RU2308026C2 - Device for detecting local defects of conducting objects - Google Patents
Device for detecting local defects of conducting objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2308026C2 RU2308026C2 RU2005111569/28A RU2005111569A RU2308026C2 RU 2308026 C2 RU2308026 C2 RU 2308026C2 RU 2005111569/28 A RU2005111569/28 A RU 2005111569/28A RU 2005111569 A RU2005111569 A RU 2005111569A RU 2308026 C2 RU2308026 C2 RU 2308026C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic field
- sources
- matrix
- magnetic
- source
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области неразрушающего, дистанционного контроля на наличие дефектов в изделиях из проводящих материалов, а также контроль колес подвижного состава, судов, самолетов, мостов, трубопроводов, котлов.The invention relates to the field of non-destructive, remote control for defects in products from conductive materials, as well as the control of wheels of rolling stock, ships, aircraft, bridges, pipelines, boilers.
Известен строчный преобразователь магнитных полей, предназначенный для контроля качества структуры ферромагнитных материалов и изделий по результатам измерения магнитных полей сильно намагниченных объектов. Преобразователь выполнен в виде строки из магниторезисторов или датчиков Холла [1]. Это устройство содержит большое число датчиков, сигналы с которых при их перемещении и создают растр изображения строки. Однако датчики, используемые в нем, обладают низкой предельной чувствительностью, тем самым ограничивая размер детектируемых дефектов. Устройство не дает картинку анализируемой площади в реальном масштабе времени.A well-known line converter of magnetic fields, designed to control the quality of the structure of ferromagnetic materials and products by measuring the magnetic fields of highly magnetized objects. The converter is made in the form of a string of magnetoresistors or Hall sensors [1]. This device contains a large number of sensors, the signals from which when they move and create a raster image of the line. However, the sensors used in it have a low limit sensitivity, thereby limiting the size of detected defects. The device does not give a picture of the analyzed area in real time.
Известен магнитный интроскоп, предназначенный для неразрушающего контроля газопроводов без снятия защитной изоляции. Относится к области неразрушающего контроля. Устройство содержит сканирующий преобразователь магнитного поля, масштабно-временной преобразователь, видеоконтрольный терминал [2]. Это устройство содержит также блоки для сильного намагничивания труб, что является достаточно энерго- и трудоемкой задачей. Кроме того, затруднительно использовать этот принцип для диагностики труб большого диаметра из-за необходимости затрат для этого больших энергетических мощностей.Known magnetic introscope designed for non-destructive testing of gas pipelines without removing the protective insulation. Belongs to the field of non-destructive testing. The device comprises a scanning magnetic field transducer, a time-scale converter, a video monitoring terminal [2]. This device also contains blocks for strong magnetization of pipes, which is a fairly energy and laborious task. In addition, it is difficult to use this principle for the diagnosis of large-diameter pipes due to the need for costs for this large energy capacity.
Известно устройство преобразователя магнитного поля, предназначенное для дефектоскопии ферромагнитных материалов. Содержит блок разверток, магниточувствительный узел из n чувствительных элементов, видеоконтрольный блок, n-канальный коммутатор. Чувствительные элементы магниточувствительного узла представляют собой герконы, на стеклянной колбе каждого из которых намотана катушка индуктивности [3]. Это устройство также обладает большим числом магниточувствительных элементов с низкой предельной чувствительностью, что ограничивает размер детектируемых дефектов, не дает картинку площади в реальном масштабе времени.A device for converting a magnetic field for flaw detection of ferromagnetic materials is known. It contains a scan unit, a magnetically sensitive assembly of n sensitive elements, a video control unit, an n-channel switch. The sensitive elements of the magnetosensitive assembly are reed switches, an inductor is wound on a glass flask of each of which [3]. This device also has a large number of magnetosensitive elements with low ultimate sensitivity, which limits the size of detected defects, does not give a picture of the area in real time.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является электронно-механический магнитный ортограф, предназначенный для контроля ферромагнитных материалов и изделий. Устройство содержит электромагнит, строчный преобразователь магнитного поля и видеоконтрольное устройство. Электромагнит снабжен четырьмя колесиками, расположенными с внешних сторон его полюсов [4]. При установке электромагнита на колесиках на поверхность объекта контроля между его полюсами и объектом образуется зазор. В этом устройстве намагничивающий и регистрирующий элемент перемещаются по поверхности объекта шаговым двигателем с помощью колесиков. Величина перемещения задается цифроаналоговым преобразователем и регулятором мощности двигателя. Данные измерения отображаются на дисплее.The closest in technical essence to the proposed device is an electro-mechanical magnetic orthograph, designed to control ferromagnetic materials and products. The device contains an electromagnet, a horizontal magnetic field converter and a video monitoring device. The electromagnet is equipped with four wheels located on the outer sides of its poles [4]. When the electromagnet is mounted on wheels on the surface of the control object, a gap is formed between its poles and the object. In this device, the magnetizing and recording element are moved along the surface of the object with a stepper motor using wheels. The amount of movement is set by a digital-to-analog converter and an engine power regulator. Measurement data are displayed.
