RU2079809C1

RU2079809C1 - Parametric superimposed transducer

Info

Publication number: RU2079809C1
Application number: RU94024371A
Authority: RU
Inventors: И.Е. Куров; П.А. Путилов; Г.П. Путилова
Original assignee: Нижегородский государственный педагогический университет
Priority date: 1994-06-29
Filing date: 1994-06-29
Publication date: 1997-05-20

Abstract

FIELD: nondestructive testing of articles. SUBSTANCE: parametric superimposed transducer is designed to measured thickness of walls of tubes from nonmagnetic materials, to register cavities without contact as well as other injuries in internal surface of steel pipes, to carry out preventive operations at thermoelectric plants. Ring cut of constant height is made over entire perimeter of circular ferrite cylinder in center of ring to winding of coil. This cut is superimposed on tested surface so that axis of coil is arranged in parallel to tested surface. Transducer is moved over it perpendicular to axis of coil. Transducer is placed in oscillatory circuit of generator. Presence of flaw in pipe changes inductance and resistance introduced into transducer which in their turn cause changes of frequency and voltage of generator which are recorded. EFFECT: enhanced authenticity of testing. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля изделия, а именно для контроля изменения толщины стенок труб из немагнитных материалов, для бесконтактной регистрации раковин и других повреждений на внутренней поверхности стальных труб с использованием вихревых и может применяться, например, для профилактических работ на ТЭЦ. The invention relates to the field of non-destructive testing of a product, namely to control changes in the wall thickness of pipes made of non-magnetic materials, for contactless recording of shells and other damage on the inner surface of steel pipes using vortex and can be used, for example, for preventive maintenance at a thermal power plant.

Известен прибор для контроля прутков и труб, использующий проходной трансформаторный датчик (Н. М. Родигин, И.Е. Коробейникова. Контроль качества изделий методом вихревых токов. Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, М. 1958, стр. 52 53). Этот датчик используется для контроля диаметра медных труб. A known device for monitoring rods and pipes using a feed-through transformer sensor (N. M. Rodigin, IE Korobeinikova. Quality control of products by the method of eddy currents. State scientific and technical publishing house of engineering literature, M. 1958, p. 52 53). This sensor is used to monitor the diameter of copper pipes.

Наиболее близким к предлагаемому датчику для индикации раковин на внутренней поверхности стальных труб является параметрический накладной датчик с магнитопроводом (В. С. Соболев, Ю.М. Шкарлет. Накладные и экранные датчики, Изд-во "Наука", Сибирское отделение, Новосибирск, 1967, стр. 65). В этом датчике (как и в любом из существующих накладных датчиков) ось катушки расположена перпендикулярно к исследуемой поверхности. Вносимое в такой датчик активное сопротивление R и индуктивность L от исследуемой стальной поверхности зависят от дефектов поверхности, которые, как правило, регистрируются с помощью мостовой схемы. Closest to the proposed sensor for indicating sinks on the inner surface of steel pipes is a parametric surface-mounted sensor with a magnetic circuit (V. S. Sobolev, Yu. M. Shkarlet. Overhead and screen sensors, Publishing House "Science", Siberian Branch, Novosibirsk, 1967 , p. 65). In this sensor (as in any of the existing surface sensors), the axis of the coil is perpendicular to the surface under study. The resistance R introduced into such a sensor and the inductance L from the studied steel surface depend on surface defects, which, as a rule, are recorded using a bridge circuit.

Недостатками такого датчика являются следующие. The disadvantages of such a sensor are as follows.

1. Сравнительно большая площадь перекрытия исследуемой поверхности, что не позволяет однозначно отличить глубинный дефект от менее глубокого, но с большей площадью, в то время как данные дефекты не одинаково влияют на прочность трубы. 1. A relatively large overlap area of the investigated surface, which does not allow to clearly distinguish between a deep defect and a less deep one, but with a larger area, while these defects do not equally affect the strength of the pipe.

2. Вследствие наличия различной концентрации напряженности магнитного поля (поле очень неоднородно) по площади соприкосновения, одни и те же дефекты дадут различные отклики. Поэтому для индикации нужен поиск максимального сигнала, однако поиск по максимальному сигналу не дает информации о конкретно данном дефекте, т.е. в этот сигнал дают вклад все дефекты, расположенные под обширным "зонтиком" размытого магнитного поля. 2. Due to the presence of different concentrations of magnetic field strength (the field is very heterogeneous) in terms of contact area, the same defects will give different responses. Therefore, an indication requires a search for the maximum signal, however, a search for the maximum signal does not provide information about a particular defect, i.e. All defects located under the extensive “umbrella” of the diffuse magnetic field contribute to this signal.

