RU2073232C1

RU2073232C1 - Eddy current defectoscope and method for it tuning

Info

Publication number: RU2073232C1
Application number: RU93006589A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Митюрин
Original assignee: Владимир Сергеевич Митюрин
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1997-02-10

Abstract

FIELD: nondestructive testing. SUBSTANCE: method includes eddy current exciting in flat surface of nonmagnetic electroconductive sample and selective suppression effect determining by holograph plotting. When variable resistor 3 resistivity value is diminishing selective suppression holograph cross-secting point with reactive resistivity axis at complex plate of eddy current resistivity converting moves down, but it moves up if resistor 3 resistivity value is increasing. Selective suppression holograph superposition to clearance influence one corresponds to clearance action tuning away, it operation is realizing by induction winding 5 variating. Defectoscope oscillation circuit frequency variation gives more careful clearance action tuning away. EFFECT: some new variety of material and working pieces indestructible testing. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может использоваться для выявления дефектов типа "нарушения сплошности" в электропроводящих немагнитных изделиях. The invention relates to non-destructive testing and can be used to detect defects of the type of "discontinuity" in electrically conductive non-magnetic products.

Известен двухконтурный автогенераторный дефектоскоп, к управляющему электроду (сетке, базе) активного элемента автогенератора которого подключены одними концами комплексные сопротивления Z₂ и Z₃, подключенные другими концами каждое к катоду (эмиттеру) и аноду (коллектору) соответственно активного элемента автогенератора, к которым также подключено одним и другим концами соответственно комплексное сопротивление Z₁, причем комплексные сопротивления Z₂ и Z₃ образуются каждое параллельными колебательными контурами, катушка индуктивности колебательного контура, образующего комплексное сопротивление Z₃, является вихретоковым преобразователем, комплексное сопротивление Z₁ образовано емкостью.A two-circuit self-generating flaw detector is known, to the control electrode (grid, base) of the active element of the auto-generator of which the complex resistances Z ₂ and Z ₃ are connected at one end, each connected at the other ends to the cathode (emitter) and anode (collector) of the active generator, respectively, to which also connected at one and the other ends, respectively, is the complex resistance Z ₁ , and the complex resistances Z ₂ and Z ₃ are each formed by parallel oscillatory circuits, the inductor and the oscillatory circuit forming the complex resistance Z ₃ is an eddy current transducer, the complex resistance Z _{1 is} formed by a capacitance.

Дефектоскоп применяется для выявления поверхностных дефектов типа "нарушения сплошности" с отстройкой от влияния зазора в электропроводящих немагнитных и магнитных изделиях [1]
Недостатком дефектоскопа является его сложность.A flaw detector is used to detect surface defects of the type of "discontinuity" with a detuning from the influence of the gap in electrically conductive non-magnetic and magnetic products [1]
The disadvantage of a flaw detector is its complexity.

Известен способ настройки двухконтурного автогенераторного дефектоскопа, заключающийся в том, что элементы колебательных контуров регулируют таким образом, что собственная частота контура преобразователя устанавливается ниже собственной частоты второго контура. При этом при установке датчика на металл происходит сближение настроек обоих контуров за счет повышения собственной частоты контура датчика, в результате чего коэффициент обратной связи возрастает, одновременно уменьшается добротность контура датчика, что приводит к уменьшению коэффициента обратной связи, в результате чего коэффициент обратной связи не меняется, что соответствует отстройке от влияния зазора. There is a method of tuning a dual-circuit automatic flaw detector, which consists in the fact that the elements of the oscillatory circuits are controlled in such a way that the natural frequency of the converter circuit is set below the natural frequency of the second circuit. In this case, when the sensor is installed on the metal, the settings of both circuits come closer due to an increase in the natural frequency of the sensor circuit, as a result of which the feedback coefficient increases, while the quality factor of the sensor circuit decreases, which leads to a decrease in the feedback coefficient, as a result of which the feedback coefficient does not change , which corresponds to the offset from the influence of the gap.

Недостатком способа также является его сложность. The disadvantage of this method is its complexity.

Наиболее близким к изобретению является вихретоковый дефектоскоп, состоящий из последовательно соединенных автогенератора, параллельный колебательный контур которого образован вихретоковым преобразователем и конденсатором, детектора и индикатора [2]
Недостатком дефектоскопа является отсутствие отстройки от влияния зазора.Closest to the invention is an eddy current flaw detector, consisting of a series-connected oscillator, a parallel oscillatory circuit of which is formed by an eddy current transducer and capacitor, detector and indicator [2]
The disadvantage of the flaw detector is the absence of detuning from the influence of the gap.