Хотя приведенное выше устройство позволяет отказаться от использования мощного намагничивающего устройства всего объекта и позволяет избежать энергетических затрат, но требует больших временных затрат на сканирование, развертка изображения исследуемой поверхности происходит механически, не дает картинку анализируемой части площади объекта в реальном времени.Although the above device allows you to abandon the use of a powerful magnetizing device of the entire object and allows you to avoid energy costs, but it requires a lot of time for scanning, scanning the image of the investigated surface occurs mechanically, does not give a picture of the analyzed part of the object’s area in real time.
Целью данного изобретения является повышение достоверности обнаружения дефектов проводящих объектов, повышение производительности процедуры контроля, повышение наглядности анализа состояния объекта. Предлагаемое устройство формирует и отображает на экране дисплея в реальном масштабе времени изображение дефектов анализируемой части поверхности объекта без механического перемещения частей устройства.The aim of this invention is to increase the reliability of detection of defects of conductive objects, increase the performance of the control procedure, increase the visibility of the analysis of the state of the object. The proposed device generates and displays on a display screen in real time the image of defects of the analyzed part of the surface of the object without mechanical movement of the parts of the device.
Этот результат достигается следующим образом. В устройстве используется источник магнитного поля, выполненный в виде матрицы с большим числом источников магнитного поля дипольного типа и преобразователь магнитного поля с числом однокомпонентных датчиков магнитного поля более шести. Все источники и датчики магнитного поля жестко связаны между собой. Датчики располагаются над источниками.This result is achieved as follows. The device uses a magnetic field source made in the form of a matrix with a large number of dipole-type magnetic field sources and a magnetic field transducer with more than six single-component magnetic field sensors. All sources and magnetic field sensors are rigidly interconnected. Sensors are located above the sources.
Развертка осуществляется электронным способом, путем последовательного подключения гармонического сигнала к источникам магнитного поля. Это позволяет получить картинку анализируемой площади в реальном масштабе времени со скоростью более 7 кадров в секунду. В отличие от прототипа для получения изображения нет необходимости перемещать приемно-передающие части прибора. Без дополнительных действий анализируется и отображается часть пространства, находящаяся под матрицей источников магнитного поля.Scanning is carried out electronically by sequentially connecting a harmonic signal to sources of a magnetic field. This allows you to get a picture of the analyzed area in real time at a speed of more than 7 frames per second. In contrast to the prototype for image acquisition, there is no need to move the receiving and transmitting parts of the device. Without additional actions, the part of the space under the matrix of magnetic field sources is analyzed and displayed.
Пример конкретного выполнения устройства показан на схеме фиг.1. Устройство содержит источник магнитного поля в виде матрицы источников - 1, с этой матрицей жестко связан преобразователь магнитного поля - 2, блок управления/сопряжения с ПК - 3 и переносной персональный компьютер - 4.An example of a specific implementation of the device shown in the diagram of figure 1. The device contains a magnetic field source in the form of a matrix of sources - 1, a magnetic field transducer - 2, a control / interface unit with a PC - 3, and a portable personal computer - 4 are rigidly connected to this matrix.
Источник магнитного поля содержит 50Ч50 источников магнитного поля, выполненных на печатной плате. На этой же плате расположены интегральные коммутаторы с цифровым управлением. Размер матрицы источников 10×10 см2.The magnetic field source contains 50 × 50 magnetic field sources made on a printed circuit board. On the same board are integrated digitally controlled switches. The size of the matrix of sources is 10 × 10 cm 2 .