Задачей изобретения является создание накладного датчика такой конфигурации и располагаемого таким образом, чтобы в результате он давал соответствующие эквивалентные отклики на существующие дефекты за счет малой площади перекрытия исследуемой поверхности, четких границ создаваемого магнитного поля и уменьшения его неоднородности на исследуемой поверхности, что позволяет исключить поиск максимального сигнала, по которому можно получить некие усредненные результаты без однозначной идентификации дефектов. The objective of the invention is to create an overhead sensor of such a configuration and positioned so that as a result it gives appropriate equivalent responses to existing defects due to the small area of overlap of the test surface, clear boundaries of the generated magnetic field and reduce its heterogeneity on the test surface, which eliminates the search for the maximum signal by which you can get some averaged results without unambiguous identification of defects.

Указанный технический результат достигается тем, что в кольцевом броневом ферритовом цилиндре посередине кольца делается до обмотки катушки кольцевой разрез постоянной высоты по всему периметру цилиндра, и этот разрез накладывается на исследуемую поверхность, причем ось катушки располагается параллельно исследуемой поверхности, а его перемещение по исследуемой поверхности идет перпендикулярно данной оси. Таким образом, в середине кольцевого броневого ферритового цилиндра делается кольцевой разрез с одинаковой высотой h по всему периметру цилиндра, и ось катушки располагается параллельно исследуемой поверхности, а сам датчик перемещается по исследуемой поверхности перпендикулярно оси катушки. Все это обеспечивает одинаковую концентрацию напряженности магнитного поля по всей величине исследуемой поверхности с четкими границами магнитного поля по всей исследуемой поверхности, при этом и сама площадь перекрытия становится достаточно небольшой. Данная совокупность достигаемых результатов позволяет однозначно идентифицировать как глубокие дефекты с малой площадью, так и менее глубокие, но с большой площадью. The specified technical result is achieved by the fact that in the annular armored ferrite cylinder in the middle of the ring, a circular section of constant height is made around the cylinder perimeter before the coil winding, and this section is superimposed on the test surface, and the axis of the coil is parallel to the test surface, and its movement along the test surface perpendicular to this axis. Thus, in the middle of an annular armored ferrite cylinder, an annular section is made with the same height h along the entire perimeter of the cylinder, and the axis of the coil is parallel to the surface under investigation, and the sensor itself moves along the surface to be examined perpendicular to the axis of the coil. All this ensures the same concentration of magnetic field intensity over the entire size of the investigated surface with clear magnetic field boundaries over the entire studied surface, and the overlap area itself becomes quite small. This set of achieved results allows us to unambiguously identify both deep defects with a small area, and less deep, but with a large area.

Итак, в отличие от известного датчика предлагаемый параметрический накладной датчик за счет определенной конструкции, а именно за счет создания кольцевого разреза постоянной высоты посередине кольцевого броневого ферритового цилиндра до обмотки катушки, и определенного расположения, а именно ось катушки, соосная с осью броневого ферритового цилиндра, располагается параллельно исследуемой поверхности, и сам датчик перемещается по исследуемой поверхности перпендикулярно оси катушки, позволяет обеспечить одинаковую концентрацию напряженности магнитного поля по всей величине исследуемой поверхности, причем площадь перекрытия достаточно невелика, и магнитное поле имеет четкие границы вдоль всей исследуемой поверхности, за счет чего повышается точность регистрации раковин и других дефектов на внутренней поверхности стальных труб, т.е. происходит однозначная идентификация как глубоких дефектов с малой площадью, так и менее глубоких, но с большей площадью. На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого накладного параметрического токовихревого датчика для регистрации раковин и других дефектов на внутренней поверхности труб, которые возникают в процессе эксплуатации. На фиг. 2 приведена структурная электрическая схема установки для регистрации раковин и других дефектов стальных труб. So, in contrast to the known sensor, the proposed parametric invoice sensor due to a certain design, namely, by creating a circular section of constant height in the middle of the annular armored ferrite cylinder to the coil of the coil, and a specific location, namely the axis of the coil, coaxial with the axis of the armored ferrite cylinder, is located parallel to the surface under study, and the sensor itself moves along the surface to be examined perpendicular to the axis of the coil, which ensures the same concentration the intensity of the magnetic field over the entire investigated surface, and the overlap area is quite small, and the magnetic field has clear boundaries along the entire investigated surface, thereby increasing the accuracy of registration of shells and other defects on the inner surface of steel pipes, i.e. there is an unambiguous identification of both deep defects with a small area and less deep ones, but with a larger area. In FIG. 1 shows the design of the proposed overhead parametric eddy current sensor for detecting shells and other defects on the inner surface of the pipes that occur during operation. In FIG. 2 is a structural electrical diagram of an apparatus for detecting sinks and other defects in steel pipes.