Наиболее близким к изобретению является также способ настройки вихретокового дефектоскопа, заключающийся в том, что регулированием напряжения питания автогенератора устанавливают его в режим автоколебаний, вихретоковый преобразователь устанавливают рабочим торцом на бездефектный участок образца с дефектом, регулированием напряжения питания автогенератора устанавливают его в режим, достаточно далекий от срыва автоколебаний, сканируют вихретоковый преобразователь по образцу с дефектом и по показаниям индикатора проверяют выявление дефектоскопом дефекта. Closest to the invention is also a method of tuning an eddy current flaw detector, which consists in the fact that by regulating the supply voltage of the oscillator, set it to self-oscillation mode, the eddy current transducer is installed by the working end on a defect-free portion of the sample with a defect, and by regulating the supply voltage of the oscillator, it is set to a mode far enough from failure of self-oscillations, scan the eddy current transducer according to the sample with a defect and, according to the indications of the indicator, check if e flaw defect.

Недостатком способа является отсутствие отстройки от влияния зазора. The disadvantage of this method is the absence of detuning from the influence of the gap.

Задачей изобретения является повышение надежности выявления дефектов типа "нарушения сплошности" в электропроводящих немагнитных магнитных изделиях путем отстройки от влияния зазора. The objective of the invention is to increase the reliability of detecting defects of the type of "discontinuity" in conductive non-magnetic magnetic products by detuning from the influence of the gap.

Поставленная задача достигается тем, что в вихретоковый дефектоскоп, состоящий из последовательно соединенных автогенератора, параллельный колебательный контур которого образован вихретоковым преобразователем и конденсатором, детектора и индикатора добавлены переменный резистор и катушка индуктивности, причем первая ветвь параллельного колебательного контура образована параллельно соединенными вихретоковым преобразователем и переменным резистором, последовательно к которым подключен конденсатор, а вторая ветвь состоит из катушки индуктивности. The problem is achieved in that a eddy current flaw detector consisting of a series-connected oscillator, a parallel oscillatory circuit of which is formed by an eddy current transducer and capacitor, a detector and an indicator are added with a variable resistor and an inductor, and the first branch of a parallel oscillatory circuit is formed by parallel connected eddy current transducer and a variable resistor , in series to which a capacitor is connected, and the second branch consists of a coil inductance shafts.

Поставленная задача достигается также тем, что регулированием переменного резистора отстраиваются от влияния зазора между рабочим торцом вихретокового преобразователя и поверхностью контролируемого изделия. The task is also achieved by the fact that by adjusting the variable resistor, they are detached from the influence of the gap between the working end of the eddy current transducer and the surface of the controlled product.

Сопоставительный анализ с прототипом позволил установить, что данный дефектоскоп имеет новые элементы: переменный резистор и катушку индуктивности и их связи с остальными элементами схемы. Заявляемый способ настройки вихретокового дефектоскопа базируется на новых теоретических зависимостях. Comparative analysis with the prototype made it possible to establish that this flaw detector has new elements: a variable resistor and an inductor and their connection with other elements of the circuit. The inventive method of tuning an eddy current flaw detector is based on new theoretical dependencies.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что новая совокупность признаков, введенные связи и новые теоретические зависимости позволили получить новое техническое свойство: отстроиться от влияния зазора при выявлении дефектов типа "нарушения сплошности" в электропроводящих немагнитных изделиях. Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that a new set of features, introduced connections and new theoretical dependencies made it possible to obtain a new technical property: to detach from the influence of the gap when detecting defects such as "discontinuity" in electrically conductive non-magnetic products.

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого дефектоскопа; на фиг. 2 структурная схема дефектоскопа с упрощенным параллельным колебательным контуром, поясняющая принцип отстройки от влияния зазора; на фиг. 3 - векторная диаграмма сопротивлений последовательно соединенных вихретокового преобразователя и конденсатора, поясняющая принцип отстройки от влияния зазора. In FIG. 1 shows a structural diagram of the inventive flaw detector; in FIG. 2 is a structural diagram of a flaw detector with a simplified parallel oscillatory circuit, explaining the principle of detuning from the influence of the gap; in FIG. 3 is a vector diagram of the resistances of a series-connected eddy current transducer and capacitor, explaining the principle of detuning from the influence of the gap.

