SU1027591A1 - Способ неразрушающего контрол качества изделий из электропровод щих материалов - Google Patents

Abstract

1. СЙЭСОБ НЕРАЯРУМйШЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ИЗЛВЛИЯ ИЗ ЭЛЕКТР ПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ заключающий с  в том, воздействуют на конт ролируемый участок импульсом элект ромагнитного пол  индуктора н регис рируют амплитуднб-врёмённью характеристики температурного отклика контролируемого участка по которы определ ют качество изделий/ о т ли ч а ю щ и и с   тем, что, с целью повышени , точности и достове ности контрол  и расширени  диапазона контролйруекых толщин, опера //// ) дню воздействи  веду импульсом переменного пол  не зменной ампли ТУЛЫ в течение времени, не меньшего длительности теплового переходного прсщесса в контролиру 1юм слое а регистрацию амплитудно-временных . характеристик температурного отклика вод т во врем  и после воздейств 1и  полем индуктора 2. Способ по п. I О т л и ч .а ющ и и с   тем, что электромагнитное поле измен ют с периодом, соответствующим одновременно области максимума вносимого изделием в индуктор активного Сюпротивлени  и минимуму вли ни  мешающих факторов на результаты контрол . 3.Способ по пп k1;и 1, О Т Л ич а ю щ и и с   тем, что дополнительную коррекцию вли ни  электромагнитных и геометрических параметров издели  и его положени  на результаты регистргщии амплитудно-временных характеристик температурного отклика ЩЮИЗВОД51Т по параметрам электромагнитиого пал  индуктора. 4.Способ по пп.1-3, о т л и ч аю щ и и с   тем, что ток в индукторе измен ют по пилообразному закону. 7/7//

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю качества изделий с использованием вихретоковых преобразователей и .предназначено дл  бесконтактного контрол  физико-механических свойств изделий из электропровод щих материалов или композиционных материалов, содержащих провод щие слои дл вы влени  деЛек-тов типа расслоений и отслоений онких покрытий, контрол  толщины.

Известен импульсный бесконтактный способ контрол  качества изделий , при котором контролируемый участок поверхности облучают импульсом электромагнитной энергии и по амплитудно-частотным характеристикам огибак цей вторичного электрот магнитного излучени , пропорционального температурному отклику издели , суд т о его качестве СП..

Недостатки данного способа заключаютс  в нестабильности результатов контрол  и сложности реализации. Нестабильность обусловлена применением приемника электромагнитного излучени  в инфракрасной области длин волн, в которой велико вли ние загр зненности поверхности. Сложность реализации св зана с предусмотренными в даннс л. способе операц ми Фурье - преобразований импульйного температурного отклика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ неразрушающегос  контрол  .качества изделий из электропровод  щих материалов, заключающийс  в том, что на контролируемый участок воздействуют кратковременньдал по сравнению .с длительностью теплового 1переходного процесса в .контролируемом слое импульсом электромагнитног пол  индуктора с малой глубиной проникновени  по сравнению с толщиной контролируемого сло ,, с помощью вихретокового преобразовател  регистрируют амплитудно-временные характеристки темпеоатурного отклика контролируемого участка и непосредственно по амплитудно-временным характеристикам определ ют качество изделий С2 . i

Однако этот способ не обеспечивает требуемой точности из-за необходимости сочетани  кратковременности возбуждающего импульса электромагнитного пол  с его высокочастотностью . Эти услови   вл ютс  энергетически невыгодными, что приводит к низкому соотношению сигналХ(ВУм. Увеличение амплитуды возбуждающего импульса приводит к по влению мертвой зоны и невозможности контрол  малых толщин.

Цель изобретени  - поклиение точности и достоверности контрол 

качества изделий и расширение диапазона контролируемых толщин.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе неразрутиающего контрол  качества изделий из электропровод щих материалов, заключающемс  в том, что воздействуют на контролируемый участок импульсом электромагнитного пол  индуктора и регистрируют амплитудно-временные характеристики температурного отклика контролируемого участка по которым определ ют качество изделий, операцию воздействи  ведут импульсом переменного пол  неизменной амплитуды

5 в течение времени, не меньшего длительности теплового переходного процесса в контролируемом слое, а регистрацию амплитудно-временных характеристик температурного отклиQ ка производ т во врем  и после воздействи  полем индуктора.

Электромагнитное поле измен ют с периодом, соответствующим одновременно области максиктума вносимого изделием в индуктор активного сопротивлени  и в нимyмy вли ни  мет ающих факторов на эезультаты контрол .

Дополнительную коррекцию вли ни  электромагнитных и геометрических параметров издели  и его положени  йа результаты регистрации амплитудно-временных характеристик температурного отклика производ т по параметрам электромагнитного пол 

5 индуктора.

