SU1366932A1 - Способ вихретокового контрол материалов и изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  и может быть использовано в металлоискате- л х, толщиномерах, структуроскопах и дефектоскопах. Цель изобретени  .- повышение чувствительности контрол  за счет усилени  изменений параметров сигнала вихретокового преобразовател , вызванных изменением электрофизических параметров объекта конт- рол . В способе используетс  вклю-: чение преобразовател  в колебательный контур автогенератора и недовоз- бужденный режим работы автогенератора . При размещении преобразовател  в зоне контрол  и поступлении на автогенератор периодических импульсов , период повторени  которых пре- . вышает врем  затухани  собственных колебаний, возникают периодические затухающие колебани . Регистрацию параметров .затухающих колебаний производ т с задержкой на п периодов зтих колебаний по отношению к моменту окончани  действи  импульсов возбуждени . Это позвол ет увеличить в п раз приращени  амплитуды и фазы колебаний, вызванных изменением электрофизических параметров объекта контрол , а тем сам)1м повысить чувствительность контрол . о (б (Л

Description

со. о о оо

1Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано при создании аппаратуры с вихретоковыми преобразовател ми (ВТП дл  обнаружени  металлических предметов , толщинометрии, структуроско- пии и дефектоскопии материалов и изделий в различных отрасл х народного хоз йства.

Цель изобретени  - повышение чувствительности контрол  за счет увеличени  изменений параметров -сигнала вихретокового преобразовател , вызванных изменением электрофизических параметров объекта контрол .

На чертеже приведены эпюры напр жений на выходе генератора с ВТП при отсутствии и наличии металлического объекта.

Сущность способа заключаетс  в следующем.

При периодическом возбуждении

j потерь от вихревых токов в объекте контрол , приводит к изменению частоты, фазы, посто нной времени и длительности процесса затухани  сигнала, а также мгновенны значений напр жени  в выбранные моменты времени, средних значений напр жений выбранных участков переход ного процесса, отношени  амплитуд

генератора с ВТП, включенным в часто- тозадающий колебательный контур, рм- „ выбранных полуволн затухающих коле- пульсами тока (см. чертеж, эпюра а) , аний (см. чертеж, эпюры в,г), а также лри условии предварительного задани  недовозбужденного режима работы генератора, близкого к критическому (генератор работает в режиме усилител  с положительной обратной св зью - умножител  добротности), на выходе генератора возникают экспоненциально затухающие синусоидальные

30

Увеличение длительности процесса затухани  колебаний в контуре с ВТП при высоких начальных значени х доб ротности позвол ет получить высокую чувствительность измерительной системы . .

Так, если в устройстве, реализую щем способ вихретокового контрол , измерени  производить на поздних ст

колебани  на частоте резонанса контура с ВТП (см. чертеж, эпюра б).

Огибающа  выходного сигнала генератора при отсутствии металлического объекта описываетс  выражением

f(t)U,

-u;,.t/26,

..«,

(1)

где Up - начальное значение ампли-

туды сигналов;

0 - коэффициент затухани  сигнала ; t - текущее значение времени

измерени  (за начало отсчета беретс  момент времени );

21i f - частота свободных колебаний ;

Q 3 - эквивалентна  добротность колебательной системы;

- эквивалентное активное сопротивление контура с учетом сопротивлени  (-R), вносимого цепью обратной св зи генератора;

L - индуктивность контура с

ВТП.

При этом мгновенное значение сигнала на выходе генератора описываетс  выражением

-Wee /263

и(с)и„ е - cos(u.i- -t)

и„е со5(ы„ t). (2)

Анализ выражений (1) и (2) показывает , что изменение комплексного сопротивлени  контура ,+jwLg при внесении активных - R... и реактивных - wL.

8Н

j потерь от вихревых токов в объекте контрол , приводит к изменению частоты, фазы, посто нной времени и длительности процесса затухани  сигнала, а также мгновенных значений напр жени  в выбранные моменты времени, средних значений напр жений выбранных участков переходного процесса, отношени  амплитуд

выбранных полуволн затухающих коле- аний (см. чертеж, эпюры в,г),

выбранных полуволн затухающих коле- аний (см. чертеж, эпюры в,г),

0

Увеличение длительности процесса затухани  колебаний в контуре с ВТП при высоких начальных значени х добротности позвол ет получить высокую чувствительность измерительной системы . .

Так, если в устройстве, реализующем способ вихретокового контрол , измерени  производить на поздних ста5 ди х процесса затухани  колебаний, т.е. в момент t(cM. чертеж), соответствующий п-му периоду колебаний (п 100-1000), то будет иметь место п-кратное увеличение изменений ампли0 туды лА.п - ЛА , и фазы л - л (, сигнала по сравнению с начальным периодом колебаний (). Эпюры 8 ,i, приведенные на чертеже, соответствуют изменению параметров затухающего

5 сигнала при внесении в поле ВТП

неферромагнитного (НФМ) и ферромагнитного (ФМ) металлических объектов. В случае невысоких начальных значений добротности компенсаци  потерь

0 в контуре с ВТП осуществл етс  изменением режимных параметров генератора , представл ющего собой четырехполюсник с отрицательным сопротивлением , регулируемым в широких преде5 лах (от дес тков ом до дес тков ки- лоом).

Использование гибко перестраиваемой системы возбуждени  сигнала ВТП обеспечивает большую длительность

том, что вихретоковый преобразователь включают в колебательный контур автогенератора , обеспечивают режим прерывистой генерации, устанавливают преобразователь в зоне контрол  и ре- гистрир тот изменение параметров зату- хаюишх колебаний, по которым определ ют характеристики объекта контрол , отличающийс  тем, что, с целью повышени  чувствительности контрол , режим прерывистой генерации обеспечивают заданием невоз- бужде.нного режима работы автогенераПри использовании нескольких пери-15 тора и его последующим возбуждением

периодически повтор ющимис  импульсами , период повторени  которых превышает врем  затухани  собственных колебаний, а регистрацию изменений 20 параметров затухающих колебаний прозатухани  колебаний независимо от условий контрол  и возможности компенсации потерь в контуре с ВТП, Способ вихретокового контрол  обеспечивает значительное повьппение чувствительности контрол  при простой схемной реализации. Кроме того, к достоинствам предлагаемого способа относ тс  временна  прив зка регистрируе- IQ мого затухающего сигнала к тактовым (запускающим) импульсам и удобство стыковки с ЭВМ,

одически коммутируемых контуров, настроенных на разные частоты, можно вести одновременный контроль нескольких параметров материалов и изделий.

Claims (1)

1. Формула изо-бретени 

   Способ вихретокового контрол  материалов и изделий, заключающийс  в

   извод т с задержкой на п периодов этих колебаний по отношению к моменту окончани  действи  импульсов возбуждени  ,

   L

   t

   t t Uo-e- -casm-t t