RU2476871C1 - Multi-element eddy current converter - Google Patents
Multi-element eddy current converter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2476871C1 RU2476871C1 RU2011141936/28A RU2011141936A RU2476871C1 RU 2476871 C1 RU2476871 C1 RU 2476871C1 RU 2011141936/28 A RU2011141936/28 A RU 2011141936/28A RU 2011141936 A RU2011141936 A RU 2011141936A RU 2476871 C1 RU2476871 C1 RU 2476871C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- converters
- eddy current
- transducers
- circuit board
- groups
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при диагностике трубопроводов из ферромагнитных материалов.The invention relates to non-destructive testing and can be used in the diagnosis of pipelines made of ferromagnetic materials.
Известен многоэлементный вихретоковый преобразователь, содержащий n одноэлементных преобразователей, расположенных на диэлектрической подложке, и включающий ферритовый сердечник, выполненный в виде стержня, на котором установлена катушка индуктивности, при этом количество одноэлементных преобразователей выбрано из условия:Known multi-element eddy current transducer containing n single-element transducers located on a dielectric substrate, and including a ferrite core made in the form of a rod on which an inductor is mounted, while the number of single-element transducers is selected from the condition:
, ,
где: n≥2;where: n≥2;
w - ширина полосы контроля, мм;w is the width of the control strip, mm;
Rс - радиус ферритового стержня, мм - R with the radius of the ferrite rod, mm -
патент РФ на полезную модель №51748, G01N 27/90, 2006 г.RF patent for utility model No. 51748, G01N 27/90, 2006
Недостатки известного многоэлементного преобразователя следующие:The disadvantages of the known multi-element Converter are as follows:
- выполненное по традиционной технологии, устройство предусматривает намотку многовитковых катушек на жестком каркасе с использованием ферритовых сердечников. Конструкции преобразователей, выполненных с использованием намотки, нетехнологичны и трудоемки в случае многоканальных систем, состоящих из большого количества однотипных элементов;- made according to traditional technology, the device provides for winding multi-turn coils on a rigid frame using ferrite cores. The designs of converters made using winding are low-tech and time-consuming in the case of multichannel systems consisting of a large number of elements of the same type;
- круглая форма преобразователя не позволяет обеспечить полное перекрытие зоны диагностики, т.е. имеется зона нечувствительности;- the round shape of the transducer does not allow for complete overlap of the diagnostic zone, i.e. there is a dead zone;
- принятое расстояние между катушками, равное 3 Rс, также увеличивает зону нечувствительности.- the accepted distance between the coils equal to 3 R s also increases the deadband.
Известен многослойный вихретоковый преобразователь, содержащий параллельные ряды одноэлементных преобразователей, размещенные в гибкой структуре, состоящей из множества слоев, каждый из которых имеет двухмерный подмассив, при этом параллельные ряды одноэлементных преобразователей, расположенных в одном подмассиве, расположены в шахматном порядке по отношению к параллельным рядам преобразователей в других подмассивах - патент США №5659248, G01N 27/90, 1997 г.Known multilayer eddy current transducer containing parallel rows of single-element transducers placed in a flexible structure consisting of many layers, each of which has a two-dimensional subarray, while parallel rows of single-element transducers located in one subarray are staggered in relation to parallel rows of transducers in other subarrays - US patent No. 5659248, G01N 27/90, 1997
В отличие от предыдущего аналога это устройство при диагностике полностью покрывает объект контроля (ОК) за счет большого количества преобразователей.In contrast to the previous analogue, this device during diagnostics completely covers the monitoring object (OK) due to the large number of converters.
Недостаток устройства связан именно с избыточным количеством преобразователей, следствием чего является сложность изготовления и увеличенная стоимость.The disadvantage of the device is precisely due to the excessive number of converters, the consequence of which is the complexity of manufacturing and increased cost.
Другой недостаток преобразователя - сниженная точность контроля из-за многослойности структуры вследствие ошибок, неизбежных при совмещении слоев всей структуры.Another disadvantage of the converter is the reduced accuracy of control due to the multilayer structure due to errors that are inevitable when combining layers of the entire structure.