Ток к индукторе измен ют по пилообразного закону.. На фиг. 1 изображен первичный преобразователь, расположенный над

0 контролируемым изделием - листом, простейший вариант на фиг. 2 первичный преобразователь с изделием в виде трубы, общий вариантf на фиг. 3 - кривые зависимости от

5 времени тока i в индукторе, напр женности его магнитного пол  Н, мощности Р и температурного отклика на фиг. 4 - годограф полного сопротивлени  индуктора с учетом

Q реакции тонкостенного издели  на фиг. 5 - схема питани  индуктора, обеспечивающей неизменйость вводимой в изделие средней мощности, вариант.

5 Способ неразрушающего контрол  изделий из электропровод щих материалов включает операцию воздействи  электромагнитным полем индуктора 1. на изделие 2 (лист , причем в .

0 простейшем случае индуктор может служить одновременно датчиком дл  регистрации температурного отклика, а также дл  получени  сигналов коррекции, сигналов откликов о

5 электромагнитных параметрах материа-. Ла издели . В более общем случае индуктор 3 одновременно .выполн ет роль лш;1ь возбуждающей катушки иэмерительного вихретокового преобразовател . Температурный и электромагнитный отклики получают с катушки 4, которую целесообразно разместить в зоне равномерного пол  индуктора, с целью уменьшени  вли кий различного :рода помех, например перемещений издели  5 (трубы, пере косрв и т.п. Вместо катушки 4 или нар ду с ней в зоне контрол  могут быть размещены другие первичные преобразователи дл  регистрации температурного и электромагнитного откликов. Например, с целью одновременного контрол  толшины стенки контролируемого издели  (трубы ) по четьфем образующим, следует вместо катушки 4 разместить четыре вихрето ковых преобразовател  накладного типа, либо четыре приповерхностных датчика температу1 л другого физичес кого принципа действи  (пироэлектри ческие, полупроводниковые ). Способ осуиествл етс  следуквдим образом. Через катушку индуктора 1 (3 )пропускшот ток i с периодом Т, графическиизображенной синусоидой б. По такому же закону измен ютс  напр  женность магнитного пол  Н у поверхности контролируемого издели  2 (5 ) и плотность вихревых токов в нем. Крива  7 отображает изменени  вводимой в изделие мощности Р, период изменени  которой равен. Т/2. Врем  нагрева в тыс чи раз превышает перио Т, и потому можно считать нагрев непрерывным процессом. В результате по вл етс  температурный отклик 8|9 ), функциональна -- зависимость которого от времени t определ етс  параметрами издели  2(51 Приведен . ный пример соответствует контролю толщины, листа 2 (изделие )или стенки тонкостенной трубы 5 (изделие ). Вли  ние переходного теплового процесса на форму кривых температурного откли ка 8 и 9 не показано, так как оно имеет место лишь на начальном участке кривых и не имеет существенного значени . Скорость роста температуры контролируемого участка издели  2(5 . пр мо пропорциональна вводимой в изделие .мощности и обратно пропорциональна искомой толщине d, т.е. на графике кривые 8 и 9 температурного отклика соответствуют примерно в два раза отличающимс  толщинам. В качестве информативного призна ка могут быть использованы: амплиту да температурного отклика в конце нагрева, врем  достижени  упом нутЕлм откликом заданного уровн , величина производной- и т.п. Дл  повышени  точности контрол  и обеспечени  возможности контрол  больших толщин следует выбирать период колебаний тока в индукторе в приведенном примере по годографу 10 из услов и  «,6, где UJ -P,yw-o d - контролируема  толщина D - средний диаметр индуктора 1, либо средний диаметр контролируемого издели  5 (трубы h О - удельна  электрическа  проводимость материала контролируемого издели . . При рсйб вносимое изделием в индуктор активное сопротивление R (оно обусловлено переходом электрической энергии индуктора в тепловую энергию контролируемого участка ) принимает наибольшее из возможных в даннс тзлучае значение. Поэтому выполн ютс  одноврёгленно два услови  максимугл вводимой в изделие 2(3) мощности и слабое вли ние электромагнитных параметров материгша издели (в даннсм. случае () на ведшчину указанной 1«ицности и, следовательно, на температурный отклик 8(9). В rex случа х, когда в cneKTjpe огибак цей вводимой мсвдности приемлемо по вление кс шонент с периоде примерно на пор док большим периода колебаний тока в индукторе, рационально воздействовать на контролируемое .изделию 2 (5 ) полем электромагнитного индуктора 11, периодически подклпочаемого к предварительно зар женному к одному и тому же напр жению конденсатора 12« Бели начальна  добротность индуктора велика, ас изделием мала, то вводима  в изделие энерги , а следовательно, и температурный отклик, не завис т от электромагнитных параметров материала издели  и зазора между ним и индуктором . Закон изменени  во времени напр женности магнитного пол  индуктора в ЭТСЯ4 случае юлеет вид кривой 13, Воздействие полем э ектрсмагнитного индуктора, по меньшей мере до момента начала измерений температурного отклика, резко увеличивает общее количество введенной в изделие энергии, что улучшает соотношение сигнал/шум, а следовательно, повышает точность контрол  и расшир ет диапазон контролируем толщин. При этом способ обеспечивает отсутствие вли ни  на результаты контрол  загр знений поверхности издели , общую инфоЕ 4ативность и простоfy обработки информации. Наличие электромагнитного пол  индуктора в процессе контрол  позвол ет использовать его амплитуду и/или фаз дл  дополнительной коррекции основно го сигнала.Так в примере,приведенном на фиг.4,мешающее вли ние изменений зазора h может быть существенно уме шено автоматической регулировкой ко фициента передачи тракта основного сигнала в соответствии .с величиной вносимого в индуктор активного сопр тивлени  или величиной проекции нап р жени  на отдельной катушке на ось совпадающую с фазовым вектором тока индуктора. Возможности способа дополнительно расшир ютс , если о качестве изделий суд т одновременно по совокупности парс1метров температурного и электро магнитного откликов контролируемого издели . Така  возможность обусловлена совместимостью электромагнитного и теплового видов контрол  качества издели  из электропровод щих материалов, благодар  использованию электромагнитного индуктора. При этом совокупна  информаци  обла дйет болвшей достоверностью и полно той. Так, применительно к фиг. 1, вихретоковый метод дает лишь информацию о проекции плоскости дефекта на вертикальную плоскость, а горизонтальные расслоени  не обнаруживает .- Тепловой метод дает йнформалию о проекции дефекта на горизонтальную плоскость и не реагирует на вертикальные трещины. В таком варианте исключаютс  пропуски дефектов , так как даетс  информаци  о полном размере дефекта. В общем случае периоды токов в индукторе дл  нагрева и дл  вихретового контрол  могут не совпадать и выбиратьс  каждый по своим критери м оптимальности . Кроме этого электромагнитную и .тепловую информацию можно извлекать путем однотипных воздействий. В таком случае способы обработки и представлени  информации могут быть одинакозэыми, совместимыми, что упрсмцает устройства дл  реализации способа и его математическое обеспечение . Учитыва , что функци  теплового воздействи  в нашем случае имеет вид ступени, а электромагнитный сигнал пропорционален производной магнитного потока (последний пропорционален току, его создавшему ), ток в индукторе целесообразно создавать в пилообразной периодической форме. В этом случае электромагнитную информацию можно извлекать в течение каждого периода колебаний тока, и, при необходимости , накапливать в течение всего времени существовани  тока в индукторе . Целесообразно проведение многократных разновременных измерений, соответствующих одному и тому же тепловому воздействию. Во-первых, они могут нести линейно-независимую информацию 6 качестве издели . Вовторых , таким путем можно накапливать сигналы-замеры и, соответственно, улучшать соотношение сигнал/шум. И наконец, производ  замеры синхронно с изменени ми во времени помехи,например , синхро41но с сетевой наводкой , можно практически полностью подавить ее вли ние на результаты контрол ., Использованиеспособа неразруш ющего контрол  качества изделий из электропровод щих материалов или материалов, содержащих провод щие слои, позволит подн ть точность и достоверность контрол  в р де случаев до уровн  в несколько раз выше точности обычных вариантов метода вихревых токов. Особенно значительным ожидаетс  выигрыи при контроле толщины листов, труб и т.п. из ферромагнитных материалов и с особо тонкими стенками (в последнем случае вли ни  изменений удельной проводимости и толщины в методе вихревых токов п.оинципиально неразделимы ).

