SU1179201A1

SU1179201A1 - Magnetic-television flaw detector

Info

Publication number: SU1179201A1
Application number: SU843718892A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Клюев; Юрий Михайлович Шкарлет; Алексей Алексеевич Абакумов; Рауф Гибадуллович Вильданов
Original assignee: Уфимский Нефтяной Институт
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1985-09-15

Abstract

МАГНИТОТЕЛЕВИЗИОННЫЙ ДЕФЕКТОСКОП , содержащий П-образный электромагнит , источник посто нного тока, магниточувствительный узел, выполненный в виде матрицы и расположенный в межполюсном пространстве электромагнита, последовательно соединенные амплитудный селектор и видеоконтрольный блок, блок развертки , выход которого соединен с управл ющими входами магниточувствительной матрицы и видеоконтрольного блока, отличающийс тем, что, с целью повышени чувствительности к поверхностным и подповерхностным дефектам, он снабжен последовательно соединенными парафазным усилителем, детектором и избирательным усилителем, включенными между выходом магниточувствительной матрицы и входом амплитудного селектора, последовательно соединенными датчиком магнитного пол , расположенным в межполюсном пространстве электромагнита, блоком сравнени , регул тором тока и катушками компенсации магнитного пол , расположенHbiNm у полюсов электромагнита в его межполюсном пространстве, и задатчиком тока, подключенным к второму входу блока сравнени , источник посто нного тока подключен к второму входу регул тора тока, второй выход которого подсоединен с обмотке электромагнита, причем элементы магниточувствительной матсл рицы выполнены в виде ферритовых сердечников с немагнитным зазором и с пр моугольной петлей гистерезиса , каждый сердечник прошит системой , горизонтальных и вертикальных адресных проводов, одновитковой выходной обмоткой, проход щей в напра.влении диагонали матрицы, и проводом 1Ш1Ш перемагничивани , намотанной встречно горизонтальным CD Isd адресным проводам, начала горизонтальных и вертикальных адресных проводов и шины перемагничивани образуют управл к ций вход магниточувствительной матрицы, а их концы заземлены.MAGNETOTELEVISION DEFECTOSCOPE containing a U-shaped electromagnet, a source of direct current, a magnetically sensitive node made in the form of a matrix and located in the interpolar space of an electromagnet, serially connected amplitude selector and video control unit, a scanner whose output is connected to the control inputs of the magnetically sensitive and block, characterized in that, in order to increase sensitivity to surface and subsurface defects, it is supplied after optically connected by a paraphase amplifier, a detector and a selective amplifier, connected between the output of the magnetically sensitive matrix and the amplitude selector input, connected in series by a magnetic field sensor located in the interpolar space of the electromagnet, a comparator unit, a current regulator and magnetic field compensation coils located HbiNm at the poles of the electromagnet and interpolar space, and a current indicator connected to the second input of the comparator unit, a direct current source Connected to the second input of the current controller, the second output of which is connected to the electromagnet winding, and the elements of the magnetically sensitive matrix are made in the form of ferrite cores with a non-magnetic gap and a rectangular hysteresis loop, each core is stitched by a system of horizontal and vertical address wires, single-turn output winding passing in the direction of the diagonal of the matrix, and the 1X1S reversal of the magnetic reversal wire, wound counter-horizontal to the horizontal CD Isd address wires, the beginning of the horizontal and The vertical address wires and the magnetization reversal lines form control of the input of the magnetically sensitive matrix, and their ends are grounded.