Поскольку преобразователь магнитного поля расположен на значительном расстоянии от анализируемого объекта за источником магнитного поля, в преобразователе используются магниторезистивные элементы с высокой предельной чувствительностью. В описываемом варианте прибора используются 9 датчиков с предельной чувствительностью 10-9 Тл. Датчики поля жестко связаны с матрицей источников магнитного поля (фиг.2). Объем чувствительной зоны 1×1×1 мм3. Расстояние от блока датчиков до матрицы источников h=2,5 см, частота развертки отображения исследуемой поверхности более 7 кадров в секунду.Since the magnetic field transducer is located at a considerable distance from the analyzed object behind the magnetic field source, magnetoresistive elements with high ultimate sensitivity are used in the transducer. In the described version of the device, 9 sensors with an extreme sensitivity of 10 -9 T are used. The field sensors are rigidly connected to the matrix of magnetic field sources (figure 2). The volume of the sensitive zone is 1 × 1 × 1 mm 3 . The distance from the sensor block to the source matrix is h = 2.5 cm, the scanning frequency of the display of the investigated surface is more than 7 frames per second.
Блок управления/сопряжения формирует команды на коммутаторы, содержит опорный генератор переменного тока, 24-разрядный аналого-цифровой преобразователь и схемы сопряжения с персональным компьютером через порт USB 2.0.The control / interface unit generates commands for the switches, contains a reference alternator, a 24-bit analog-to-digital converter, and interfaces to a personal computer via a USB 2.0 port.
В целом устройство позволяют уверенно детектировать магнитные поля в диапазоне 10-7...10-3 Тл. Для увеличения динамического диапазона регистрации полезного сигнала устройство содержит систему выделения слабого сигнала на фоне магнитного поля Земли и индустриальных помех.In general, the device allows you to confidently detect magnetic fields in the range of 10 -7 ... 10 -3 T. To increase the dynamic range of the registration of the useful signal, the device contains a system for extracting a weak signal against the background of the Earth's magnetic field and industrial interference.
Работа устройства осуществляется следующим образом. На первом этапе устройство анализирует и запоминает магнитную обстановку без наличия ферромагнитных тел. Для этого на источники магнитного поля последовательно подается электрический ток, что создает магнитный диполь в данной точке пространства. В отсутствии проводящего тела вблизи источников рассчитанные координаты магнитных диполей (три координаты положения диполя в пространстве и их три компоненты дипольного момента) будут соответствовать их истинному геометрическому положению в матрице.The operation of the device is as follows. At the first stage, the device analyzes and remembers the magnetic environment without the presence of ferromagnetic bodies. To do this, an electric current is sequentially supplied to the magnetic field sources, which creates a magnetic dipole at a given point in space. In the absence of a conducting body near the sources, the calculated coordinates of the magnetic dipoles (three coordinates of the dipole in space and their three components of the dipole moment) will correspond to their true geometric position in the matrix.
На втором этапе матрица с источниками магнитного поля устанавливается на исследуемую поверхность и включается рабочий режим. При появлении вблизи поверхности матрицы источников проводящего тела, содержащего дефекты, рассчитанные координаты диполей исказятся, что пересчитывается и отображается на картинке состояния анализируемой поверхности объекта.At the second stage, a matrix with magnetic field sources is installed on the surface under study and the operating mode is turned on. When sources of a conducting body containing defects appear near the matrix surface, the calculated dipole coordinates are distorted, which is recalculated and displayed on the state picture of the analyzed surface of the object.
В описываемом устройстве для расчета положения магнитного диполя в пространстве используется решение системы уравнений вида [5]:In the described device for calculating the position of a magnetic dipole in space, a solution of a system of equations of the form [5] is used:
где μ0=4π·107 Гн/м; 
В результате описанного расчета определяются в системе координат, связанной с центром преобразователя магнитного поля, параметры магнитного диполя - координаты x, y, z и проекции дипольного момента dx, dy, dz.As a result of the described calculation, the parameters of the magnetic dipole — the coordinates x, y, z and the projection of the dipole moment dx, dy, dz — are determined in the coordinate system associated with the center of the magnetic field transducer.
При работе с объектом на экране дисплея отображается состояние поверхности находящегося под матрицей источников магнитного поля. Перемещение матрицы по объекту сопровождается адекватным перемещением изображения на дисплее практически без временной задержки. Необходимо отметить, что присутствие однородного проводящего объекта регистрируется устройством как бездефектный объект. Наличие трещин и каверн отображается на дисплее в псевдоцветах. Данное устройство позволило выявить трещины шириной от 0,1 мм и глубиной от 1 мм, места коррозии и другие дефекты.When working with an object, the surface of the magnetic field under the matrix of sources is displayed on the display screen. Moving the matrix around the object is accompanied by adequate movement of the image on the display with virtually no time delay. It should be noted that the presence of a homogeneous conductive object is recorded by the device as a defect-free object. The presence of cracks and caverns is displayed in false colors on the display. This device made it possible to identify cracks with a width of 0.1 mm and a depth of 1 mm, places of corrosion and other defects.