Дефектоскоп содержит последовательно соединенные автогенератор 1, амплитудный детектор 6 и индикатор 7, причем первая ветвь параллельно колебательного контура автогенератора 1 образована параллельно соединенными вихретоковым преобразователем 2 и переменным резистором 3, последовательно к которым подключен конденсатор 4, а вторая ветвь состоит из катушки индуктивности 5. Значение индуктивности катушки индуктивности 5 является минимальным, при котором автогенератор генерирует колебания, что соответствует максимальной чувствительности автогенератора к изменению комплексного сопротивления колебательного контура, значение индуктивности вихретокового преобразователя 2 при одной и той же рабочей частоте может быть выбрано в широких пределах. Например, на частоте 5 МГц индуктивность вихретокового преобразователя 2 может находиться в пределах 1-30 мкГ. В частности использование этого факта может реализовать такую электрическую схему дефектоскопа, в которой один и тот же вихретоковый преобразователь поочередно подключается к разным параллельным колебательным контурам, имеющим разные резонансные частоты, что позволяет осуществлять вихретоковый контроль с отстройкой от зазора поочередно на разных рабочих частотах, например, 1 и 5 МГц. Значение емкости конденсатора 4 соответствует необходимой резонансной частоте параллельного колебательного контура. Значение сопротивления переменного резистора 3, соответствующее отстройке от зазора, в зависимости от параметров контура и значения резонансной частоты может находиться в широких пределах. Например, при использовании одного и того же вихретокового преобразователя, индуктивность которого равна, примерно, 30 мкГ на рабочих частотах 1 и 5 МГц данные значения равны соответственно, примерно, 100 Ом и 500 Ом. The flaw detector contains a serially connected oscillator 1, an amplitude detector 6 and an indicator 7, and the first branch parallel to the oscillatory circuit of the oscillator 1 is formed by parallel connected eddy current transducer 2 and a variable resistor 3, in series with which a capacitor 4 is connected, and the second branch consists of an inductor 5. Value the inductance of the inductor 5 is the minimum at which the oscillator generates oscillations, which corresponds to the maximum sensitivity oscillator to a change in the complex resistance of the oscillatory circuit, the value of the inductance of the eddy current transducer 2 at the same operating frequency can be chosen over a wide range. For example, at a frequency of 5 MHz, the inductance of the eddy current transducer 2 can be in the range of 1-30 μG. In particular, the use of this fact can realize such an electrical circuit of a flaw detector in which the same eddy current transducer is alternately connected to different parallel oscillatory circuits having different resonant frequencies, which allows eddy current control to be detuned from the gap in turn at different operating frequencies, for example, 1 and 5 MHz. The capacitance value of the capacitor 4 corresponds to the required resonant frequency of the parallel oscillatory circuit. The resistance value of the variable resistor 3, corresponding to the offset from the gap, depending on the parameters of the circuit and the value of the resonant frequency can be within wide limits. For example, when using the same eddy current transducer, the inductance of which is approximately 30 μG at the operating frequencies of 1 and 5 MHz, these values are equal to approximately 100 Ohm and 500 Ohm, respectively.

Дефектоскоп работает следующим образом. Flaw detector works as follows.

Автогенератор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение. Значение сопротивления переменного резистора 3 устанавливают достаточно малым, примерно немного больше того уровня, при котором начинается заметное уменьшение чувствительности вихретокового преобразователя 2. The oscillator 1 generates a sinusoidal voltage. The resistance value of the variable resistor 3 is set sufficiently small, approximately slightly more than the level at which a noticeable decrease in the sensitivity of the eddy current transducer 2 begins.

Вихретоковый преобразователь 2 размещают рабочим торцом на бездефектном участке образца. Показания индикатора дефектоскопа при этом существенно уменьшается. Изменяя периодически зазор между рабочим торцом вихретокового преобразователя 2 и поверхностью образца, увеличивают значение сопротивления переменного резистора 3. The eddy current transducer 2 is placed with a working end on a defect-free portion of the sample. The readings of the flaw detector indicator are substantially reduced. Changing periodically the gap between the working end of the eddy current transducer 2 and the surface of the sample, increase the resistance value of the variable resistor 3.