Description

Изобретение относитс к средствам контрольно-измерительной техники и может быть применено дл контрол качества структуры ферромагнитных материалоь и изделий. Цель изобретени - повышение чувствительности преобразовател к поверхностным и подповерхностным дефектам путем улучшени вы вл емости дефектов. На фиг. 1 представлена блок-схема дефектоскопа; на фиг. 2 - конструктивное вьшолнение магниточувствительного узла на фиг. .3 - феррито- вый сердечник с немагнитным зазором. Устройство содержит изделие 1 кон рол , магниточувствительньй узел 2, катушки 3 компенса1щи магнитного пол и датчик 4 магнитного пол , меж ду которыми последовательно включены блок 5 сравнени .и регул тор 6 тока, задатчик 7 тока, подключенншш к блоку 5 сравнени , П-образный электромагнит 8, в межполюсном пространстве которого расположены магниточувствительный узел 2, катушки 3 и датчик 4 источнттк 9 посто нного тока, подключенньй к второму входу регул тора 6, второй выход которого подсоединен к обмотке электромагнита 8, последовательно соединенные парафазиые усилитель 10, детектор 11, избирательньй усилитель 12, .чмплитудный селектор 13, видеоконтрольньм блок 14, подключенные к выходу магниточувстви тельного узла 2, и блок 15 развертки , подключенный к управл ющим входам магниточувствительного узла 2 и виде контрольного блока 14. „ . Магниточувствительньш узел z выполнен в виде матрицы (фиг. 2) из ферритовых сердечников 16 с немагнит ным зазором (фиг. 3) и с пр моугольной петлей гистерезиса, каждьй сердечник 16 прошцт системой горизонтальных 17 и вертикальных 18 адресных проводов, одновитковой выходной обмоткой 19, и проводом шины 20 перемагничивани ., намотанной встречно горизонтальным адресным проводам 17, начала горизонтальных 17 и верти кальных 18 адресных проводов и шины перемагничивани образуют управл юищ вход магниточувствительного узла 2, а их концы заземлены. Дефектоскоп работает следующим образом. Работа магнитотелевизионного деектоскопа основана на методе высших гармоник, предлагающем одновременное намагничивание издели переменным и посто нным магнитными пол ми. Магниточувствительный узел 2, выполненньй на эластичной основе, располагают на поверхности издели 1 контрол (фиг. 1). Блок 15 развертки подает совпадающие во времени импульсы тока амплитудой (ifTj- полный ток, необходимый дл полного перемагничивани сердечника) на горизонтальньй 17 и вертикальный 18адресные провода (например, на входы Х и Y.p. Тогда ферритовый сердечник 16 с пр моугольной петл й гистерезиса и немагнитным зазором пор дка 3-5 мкм, расположенньй на пересечении этих адресных проводов, перемагничиваетс из одного насыщенного состо ни +В5 в противоположное -Bf. При этом в выходной обмотке 19наводитс ЭДС электромагнитной индукции. На величину ЭДС оказывают вли ние выхревые токи, возникаклцие в изделии 1 непосредственно в зоне немагнитного зазора под действием измен ющегос во времени магнитного пол сердечника при перемагничивании (фиг.З). Магнитное поле вихревых токов воздействует на выходную обмотку 19, навод в ней ЭДС, котора измен ет по амплитуде ЭДС, возникающую в выходной обмотке 19, от перемагничивани сердечника. Сердечник, выполненньй с немагнитным зазором, необходим дл концентрации электромагнитного пол , возникакщего при периодическом пе; емагничивании сердечника , что позвол ет вы вл ть трещины с раскрытием, соразмерным с шириной немагнитного зазора. Кроме того, сердечник с немагнитным зазором необходим дл усилени воздействи злектром гнитного пол вихревьЕХ токов на выходную обмотку 19. В следующий момент времени блок 15 развертки подает полутоковые импульсы на входы Х и Y, при этом перемагничиваетс сердечник, расположенньй на пересечении этих проводов . Таким образом, сердечник за сердечником считывает сигнал с первой строки, затем со второй, и в течение кадра (полукадра) происходит опрос всех сердечников магниточ вствительного узла. В конце кадpa (полукадра) блок 15 разверток подает мощньй токовый импульс в шину 20 перемагничивани дл одновременного перемагничивани всех сердечников матрицы в исходное магнитное состо ние. Сигнал с выходной обмотки 19 подаетс в парафазный усилитель Ю дл усилени , затем выпр мл етс детектором 11, усиливаетс избирательным усилителе 12, настроенный на вторую гармоник а через амплитудный селектор 13 поступает в видеоконтрольньй блок 14. При отсутствии дефекта в изделии 1 контрол сигналы от все сердечников матрицы будут одинаковы по амплитуде и присинхронной развертке луча видеоконтрольного блока 14 на экране будут наблюдать световое поле равномерного свечени . The invention relates to instrumentation technology and can be applied to control the quality of the structure of ferromagnetic materials and products. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the transducer to surface and subsurface defects by improving the detection of defects. FIG. 1 shows a block diagram of a flaw detector; in fig. 2 shows a constructive implementation of the magnetically sensitive unit in FIG. .3 - ferrite core with a nonmagnetic gap. The device contains a product 1 con, magnetic sensitive node 2, coils 3 compensating magnetic field and sensor 4 magnetic field, between which the comparison unit 5 and the current regulator 6, the current setting device 7 connected to the comparison unit 5, U-shaped are sequentially connected. an electromagnet 8, in the interpolar space of which the magnetically sensitive node 2, coils 3 and sensor 4 of direct current source 9, are connected to the second input of regulator 6, the second output of which is connected to the winding of electromagnet 8, are connected in series ennye paraphase amplifier 10, a detector 11, a selective amplifier 12, selector 13 .chmplitudny, videokontrolnm unit 14 connected to the output magnitochuvstvi Tel'nykh unit 2 and scanning unit 15 connected to the control inputs of the magnetosensitive unit 2 and a control unit 14. ". The magnetically sensitive node z is made in the form of a matrix (Fig. 2) of ferrite cores 16 with a nonmagnetic gap (Fig. 3) and with a rectangular hysteresis loop, each core 16 is projected with a system of horizontal 17 and vertical 18 address wires, with a single turn output winding 19, and by the wire of the magnetization reversal bus 20., wound against the horizontal address wires 17, the beginnings of the horizontal 17 and vertical 18 address wires and the magnetization reversal bus form the control input of the magnetosensitive node 2, and their ends are grounded. The flaw detector works as follows. The operation of a magneto-television deactoscope is based on the method of higher harmonics, which suggests simultaneous magnetization of the product by alternating and constant magnetic fields. The magnetically sensitive unit 2, made on an elastic basis, is placed on the surface of the control product 1 (Fig. 1). The scanner unit 15 delivers coincident current pulses of amplitude (ifTj is the total current required for complete reversal of the core) to the horizontal 17 and vertical 18address wires (for example, to the inputs X and Yp. Then the ferrite core 16 has a rectangular hysteresis loop and a nonmagnetic gap about 3-5 µm, located at the intersection of these address wires, re-magnetized from one saturated state + B5 to the opposite -Bf.At the same time, an emf of electromagnetic induction is output in the output winding 19. The effect of outflow currents, occurring in product 1 directly in the non-magnetic gap zone under the action of a time-varying magnetic field of the core during magnetization reversal (Fig. 3), is called. The magnetic field of eddy currents affects the output winding 19, emf in it, which changes in terms of the amplitude of the EMF arising in the output winding 19 from the magnetic reversal of the core. The core, made with a nonmagnetic gap, is necessary for the concentration of the electromagnetic field that occurs during a periodic ne; magnetization of the core, which allows the detection of cracks with a opening that is commensurate with the width of the nonmagnetic gap. In addition, a core with a non-magnetic gap is required to enhance the electrolyte effect of the eddy currents on the output winding 19. At the next time, the sweep unit 15 delivers half-current pulses to the inputs X and Y, while the core is re-magnetized at the intersection of these wires. Thus, the core behind the core reads the signal from the first line, then from the second, and during the frame (half-frame) all the cores of the magnetic node are polled. At the end of the frame (half-frame), the sweep unit 15 delivers a powerful current pulse to the remagnetization bus 20 to simultaneously remagnetize all the cores of the matrix to the initial magnetic state. The signal from the output winding 19 is fed to the para-phase amplifier U for amplification, then rectified by the detector 11, amplified by a selective amplifier 12 tuned to the second harmonics, and through the amplitude selector 13 enters the video monitoring unit 14. In the absence of a defect in product 1, the signals from all the cores of the matrix will be the same in amplitude and asynchronous sweep of the beam of the video monitoring unit 14 on the screen will observe a light field of uniform luminescence.