Источники информации:Information sources:
1. Патент РФ №2006850 от 25.11.88, G01N 27/82.1. RF patent No. 20066850 of 11.25.88, G01N 27/82.
2. Патент РФ №2185616 от 13.07.98, G01N 27/83.2. RF patent No. 2185616 from 07/13/98, G01N 27/83.
3. Патент РФ №2115114 от 28.11.94, G01N 27/82.3. Patent of the Russian Federation No. 2115114 dated 11/28/94, G01N 27/82.
4. Патент РФ №2009478 от 29.01.92, G01N 27/82 - прототип.4. RF patent No. 2009478 of 01.29.92, G01N 27/82 - prototype.
5. Р.Б.Семевский, В.В.Аверкиев, В.А.Яроцкий. Специальная магнитометрия. Санкт-Петербург: Наука. 2002 г., 228 с.5. R. B. Semevsky, V. V. Averkiev, V. A. Yarotsky. Special magnetometry. St. Petersburg: Science. 2002, 228 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111569/28A RU2308026C2 (en) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Device for detecting local defects of conducting objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005111569/28A RU2308026C2 (en) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Device for detecting local defects of conducting objects |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005111569A RU2005111569A (en) | 2006-10-27 |
| RU2308026C2 true RU2308026C2 (en) | 2007-10-10 |
Family
ID=37438316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005111569/28A RU2308026C2 (en) | 2005-04-20 | 2005-04-20 | Device for detecting local defects of conducting objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2308026C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445613C1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-20 | Виктор Васильевич Шишкин | Method to diagnose technical condition of pipelines and device for its realisation |
| RU2644026C1 (en) * | 2014-06-27 | 2018-02-07 | Институт Др. Фёрстер Гмбх Унд Ко. Кг | Method and device for testing using scattering flows |
-
2005
- 2005-04-20 RU RU2005111569/28A patent/RU2308026C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445613C1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-03-20 | Виктор Васильевич Шишкин | Method to diagnose technical condition of pipelines and device for its realisation |
| RU2644026C1 (en) * | 2014-06-27 | 2018-02-07 | Институт Др. Фёрстер Гмбх Унд Ко. Кг | Method and device for testing using scattering flows |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005111569A (en) | 2006-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mook et al. | Electromagnetic imaging using probe arrays | |
| JP6253118B2 (en) | Differential sensor, inspection system, and method for detecting abnormality of conductive material | |
| CN104655714B (en) | Detection and imaging method and device based on wideband magnetic wave reflex path parameter identification | |
| CA2548938A1 (en) | Apparatus and method for detection of defects using flux leakage techniques | |
| JP2012528304A (en) | Method and apparatus for determining position by magnetism | |
| CN109142057A (en) | The Barkhausen noise non-destructive measuring method and system of ferrimagnet local stress and strain field | |
| CN106290553A (en) | A kind of electromagnetic transducer system of novel detection defect in rope | |
| CN105527338A (en) | Metal wire rope on-line monitoring method and device | |
| RU2308026C2 (en) | Device for detecting local defects of conducting objects | |
| CN113093289B (en) | High-resolution nondestructive testing device for metal body parameters embedded in structure | |
| CN105380645B (en) | A kind of detection method and device of lung magnetic chart | |
| US20210072187A1 (en) | Non-destructive inspection device | |
| CN1208617C (en) | Magnetic nondestructive detection method and equipment for oxide inside austenite stainless steel pipe | |
| CN205861609U (en) | A kind of electromagnetic transducer system of novel detection defect in rope | |
| Bain et al. | SQUID gradiometric detection of defects in ferromagnetic structures | |
| Cherepov et al. | A scanning visualizer of the magnetic field distribution | |
| WO2024057869A1 (en) | Non-destructive testing method, program, and non-destructive testing system | |
| Ege | New magnetic measurement system for determining metal covered mines by detecting magnetic anomaly using a sensor network | |
| Li et al. | Portable Magnetic Detectors Based on TMR Sensors | |
| WO2006103483A2 (en) | Magnetic imaging equipment for non-destructive testing of magnetic and/or electrically conductive materials | |
| Hui et al. | Research on image edge detection method based on multi-sensor data fusion | |
| CN111751440B (en) | Steel defect internal and external magnetic disturbance comprehensive detection device and detection method | |
| EP2674772B1 (en) | A system for evaluating ferromagnetic objects and a method therefor | |
| Mook et al. | Eddy current imaging using array probes | |
| WU et al. | Combination of magnetic flux leakage and magnetostrcitive guided wave testing method for flaws of Ferris wheel cables |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080421 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120421 |