При достаточно большом значении сопротивления этого резистора при уменьшении зазора между рабочим торцом вихретокового преобразователя 2 и поверхностью образца показания индикатора дефектоскопа сначала уменьшаются, а потом увеличиваются. Уменьшением значения сопротивления переменного резистора 3 устанавливают такое его значение, при котором при уменьшении зазора до нуля между рабочим торцом вихретокового преобразователя 2 и поверхностью образца возрастание показаний индикатора исчезает и остается только их уменьшение. Этот режим контроля соответствует отстройке от влияния зазора. С помощью диэлектрических прокладок проверяется отстройка от зазора. После этого при сканировании вихретокового преобразователя 2 по участку образца, содержащему трещину, проверяется выявление трещины дефектоскопом. With a sufficiently large value of the resistance of this resistor with a decrease in the gap between the working end of the eddy current transducer 2 and the surface of the sample, the readings of the flaw detector indicator first decrease and then increase. By reducing the resistance value of the variable resistor 3, set its value at which, when the gap is reduced to zero between the working end of the eddy current transducer 2 and the sample surface, the increase in the indicator readings disappears and only their decrease remains. This control mode corresponds to the offset from the influence of the gap. With the help of dielectric gaskets, the alignment from the gap is checked. After that, when scanning the eddy current transducer 2 over the portion of the sample containing the crack, the crack detection is checked by a flaw detector.

Были проведены испытания нескольких вариантов макетов дефектоскопов. Автогенераторы всех макетов собраны на полевых транзисторах КП302В и КП103М. Конструктивные и электрические параметры колебательного контура первого варианта макета дефектоскопа имеют следующие параметры. Вихретоковый преобразователь 2 намотан на ферритовом сердечнике марки М100, диаметром 1,2 мм, проводом, диаметром 0,07 мм, обмотка имеет примерно 20 витков. Индуктивность обмотки вихретокового преобразователя 1,4 мкГ. Катушка индуктивности 5 намотана также на ферритовом сердечнике марки М100, диаметром 1,2 мм, проводом, диаметром 0,3 мм, обмотка имеет примерно 20-30 витков. Емкость конденсатора 4 равна 270 пФ. Значение резистора 3, соответствующее отстройке от влияния зазора на титановых сплавах, равно примерно 560 Ом. Резонансная частота контура 5 МГц. Several versions of flaw detector models were tested. Auto-generators of all models are assembled on field-effect transistors KP302V and KP103M. The structural and electrical parameters of the oscillatory circuit of the first version of the flaw detector layout have the following parameters. The eddy current transducer 2 is wound on a M100 brand ferrite core, 1.2 mm in diameter, with a wire, 0.07 mm in diameter, the winding has approximately 20 turns. The inductance of the winding of the eddy current transducer is 1.4 μG. An inductor 5 is also wound on a M100 brand ferrite core, 1.2 mm in diameter, with a wire, 0.3 mm in diameter, the winding has approximately 20-30 turns. The capacitance of capacitor 4 is 270 pF. The value of the resistor 3, corresponding to the offset from the influence of the gap on titanium alloys, is approximately 560 Ohms. The resonant frequency of the circuit is 5 MHz.

Варианты остальных макетов дефектоскопов содержали один и тот же вихретоковый преобразователь 2, индуктивность обмотки которого составляла, примерно, 20-30 мкГ, а электрические параметры остальных элементов колебательных контуров макетов дефектоскопов были отрегулированы таким образом, что резонансные частоты колебательных контуров этих макетов, охватывали диапазон 0,5-15 МГц. Variants of the remaining flaw detector models contained the same eddy-current transducer 2, the winding inductance of which was approximately 20-30 μG, and the electrical parameters of the remaining elements of the oscillatory circuits of the flaw detector models were adjusted so that the resonant frequencies of the oscillatory circuits of these models covered the range 0 , 5-15 MHz.

Результаты испытаний следующие. The test results are as follows.

Диапазон отстройки от влияния зазора уменьшается с увеличением частоты. Значения диапазонов отстройки от зазора на исследуемых частотах приведены в табл. 1. The offset range from the influence of the gap decreases with increasing frequency. The values of the ranges of detuning from the gap at the studied frequencies are given in table. one.

Проверялась чувствительность дефектоскопа к изменению электропроводности и отстройка от зазора на стандартных образцах удельной электрической проводимости на рабочей частоте 5 МГц. The sensitivity of the flaw detector to changes in electrical conductivity and the detuning from the gap on standard samples of specific electrical conductivity at an operating frequency of 5 MHz were tested.

Результаты испытаний приведены в табл. 2. The test results are given in table. 2.

На титановых образцах с трещинами дефектоскоп выявил с отстройкой от зазора все трещины глубиной от 20 мкм и больше. On titanium specimens with cracks, the flaw detector revealed with detuning from the gap all cracks with a depth of 20 μm or more.