При наличии дефекта в изделии 1 измен етс траектори вихревых токов следовательно, измен ютс электромагнитное поле вихревых токов и ЭДС, наводима электромагнитным полем них ревых токов в выходной обмотке. На экране видеоконтрольного блока 14 при этом измен етс интенсивность свечени в соответствующих местах. Яркость светового п тна регулируетс амплитудным селектором 13.If there is a defect in the product 1, the eddy current paths change, therefore, the electromagnetic field of the eddy currents and the EMF induced by the electromagnetic field of their roar currents in the output winding change. On the screen of the video monitor unit 14, the intensity of the glow in the corresponding places changes. The brightness of the spotlight is adjusted by the amplitude selector 13.

Подмагничивание электромагнитом 8 посто нного тока необходимо дл повышени чувствительности дефектоскопа методом высших гармоник, а также дл вы влени дефектов, залегающих на глубине. Без подмагничивани посто нным магнитным полем вы вить глубинные дефекты невозможно , так как электромагнитное поле немагнитного зазора сердечника не может войти глубоко в металл из-за потерь на вихревые токи. Благодар подмагничиванию посто нным магнитным полем изделие 1 доводитс практи чески до состо ни , близкого к магниному насьпцению. В результате этого увелшгиваетс глубина проникновени переменного магнитного пол , а вElectromagnet bias 8 of direct current is necessary to increase the sensitivity of the flaw detector by the method of higher harmonics, as well as to detect defects occurring at depth. It is impossible to detect deep defects without biasing by a constant magnetic field, since the electromagnetic field of the nonmagnetic core gap cannot enter deep into the metal due to eddy current losses. Due to the magnetization of a constant magnetic field, product 1 is brought almost to a state close to magnetism. As a result, the penetration depth of the alternating magnetic field is increased, and in

