proposed method and the analysis of sections of the welded joint showed high accuracy of the method.

При контроле плоских изделий в виде пластины ширины B=7,5 мм плоским преобразователем размером 62 х 8,5 мм смещение преобразователя в пределах до 45 мм практически не приводит к изменениям амплитуды и фазы выходного сигнала преобразователя, что позволяет осуществлять контроль изделий ширины до 54 мм. Для тех же преобразователя и изделия допустимые смещения по известному способу, как следует из условия L/B ≥5 /2/, составляют 5 мм, что позволяет осуществлять контроль изделий шириной не более 12 мм. When monitoring flat products in the form of a plate of width B = 7.5 mm with a flat converter measuring 62 x 8.5 mm, displacement of the converter within 45 mm practically does not lead to changes in the amplitude and phase of the output signal of the converter, which allows monitoring products with a width of up to 54 mm For the same converter and product, the permissible displacements according to the known method, as follows from the condition L / B ≥5 / 2 /, are 5 mm, which allows monitoring products with a width of not more than 12 mm.

Claims

1. A method of eddy-current control of linearly extended products, in which the transducer in the form of an elongated frame is excited with alternating current, compensate for its output signal at the starting point of measurement, install the transducer tangentially to the surface being monitored with the larger side of the frame perpendicular to the longitudinal axis of the product, and measure the output parameter the signal by which the controlled parameter of the product is judged, characterized in that the smaller side of the transducer frame is positioned from the product on The distance X, corresponding to the condition X≥0,5 b, where b - length at the transmitter side frame.

2. The method according to p. 1, characterized in that the compensation is carried out on samples with different electrical conductivity, changing the resistance value until the phase of the signal is independent of the transverse size of the sample, and the length b of the smaller side of the transducer frame is selected from the condition b≅2B, where B - the transverse size of the controlled product.

3. Eddy current transducer for eddy current control of linearly extended products, containing a frame, on the cylindrical surface of which is an elongated electrically conductive frame, characterized in that the large side of the frame is located on a part of this surface perpendicular to its axis, and the height высота of the segment at the base of the cylindrical surface, which the frame is located and the length of the smaller side of the frame are related by the relation ϒ ≥ 0.5b.