Прототипом изобретения является многоэлементный вихретоковый преобразователь на гибкой основе, содержащий два ряда одноэлементных преобразователей, при этом преобразователи одного ряда расположены в шахматном порядке относительно преобразователей другого ряда, в гибкой основе имеется центральный продольный вырез - заявка США №2010007342, G01N 27/90, 2010 г.A prototype of the invention is a multi-element eddy current transducer on a flexible basis, containing two rows of single-element transducers, while the transducers of one row are staggered relative to the transducers of the other row, the flexible longitudinal base has a central longitudinal cutout - application US No.2017003434, G01N 27/90, 2010 .
Прототип имеет следующие недостатки:The prototype has the following disadvantages:
- нетехнологичность устройства вследствие трудоемкости изготовления намоточных изделий;- low-tech device due to the complexity of manufacturing winding products;
- круглая форма и размещение преобразователей одного ряда в шахматном порядке относительно преобразователей другого ряда не позволяет обеспечить полное перекрытие зоны диагностики, т.е. имеется зона нечувствительности;- the round shape and placement of the transducers of one row in a checkerboard pattern relative to the transducers of another row does not allow for a complete overlap of the diagnostic zone, i.e. there is a dead zone;
- наличие в гибкой основе центрального продольного выреза, который обеспечивает гибкость платы, вносит неоднозначность в алгоритм обработки данных из-за изменения расстояния между рядами преобразователей.- the presence in a flexible base of a central longitudinal cutout, which provides the flexibility of the board, introduces ambiguity in the data processing algorithm due to changes in the distance between the rows of converters.
В связи с этим технической задачей, решаемой изобретением, является повышение технологичности изготовления, обеспечение полной диагностики всей контролируемой зоны и повышение чувствительности к обнаруживаемым дефектам.In this regard, the technical problem solved by the invention is to increase the manufacturability of manufacturing, to ensure complete diagnostics of the entire controlled area and to increase the sensitivity to detectable defects.
Эта задача решена многоэлементным вихретоковым преобразователем, содержащим N>1 групп одноэлементных преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате, выполненной на подложке. Преобразователи в каждой группе размещены поперек шины возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь - по центру относительно шины возбуждения и два индукционных преобразователя - с противоположных сторон или один индукционный преобразователь - с одной стороны, шина возбуждения выполнена с участками прямого и обратного тока, при этом участок прямого тока размещен на печатной плате, а участок обратного тока - внутри экрана, накрывающего подложку.This problem is solved by a multi-element eddy current transducer containing N> 1 groups of single-element transducers arranged in a row along a field bus common to all groups on a printed circuit board made on a substrate. The transducers in each group are placed across the excitation bus and contain a differential eddy current transducer - in the center relative to the excitation bus and two induction transducers - on opposite sides or one induction transducer - on the one hand, the excitation bus is made with sections of forward and reverse current, while the section of direct current is placed on the printed circuit board, and the reverse current portion is inside the screen covering the substrate.
В частных случаях выполнения преобразователь может иметь следующие признаки:In special cases, the execution of the Converter may have the following symptoms:
- одноэлементный дифференциальный вихретоковый преобразователь включает в себя прямоугольную измерительную катушку с выходом;- a single-element eddy current differential transducer includes a rectangular measuring coil with an output;
- общая шина возбуждения выполнена одно- или многовитковой;- the common excitation bus is single- or multi-turn;
- экран выполнен секционированным по длине.- the screen is partitioned in length.
На фиг.1 приведена конструкция устройства с тремя группами преобразователей; на фиг.2 - вид устройства с экраном.Figure 1 shows the design of the device with three groups of converters; figure 2 is a view of the device with a screen.