выходном сигнале увеличиваетс амплитуда высших гармоник, прежде всего второй. Кроме того, вы вление глубинных дефектов становитс возможным еще потому, что в посто нном магнитном поле по вл етс поле рассе ни глубинного дефекта, намагничивающее и измен ющее величину .остаточной . магнитной индукции ферритового сердечника , а следовательно, и ЭДС пёремагничивани .the output signal increases the amplitude of the higher harmonics, especially the second. In addition, the detection of deep defects becomes possible also because in a constant magnetic field there appears a scattering field of the deep defect, which magnetizes and changes the residual value. magnetic induction of the ferrite core, and consequently, the emf of magnetization.

Магнитное поле рассе ни поверхностных дефектов убывает с удалением от поверхности издели 1 во много раз быстрее, чем поле глубинных дефектов , поэтому вли ние пол рессе ни поверхностньк дефектов на выходную обмотку 19 и ферритовые сердечники 16 слабо и вы вление .поверхностных и подповерхностных дефектов объ н етс только механизмом вихревых токов и вьщелением второй гармоники.The magnetic field of the scattered surface defects decreases with distance from the surface of product 1 many times faster than the field of deep defects, therefore the influence of the field of the superficial defects on the output winding 19 and ferrite cores 16 is weak and the detection of surface and subsurface defects It is only the mechanism of eddy currents and the separation of the second harmonic.

Установление в изделии 1 необходи мой индукции производитс регул тором 6, измен ющим силу тока в электромагните 8, поступающего от источника 9 тока. Дл повьш1ени чувствительности ферритовых сердечников к внешним электромагнитным и магнитным пол м необходимо создать такое тюле рассе ни электромагнита HO, которое бы по величине приближалось или равн лось коэрцитивной силе материала сердечника. Дл поддержани величины HO посто нной и равной коэрцитивной силе ферритового сердечника служит датчик 4 магнитного пол , представл ющий собой потокочувствительную магнитную головку, с.игнал которой поступает в блок 5 сравнени , где сравниваетс с заданным значением, соответствующим заданной величине Но, и поступакщим от задатчика 7. В случае неравенства сигнала датчика 7 и сигнала зада-ни их разность подаетс в регул тор 6 тока, автоматически измен ющий силу тока в компенсационных катушках 3.The establishment of the required induction in the product 1 is made by the regulator 6, which changes the current in the electromagnet 8, coming from the current source 9. In order to increase the sensitivity of ferrite cores to external electromagnetic and magnetic fields, it is necessary to create an HO electromagnet dissipating tulle that would be close to or equal to the coercive force of the core material. To maintain the magnitude of the HO constant and equal to the coercive force of the ferrite core, a magnetic field sensor 4 is used, which is a flux-sensitive magnetic head, the signal of which goes to the comparison unit 5, where it is compared with a predetermined value corresponding to a given value Ho, and coming from the setting unit 7. In the event of the inequality of the signal of sensor 7 and the signal of reference, the difference is applied to the current regulator 6, which automatically changes the current in the compensation coils 3.

Claims

A MAGNETOTELVISION DEFECTOSCOPE containing a U-shaped electromagnet, a direct current source, a magnetically sensitive unit made in the form of a matrix and located in the interpole space of the electromagnet, an amplitude selector and a video control unit connected in series, a scan unit, the output of which is connected to the control inputs of the magnetically sensitive matrix and video control unit, characterized in that, in order to increase sensitivity to surface and subsurface defects, it is equipped with a follower but connected by a paraphase amplifier, detector, and selective amplifier, connected between the output of the magnetically sensitive matrix and the input of the amplitude selector, serially connected by a magnetic field sensor located in the interpole space of the electromagnet, a comparison unit, a current regulator, and magnetic field compensation coils located at the poles of the electromagnet in its pole space, and a current regulator connected to the second input of the comparison unit, the DC source is connected to the WTO the second input of the current regulator, the second output of which is connected to the winding of the electromagnet, and p elements of the magnetically sensitive matrix are made in the form of ferrite cores with a non-magnetic gap and with a rectangular hysteresis loop, each core is flashed by the system. horizontal and vertical address wires, a single-turn output winding running in the direction of the diagonal of the matrix, and a magnetization reversal bus wound opposite the horizontal address wires, the beginnings of horizontal and vertical address wires and the magnetization reversal bus _t form the control input of the magnetically sensitive matrix, and their ends are grounded.

SU „> 1179201