Установлено также, что диапазон по электропроводности контролируемых дефектоскопом металлов и их сплавов включает в себя титановые и алюминиевые сплавы. При контроле алюминиевых сплавов отстройка от влияния зазора осуществляется при больших значениях сопротивления переменного резистора 3, чем при контроле титановых сплавов. It was also established that the range of electrical conductivity of metals and their alloys controlled by a flaw detector includes titanium and aluminum alloys. When controlling aluminum alloys, detuning from the influence of the gap is carried out at higher values of the resistance of the variable resistor 3 than when controlling titanium alloys.

Принцип отстройки от влияния зазора заявляемым дефектоскопом заключается в следующем. Обозначим: комплексное сопротивление вихретокового преобразователя 2-Z₁, равное R₁+jωL₁, емкость конденсатора 4 с, индуктивность катушки индуктивности 5 L₂, сопротивление переменного резистора 3 R₂. Для наглядности проанализируем сначала схему дефектоскопа с упрощенным параллельным колебательным контуром, приведенную на фиг. 2.The principle of detuning from the influence of the gap of the claimed flaw detector is as follows. Denote: the complex resistance of the eddy current transducer 2-Z ₁ equal to R ₁ + jωL ₁ , the capacitance of 4 s, the inductance of the inductor 5 L ₂ , the resistance of the variable resistor 3 R ₂ . For clarity, we first analyze the flaw detector circuit with a simplified parallel oscillatory circuit shown in FIG. 2.

Комплексное сопротивление колебательного контура будет определяться формулами

При резонансе будет соблюдаться равенство

При этом комплексное сопротивление контура является эквивалентным и будет иметь вид

Модуль эквивалентного сопротивления будет определяться формулой

Напряжение U на выходе автогенератора определяется формулой
U=Z_э•I,
где I ток, протекающий через колебательный контур.The complex resistance of the oscillating circuit will be determined by the formulas

At resonance equality will be observed

In this case, the complex resistance of the circuit is equivalent and will have the form

The modulus of equivalent resistance will be determined by the formula

The voltage U at the output of the oscillator is determined by the formula
U = Z _e • I,
where I is the current flowing through the oscillating circuit.

При этом U и I являются сложными функциями. Moreover, U and I are complex functions.

Однако на нагрузочных характеристиках автогенератора в режиме, не очень близком к срыву колебаний, ток почти не зависит, а напряжение почти линейно зависит от Z_э [3]
При этом, если при влиянии зазора на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя дробь

из формулы (2) меняться не будет, то модуль эквивалентного сопротивления контура Z_э соответственно формуле (1) также меняться не будет, что равнозначно отстройке от влияния зазора.However, on the load characteristics of the oscillator in a mode that is not very close to the stall, the current is almost independent, and the voltage almost linearly depends on Z _e [3]
Moreover, if, when the gap affects the complex resistance of the eddy current transducer, the fraction

from formula (2) will not change, then the modulus of the equivalent resistance of the circuit Z _e according to formula (1) will also not change, which is equivalent to the detuning from the influence of the gap.

При увеличении зазора соответственно годографу вносимых сопротивлений вихретокового преобразователя, расположенного над электропроводящим немагнитным полупространством [4] активная составляющая R₁ комплексного сопротивления вихретокового преобразователя уменьшается, а индуктивная составляющая ωL₁ увеличивается. По условию

. Следовательно, при увеличении зазора числитель и знаменатель дроби

по абсолютной величине будут одновременно уменьшаться. Найдем условие отстройки от зазора. Пусть при увеличении зазора индуктивность L_i увеличится на приращение ΔL₁, а сопротивление R₁ уменьшится на приращение ΔR₁. Формула (2) при этом примет вид

Выразим данную формулу через относительные приращения числителя и знаменателя дроби

Равенство

при влиянии зазора будет соблюдаться при выполнении условия

или

Из годографа вносимого или комплексного сопротивления вихретокового преобразователя следует, что приращение ωΔL₁ можно выразить через приращение ΔR₁:ωΔL₁=tgα(-ΔR₁),, где α угол между касательной, проведенной к годографу комплексного сопротивления вихретокового преобразователя при влиянии зазора в рабочей точке и положительным направлением оси активной составляющей комплексного сопротивления вихретокового преобразователя (фиг. 3).With an increase in the gap according to the hodograph of the introduced resistances of the eddy current transducer located above the electrically conductive non-magnetic half-space [4], the active component R _{1 of the} complex resistance of the eddy current transducer decreases, and the inductive component ωL ₁ increases. By condition

. Therefore, as the gap increases, the numerator and denominator of the fraction

in absolute value will simultaneously decrease. Find the condition for the detuning from the gap. Let as the gap increases, the inductance L _i will increase by the increment ΔL ₁ , and the resistance R ₁ will decrease by the increment ΔR ₁ . Formula (2) in this case takes the form