at

fff

ji--u}jr,ff: fi-S

tOTc . /

Claims (4)

1. СПОСОБ НЕРАЯРУИАЮИЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВАИЗДЕЛИЙИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ > заключающийся в том, что воздействуют на контролируемый участок Импульсом электромагнитного поля индуктора и регистрируют амплитудно-временные характеристики температурного отклика контролируемого участка, по которым определяют качество изделий/ о т - л и чаю щ и й с я тем, что, с целью повышения, точности и достоверности контроля и расширения диапазона контролируемых толщин, опера-„ цйю воздействия ведут импульсом ' переменного поля неизменной амплитуда в течение времени, не меньшего длительности теплового переходного процесса в контролируемом«слое> а регистрацию амплитудно-временных ’· характеристик температурного отклика производят во время и после воздействия полем индуктора,

-

2. Способ по п. 1_€ о т л и ч .а ющ и й с я тем, что электромагнитное поле изменяют с периодом, соответствующим одновременно области максимума вносимого изделием в индуктор активного Сопротивления и минимуму влияния мешающих факторов на результаты контроля.

3. Способ по ппЛ^и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что дополнительную коррекцию влияния электромагнитных и геометрических параметров изделия и его положения на результаты регистрации амплитудно-временных характеристик температурного отклика производят по параметрам электромагнитного поля индуктора.

4. Способ по пп.1—3, о т л и ч βίο и и й с я тем, что ток в индукторе изменяют по пилообразному закону.

О 2

-SU... 1027591