Многоэлементный вихретоковый преобразователь по фиг.1, 2 содержит группы 1, 2, 3 одноэлементных преобразователей, расположенных в ряд вдоль общей для всех групп шины возбуждения на печатной плате 4, выполненной на подложке 5. Каждая из групп 1-3 включает в себя дифференциальные вихретоковые преобразователи 6, 7, 8 и индукционные преобразователи 9, 10, 11, 12, 13, 14.The multi-element eddy current transducer of FIGS. 1, 2 contains
Преобразователи в каждой из групп 1-3 размещены поперек шины 15 возбуждения и содержат дифференциальный вихретоковый преобразователь 6 (7, 8) - по центру относительно шины 15 возбуждения и два индукционных преобразователя 9, 10 (11, 12; 13, 14) - с противоположных сторон.The transducers in each of groups 1-3 are placed across the
На фиг.1, 2 представлено устройство с двумя индукционными преобразователями в каждой из групп 1-3 и многовитковой шиной 15 возбуждения, но возможно выполнение устройства с одним индукционным преобразователем в каждой из групп 1-3; например, преобразователем 9 (11, 13), размещенным только с одной стороны, и одновитковой шиной 15 возбуждения. Это выполнение зависит от объекта контроля и требуемой чувствительности.Figure 1, 2 shows a device with two induction converters in each of groups 1-3 and a
Шина 15 возбуждения имеет участок 16 прямого тока на печатной плате 4 и участок 17 обратного тока внутри экрана 18, накрывающего подложку 5.The
Расположением дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8 по центру относительно шины 15 возбуждения достигается высокая чувствительность к дефектам.The location of the differential eddy current transducers 6-8 in the center relative to the
На печатной плате все элементы устройства создаются в едином технологическом процессе, что обеспечивает точное воспроизведение геометрии обмоток всех преобразователей.On a printed circuit board, all the elements of the device are created in a single technological process, which ensures accurate reproduction of the geometry of the windings of all converters.
Печатная плата 4 приклеивается к экрану 18, имеющему паз 19 для размещения участка 17 обратного тока шины 15.The printed
Конструкция экрана 18 может быть разъемной (как показано на фиг.2) с целью упрощения изготовления паза.The design of the
Для осуществления диагностики криволинейной поверхности экран 18 может быть выполнен секционированным по длине. В этом случае преобразователь становится гибким и легко размещается на поверхности, имеющей изгибы и неровности.To diagnose a curved surface, the
Симметричность расположения индукционных преобразователей 9-14 в группах 1-3 при условии выполнения шины 15 возбуждения с участком 16 прямого тока и участком 17 обратного тока, полностью экранированным от участка 16, позволяет повысить уровень поля в материале ОК при одновременном сохранении высокой степени балансировки дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8.The symmetry of the arrangement of induction converters 9-14 in groups 1-3, provided that the
Применение только одной шины 15 (одно- или многовитковой) для возбуждения поля в ОК позволяет уменьшить чувствительность преобразователей к перекосам системы относительно контролируемой поверхности.The use of only one bus 15 (single or multi-turn) to excite the field in the OK allows to reduce the sensitivity of the converters to distortions of the system relative to the controlled surface.
Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.
Возбуждение тока в поверхностном слое ОК осуществляется участком 16 прямого тока шины 15 возбуждения, участок 17 обратного тока расположен внутри экрана 18 и не взаимодействует с металлом ОК.The current is excited in the surface layer OK by the forward
Дифференциальные вихретоковые преобразователи 6-8 служат для диагностики дефектов в ОК путем измерения значений вихревых токов на высоких частотах. Назначение индукционных преобразователей 9-14 - измерение зазоров между поверхностью ОК и диэлектрической подложкой 5 путем измерения значений токов индукции на низких частотах. Поскольку каналы измерения зазоров работают на очень низкой частоте, влиянием вихревых токов в них можно пренебречь, вследствие чего преобразователи 9-14 являются индукционными.Differential eddy current transducers 6-8 are used to diagnose defects in OK by measuring the values of eddy currents at high frequencies. The purpose of induction converters 9-14 is to measure the gaps between the surface of the OK and the