We express this formula in terms of the relative increments of the numerator and denominator of the fraction

Equality

under the influence of the gap will be observed when the condition

or

It follows from the hodograph of the introduced or complex resistance of the eddy current transducer that the increment ωΔL ₁ can be expressed in terms of the increment ΔR ₁ : ωΔL ₁ = tgα (-ΔR ₁ ), where α is the angle between the tangent drawn to the travel time curve of the complex resistance of the eddy current transducer under the influence of the gap in the working point and the positive direction of the axis of the active component of the complex resistance of the eddy current transducer (Fig. 3).

При этом tgα < 0.. Moreover, tgα <0 ..

В соответствии с этим уравнение (3) примет вид

или

Это уравнение является условием отстройки от влияния зазора.In accordance with this, equation (3) takes the form

or

This equation is a condition for detuning from the influence of the gap.

При этом при влиянии зазора tgα < 0,, следовательно,

.Moreover, under the influence of the gap, tanα <0, therefore,

.

Отстройке от зазора соответствует определенное значение отношения

(т.к. величины ωL₁ и R₁ прямо пропорциональны изменению частоты ω). При этом при резонансе имеют место следующие зависимости:

Из данного уравнения следует, что режим отстройки от зазора устанавливается не регулированием емкости с, а регулированием индуктивности L₂.The offset from the gap corresponds to a certain value of the relationship

(since the quantities ωL ₁ and R _{1 are} directly proportional to the change in the frequency ω). In this case, the following dependences take place at resonance:

From this equation it follows that the mode of detuning from the gap is set not by regulating the capacitance c, but by regulating the inductance L ₂ .

Принцип отстройки поясняется векторной диаграммой сопротивлений последовательно соединенных вихретокового преобразователя 2 и конденсатора 4, приведенной на фиг. 3. The detuning principle is illustrated by the vector diagram of the resistances of the series-connected eddy current transducer 2 and capacitor 4 shown in FIG. 3.

На диаграмме изображен годограф комплексного сопротивления вихретокового преобразователя, расположенного над проводящим полупространством при влиянии обобщенного параметра контроля β и зазора h. The diagram shows the hodograph of the complex resistance of the eddy current transducer located above the conducting half-space under the influence of the generalized control parameter β and the gap h.

Начало координат комплексной плоскости сопротивлений, на который расположен годограф, с увеличением индуктивности L₂ смещается по оси индуктивных сопротивлений вверх. При этом вектор, соединяющий начало координат с рабочей точкой, т. е. вектор комплексного сопротивления последовательно соединенных вихретокового преобразователя 2 и конденсатора 4, равный

соответственно условию (4) является годографом селективного подавления, по которому отсутствует чувствительность колебательного контура по эквивалентному сопротивлению к изменению комплексного сопротивления вихретокового преобразователя 2. Совмещение этого годографа с годографом влияния зазора соответствует отстройке от влияния зазора.The coordinate origin of the complex plane of resistance, on which the hodograph is located, with an increase in inductance L ₂ is shifted upward along the axis of inductive resistances. In this case, the vector connecting the origin with the operating point, i.e., the vector of the complex resistance of the series-connected eddy current transducer 2 and capacitor 4, is equal to

according to condition (4), it is a hodograph of selective suppression, according to which there is no sensitivity of the oscillatory circuit with respect to equivalent resistance to a change in the complex resistance of the eddy current transducer 2. Combining this hodograph with the hodograph of the influence of the gap corresponds to the offset from the influence of the gap.

На степень отстройки от влияния зазора оказывает влияние изменения резонансной частоты при изменении индуктивности L₁ вихретокового преобразователя 2.The degree of detuning from the influence of the gap is affected by changes in the resonant frequency when the inductance L _{1 of the} eddy current transducer 2 changes.

Оценим влияние изменения резонансной частоты на отстройку от зазора. Резонансная частота контура соответственно уравнению 1 определяется формулой

При этом предполагается, что в уравнении (4) L₁ и R₁ являются постоянными величинами, а изменяется только ω.Let us evaluate the effect of changes in the resonance frequency on the detuning from the gap. The resonant frequency of the circuit according to equation 1 is determined by the formula

It is assumed that in equation (4), L ₁ and R ₁ are constant values, and only ω changes.

Поэтому при изменении частоты от влияния зазора уравнение (4) примет вид

Дальнейшую оценку проведем на конкретном примере.Therefore, when the frequency changes from the influence of the gap, equation (4) takes the form

We will carry out a further assessment using a specific example.