Датчик для регистрации раковин и других дефектов состоит из ферритового цилиндрического каркаса 1, катушки индуктивности 2, ось которой располагается параллельно исследуемой поверхности 4, кольцевого разреза в ферритовом каркасе 3. The sensor for detecting shells and other defects consists of a ferrite cylindrical frame 1, an inductor 2, the axis of which is parallel to the surface 4, an annular section in the ferrite frame 3.

Устройство для регистрации дефектов внутренней поверхности стальных труб содержит автодинный генератор и усилитель 5, датчик 6, частотомер 8, вольтметр 9, осциллограф 10. A device for recording defects in the inner surface of steel pipes contains an autodyne generator and an amplifier 5, a sensor 6, a frequency meter 8, a voltmeter 9, and an oscilloscope 10.

Устройство для регистрации дефектов внутренних поверхности стальных труб работает следующим образом: наличие дефекта в трубе 7 изменяет вносимые в датчик индуктивность и сопротивление. В свою очередь датчик включен в колебательный контур генератора наряду с индуктивностью связи, поэтому дефект на поверхности трубы 7 вызовет также и изменение частоты и напряжения генератора. Изменение частоты генератора регистрируется частотомером 8, а изменение напряжения фиксируется вольтметром 9. Максимальное изменение напряжения ΔU зависит только от вносимого сопротивления R_вн

где U_упр амплитуда напряжения на управляющей сетке триода;
R₁ сопротивление катушки датчика;
R сопротивление катушки связи.A device for recording defects in the internal surfaces of steel pipes works as follows: the presence of a defect in the pipe 7 changes the inductance and resistance introduced into the sensor. In turn, the sensor is included in the oscillatory circuit of the generator along with the coupling inductance, therefore, a defect on the surface of the pipe 7 will also cause a change in the frequency and voltage of the generator. The change in the frequency of the generator is recorded by the frequency meter 8, and the change in voltage is recorded by a voltmeter 9. The maximum change in voltage ΔU depends only on the introduced resistance R _int

where U _{CPL the} amplitude of the voltage on the control grid of the triode;
R ₁ sensor coil resistance;
R is the resistance of the coupling coil.

Изменение частоты зависит только от вносимой индуктивности L_вн

где ω_o циклическая частота генерации в отсутствие L_вн;
L индуктивность катушки связи;
L₁ индуктивность датчика.The frequency change depends only on the introduced inductor L _ext

where ω _{o the} cyclic frequency of generation in the absence of L _ext ;
L coupling coil inductance;
L ₁ sensor inductance.

Пример применения параметрического накладного датчика. An example application of a parametric patch sensor.

Использовался датчик с шириной кольцевого разреза h 0,4 мм и диаметром ферритового цилиндра 18,3 мм. Измерения проводились на стали СТ-20 с модельными дефектами в виде отверстий разных диаметров и глубин и с различным расположением. Система позволила уверенно регистрировать минимальные отверстия диаметров 0,75 мм и глубиной 0,5 мм по изменению частоты, а по изменению напряжения отверстия диаметром 1,5 мм и глубиной 1 мм. A sensor was used with an annular width h of 0.4 mm and a ferrite cylinder diameter of 18.3 mm. The measurements were carried out on steel ST-20 with model defects in the form of holes of different diameters and depths and with a different arrangement. The system made it possible to confidently register the minimum holes with diameters of 0.75 mm and a depth of 0.5 mm by changing the frequency, and by changing the voltage of the hole with a diameter of 1.5 mm and a depth of 1 mm.

Claims

A parametric invoice sensor with a magnetic core made in the form of a cylindrical armored ferrite ring, on the axis of which a coil is installed, characterized in that a ring section of the same height is made in the middle of the cylindrical armored ferrite ring along the entire side surface of the ring, while the axis of the coil is parallel to the surface under study.