Все индукционные и вихретоковые преобразователи 6-14 в группах 1-3 образуют матрицу элементов, участвующих в формировании карты поверхности ОК при движении многоэлементного вихретокового преобразователя, который может быть размещен на платформе любого мобильного устройства. Последовательность дифференциальных вихретоковых преобразователей 6-8 в группах 1-3, имеющих оптимальную прямоугольную форму измерительных катушек и размещенных вдоль общей шины 15 возбуждения без смещения и без зазора между группами 1-3, позволяет вести сканирование поверхности без пропусков, упрощая алгоритм преобразования принимаемой информации в карту поверхности ОК.All induction and eddy-current transducers 6-14 in groups 1-3 form a matrix of elements involved in the formation of the surface OK map when moving a multi-element eddy current transducer, which can be placed on the platform of any mobile device. The sequence of differential eddy-current transducers 6-8 in groups 1-3, having an optimal rectangular shape of the measuring coils and placed along a
В случае параллельного расположения плоскости трещины ОК и шины 15 возбуждения тангенциальная составляющая магнитного потока пересекает дефект ОК в поперечном направлении. Вследствие его рассеяния на воздушном промежутке в металле, образованном полостью трещины или иного дефекта, изменяется магнитное поле в зоне дефекта, а также изменяются сопутствующие магнитному потоку вихревые токи, поэтому преобразователи 6-8 фиксируют сигнал дефекта.In the case of a parallel arrangement of the crack plane OK and the
В другом случае, при нормальном расположении плоскости трещины относительно шины 15 возбуждения, контур вихревых токов пересекает плоскость трещины и испытывает отклонение от прямолинейного направления, что также вызывает появление сигнала на выходе дифференциальных преобразователей 6-8.In another case, with the normal location of the crack plane relative to the
Во всех остальных случаях взаимной ориентации трещин и шины возбуждения наблюдается совместный эффект взаимодействия двух описанных режимов.In all other cases of the mutual orientation of the cracks and the excitation bus, a joint effect of the interaction of the two described modes is observed.
За счет того, что измерительные катушки дифференциальных преобразователей 6-8 выполнены прямоугольными и симметрично расположены относительно шины 15 возбуждения, их суммарный сигнал отличен от нуля только при наличии дефекта в зоне возбуждения шины 15.Due to the fact that the measuring coils of the differential transducers 6-8 are rectangular and symmetrically located relative to the
Выходное напряжение индукционных преобразователей 9-14 пропорционально суммарному магнитному потоку, выходящему из краев экрана 18 в металл ОК. Величина этого потока связана с расстоянием между экраном 18 и ОК.The output voltage of the induction converters 9-14 is proportional to the total magnetic flux emerging from the edges of the
Измеряя сигналы преобразователей 9-14, можно однозначно определить расстояния между соответствующей группой преобразователей и поверхностью ОК слева и справа относительно оси симметрии соответствующего преобразователя, определить расстояние до ОК в центре группы преобразователей, а также - разность расстояний до ОК по краям группы. По этим параметрам можно оценивать геометрию поверхности ОК, а также регулировать уровень усиления в соответствующем канале, чтобы компенсировать влияние на его чувствительность изменений расстояний до поверхности ОК.By measuring the signals of transducers 9-14, it is possible to unambiguously determine the distances between the corresponding group of transducers and the surface OK on the left and right relative to the axis of symmetry of the corresponding transducer, determine the distance to OK in the center of the group of transducers, and also the difference in the distances to OK along the edges of the group. Using these parameters, it is possible to evaluate the surface geometry of the OC, as well as adjust the gain level in the corresponding channel to compensate for the effect on its sensitivity of changes in the distances to the surface of the OC.