Пусть ΔL₁=0,1 L₁ и L₁=L₂.Let ΔL ₁ = 0.1 L ₁ and L ₁ = L ₂ .

Тогда имеем

Если же ΔL₁=0, а L₁=L₂, то имеем

Составляем пропорцию

Откуда

Т. е. можно сказать, что изменение частоты при увеличении на 10% от влияния зазора и равенстве L₁=L₂ увеличивает абсолютное значение tgα, соответствующее нулевой чувствительности колебательного контура на 7% При этом годограф комплексного сопротивления вихретокового преобразователя при влиянии зазора представляет собой не прямую линию, а кривую, близкую к прямой, причем такую, что с увеличением зазора абсолютное значение tgα тоже увеличивается. Т. е. изменение частоты от влияния зазора улучшает отстройку от зазора. Вычислим на сколько увеличивается значение tgα годографа сопротивления вихретокового преобразователя от влияния зазора при увеличении параметра зазора a_п,, равного 2h/R, от 0,1 до 0,2 при значении обобщенного параметра контроля β, равном 30, [4, с.19-20]

Составляем пропорцию
tg104^o 4,01
tg102^o 4,7.Then we have

If ΔL ₁ = 0, and L ₁ = L ₂ , then we have

We make the proportion

Where from

That is, it can be said that a change in frequency with an increase of 10% from the influence of the gap and the equality L ₁ = L ₂ increases the absolute value of tan corresponding to zero sensitivity of the oscillatory circuit by 7%. In this case, the hodograph of the complex resistance of the eddy current transducer under the influence of the gap is not a straight line, but a curve close to a straight line, and such that with an increase in the gap the absolute value of tgα also increases. That is, a change in frequency from the influence of the gap improves the offset from the gap. We calculate how much the tgα value of the hodograph of the resistance of the eddy current transducer increases from the influence of the gap when the gap parameter a _p ,, is equal to 2h / R, from 0.1 to 0.2 when the value of the generalized control parameter β is 30, [4, p. 19 -20]

We make the proportion
tg104 ^o 4.01
tg102 ^o 4.7.

Откуда tg102^o=tg104^o•1,17.From where tg102 ^o = tg104 ^o • 1.17.

Т. е. значение tgα′ при увеличении параметра зазора α_п от 0,1 до 0,2 увеличивается на 17%
Увеличение параметра зазора α_п от 0,1 до 0,2 соответствует, примерно, увеличению индуктивности вихретокового преобразователя на 10% т.е. на столько на сколько и в предыдущем примере: ΔL₁=0,1L₁.
Т. е. можно сделать вывод, что изменение резонансной частоты от влияния зазора в два раза улучшает качество и диапазон отстройки от влияния зазора.That is, the value of tgα ′ with an increase in the gap parameter α _p from 0.1 to 0.2 increases by 17%
An increase in the gap parameter α _p from 0.1 to 0.2 corresponds, approximately, to an increase in the inductance of the eddy current transducer by 10% i.e. as much as in the previous example: ΔL ₁ = 0.1L ₁ .
That is, we can conclude that a change in the resonant frequency from the influence of the gap doubles the quality and range of the detuning from the influence of the gap.

Перейдем теперь к исследованию параллельного колебательного контура заявляемого дефектоскопа, структурная схема которого приведена на фиг. 1. We now turn to the study of the parallel oscillatory circuit of the inventive flaw detector, the structural diagram of which is shown in FIG. one.

Комплексное сопротивление колебательного контура заявляемого дефектоскопа будет определяться уравнениями

При резонансе будет соблюдаться равенство:

Формула эквивалентного сопротивления при этот будет иметь вид

Условие отстройки от влияния зазора, а также формула резонансной частоты, получаемая из уравнения (5), являются громоздкими и не наглядными, поэтому их не приводим.The complex resistance of the oscillatory circuit of the inventive flaw detector will be determined by the equations

At resonance equality will be observed:

The equivalent resistance formula for this will be of the form

The modulus of equivalent resistance will be determined by the formula

The condition for detuning from the influence of the gap, as well as the formula for the resonant frequency obtained from equation (5), are cumbersome and not visual, therefore they are not given.