Изобретение - технологичное устройство, все элементы которого, размещенные на печатной плате, создаются в едином технологическом процессе, обеспечивая полную диагностику всей контролируемой зоны при повышенной чувствительности к обнаруживаемым дефектам за счет взаиморасположения элементов.The invention is a technological device, all elements of which are placed on a printed circuit board, are created in a single technological process, providing complete diagnostics of the entire controlled area with increased sensitivity to detectable defects due to the relative positioning of the elements.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141936/28A RU2476871C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Multi-element eddy current converter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011141936/28A RU2476871C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Multi-element eddy current converter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2476871C1 true RU2476871C1 (en) | 2013-02-27 |
Family
ID=49121592
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011141936/28A RU2476871C1 (en) | 2011-10-18 | 2011-10-18 | Multi-element eddy current converter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2476871C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743151C1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-02-15 | Общество с ограниченной ответственностью Вихревик | Multielement eddy current converter |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU981883A1 (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Multi-component eddy current converter |
US5659248A (en) * | 1994-10-17 | 1997-08-19 | General Electric Company | Multilayer eddy current probe array for complete coverage of an inspection surface without mechanical scanning |
US6784662B2 (en) * | 2001-03-19 | 2004-08-31 | Jentek Sensors, Inc. | Eddy current sensor arrays having drive windings with extended portions |
RU51748U1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | MULTI-ELEMENT SWEEPER CONVERTER |
US20070222439A1 (en) * | 2004-12-22 | 2007-09-27 | General Electric Company | Eddy current array probes with enhanced drive fields |
US7560920B1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-07-14 | Innovative Materials Testing Technologies, Inc. | Apparatus and method for eddy-current scanning of a surface to detect cracks and other defects |
US8018228B2 (en) * | 2008-06-13 | 2011-09-13 | Olympus Ndt | High resolution and flexible eddy current array probe |
-
2011
- 2011-10-18 RU RU2011141936/28A patent/RU2476871C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU981883A1 (en) * | 1981-06-11 | 1982-12-15 | Московский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Энергетический Институт | Multi-component eddy current converter |
US5659248A (en) * | 1994-10-17 | 1997-08-19 | General Electric Company | Multilayer eddy current probe array for complete coverage of an inspection surface without mechanical scanning |
US6784662B2 (en) * | 2001-03-19 | 2004-08-31 | Jentek Sensors, Inc. | Eddy current sensor arrays having drive windings with extended portions |
US20070222439A1 (en) * | 2004-12-22 | 2007-09-27 | General Electric Company | Eddy current array probes with enhanced drive fields |
RU51748U1 (en) * | 2005-04-27 | 2006-02-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") | MULTI-ELEMENT SWEEPER CONVERTER |
US7560920B1 (en) * | 2005-10-28 | 2009-07-14 | Innovative Materials Testing Technologies, Inc. | Apparatus and method for eddy-current scanning of a surface to detect cracks and other defects |
US8018228B2 (en) * | 2008-06-13 | 2011-09-13 | Olympus Ndt | High resolution and flexible eddy current array probe |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2743151C1 (en) * | 2020-05-27 | 2021-02-15 | Общество с ограниченной ответственностью Вихревик | Multielement eddy current converter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9170234B2 (en) | Magnetic sensor array and apparatus for detecting defect using the magnetic sensor array | |
US8704513B2 (en) | Shielded eddy current coils and methods for forming same on printed circuit boards | |
CN107255671B (en) | Steel plate defect magnetic rotation battle array imaging detection method and detection device | |
JP4814511B2 (en) | Pulsed eddy current sensor probe and inspection method | |
US8037764B2 (en) | Device and method for the material testing and/or thickness measurements of a test object that contains at least fractions of electrically conductive and ferromagnetic material | |
EP2056103B1 (en) | Flexible eddy current array probe and methods of assembling the same | |
JP5798397B2 (en) | Electromagnetic induction type absolute position measurement encoder | |
US9322806B2 (en) | Eddy current sensor with linear drive conductor | |
US8884614B2 (en) | Eddy current array probe | |
KR20130143136A (en) | Rotary transformer for rotary ultrasonic flaw detection device and rotary ultrasonic flaw detection device using same | |
JP4039578B2 (en) | Magnetic probe | |
JP5940401B2 (en) | Eddy current flaw detector | |
US10801999B2 (en) | Rope damage diagnostic testing apparatus | |
KR101941354B1 (en) | Array eddy current probe with isolated transmit/receive part and eddy current inspection method using thereof | |
JP4842922B2 (en) | Electromagnetic ultrasonic probe | |
US20120014222A1 (en) | Electromagnetic ultrasound transducer | |
RU2476871C1 (en) | Multi-element eddy current converter | |
JP4192708B2 (en) | Magnetic sensor | |
KR101988887B1 (en) | Lissajour curve display apparatus using magnetic sensor array | |
JP6378554B2 (en) | Nondestructive inspection apparatus and nondestructive inspection method | |
JP4484723B2 (en) | Eddy current testing probe | |
Smith et al. | GMR Magnetic Sensor Arrays for NDE Eddy‐Current Testing | |
US20200166479A1 (en) | Probe for nondestructive testing device using crossed gradient induced current and method for manufacturing induction coil for nondestructive testing device | |
RU51748U1 (en) | MULTI-ELEMENT SWEEPER CONVERTER | |
JP2011027603A (en) | Eddy current flaw detection probe |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20130412 |