Основными доказательствами отстройки от влияния зазора заявляемым дефектоскопом являются сопоставление полученных формул контура заявляемого дефектоскопа с формулами упрощенного контура, обосновывающими возможность отстройки от влияния зазора дефектоскопом, содержащим автогенератор с данным контуром, а также проведенные испытания макетов заявляемого дефектоскопа. The main evidence of the detuning from the influence of the gap by the claimed flaw detector is a comparison of the obtained formulas of the contour of the inventive flaw detector with the simplified circuit formulas justifying the possibility of detuning from the influence of the gap by a flaw detector containing an oscillator with this circuit, as well as tests of the models of the inventive flaw detector.

Кроме вышеприведенных заявляемый дефектоскоп имеет следующие свойства. Отстройка от влияния зазора может осуществляться как регулированием конденсатора 4, если в качестве этого конденсатора применить переменный конденсатор. При этом при уменьшении значения сопротивления переменного резистора 3 от достаточно большого значения отстройка от влияния зазора осуществляется соответственно при увеличении значения емкости конденсатора 4. In addition to the above, the inventive flaw detector has the following properties. The offset from the influence of the gap can be carried out as the regulation of the capacitor 4, if you use an alternating capacitor as this capacitor. In this case, when the resistance value of the variable resistor 3 decreases from a sufficiently large value, the detuning from the influence of the gap is carried out accordingly with an increase in the capacitance of the capacitor 4.

При этом отмечено, что чувствительность автогенератора по напряжению к изменению комплексного сопротивления колебательного контура и диапазон отстройки от влияния зазора увеличиваются и при достаточно малом значении сопротивления переменного резистора 3 и достаточно большом значении емкости конденсатора 4 имеют максимальное значение. It was noted that the voltage sensitivity of the oscillator to a change in the complex resistance of the oscillatory circuit and the offset range from the influence of the gap increase and with a sufficiently small value of the resistance of the variable resistor 3 and a sufficiently large value of the capacitor 4 have the maximum value.

Использовать варикапы в качестве переменного конденсатора 4 для отстройки от зазора нельзя, потому что при этом полностью нарушается отстройка от влияния зазора и уменьшается чувствительность, возможно вследствие небольшой добротности варикапов. Использование воздушного конденсатора переменной емкости нерационально вследствие больших габаритов конденсатора. Поэтому наиболее оптимальным для отстройки от влияния зазора является использование переменного резистора 3. It is impossible to use varicaps as a variable capacitor 4 for detuning from the gap, because in this case the detuning from the influence of the gap is completely violated and sensitivity is reduced, possibly due to the low quality factor of the varicaps. The use of an air condenser of variable capacity is irrational due to the large dimensions of the condenser. Therefore, the most optimal for detuning from the influence of the gap is the use of a variable resistor 3.

При уменьшении значения этого резистора точка пересечения годографа селективного подавления с осью реактивных сопротивлений вихретокового преобразователя, расположенного над проводящим немагнитным полупространством, смещается вниз, а при увеличении вверх. With a decrease in the value of this resistor, the point of intersection of the hodograph of selective suppression with the axis of reactance of the eddy current transducer located above the conductive non-magnetic half-space shifts down, and with increasing up.

Вихретоковый дефектоскоп и способ его настройки не сложны, позволяют отстроиться в широких пределах от зазора при выявлении дефектов типа "нарушения сплошности" в электропроводящих немагнитных изделиях, в качестве регулирующего элемента отстройки от зазора имеют малогабаритный переменный резистор и тем самым повышают надежность и достоверность вихретокового контроля. The eddy-current flaw detector and the method of its adjustment are not complicated, they allow you to build up in a wide range from the gap when detecting defects such as "discontinuity" in conductive non-magnetic products, they have a small-sized variable resistor as a regulating element for detuning from the gap, and thereby increase the reliability and reliability of the eddy current control.

Claims

1. Eddy current flaw detector, consisting of a series-connected oscillator, the parallel oscillatory circuit of which contains an eddy current transducer and capacitor, a detector and an indicator, characterized in that a variable resistor and an inductor are introduced into it, the first branch of a parallel oscillatory circuit formed by parallel connected eddy current transducers and a variable resistor, in series with which a capacitor is connected, and the second branch consists of an inductor.

2. The method of adjusting the eddy current flaw detector, which consists in the fact that by adjusting the supply voltage of the oscillator, set it to self-oscillation mode, the eddy current transducer is installed by the working end on the defect-free portion of the sample with a defect, by adjusting the supply voltage of the oscillator, set it to a mode far enough from the breakdown of self-oscillations, scan eddy-current transducer, according to the sample with a defect and according to the indications of the indicator, is checked by a defectoscope with a defect, characterized in that vaniem variable resistor rebuilt from the influence of the clearance between the end face of an eddy current transducer and the sample surface.