SU1478110A1 - Способ вихретокового контрол и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  контрол  качества точечных сварных соединений. Повышение достоверности контрол  достигаетс  путем вычислени  фазы вносимого в вихретоковый преобразователь напр жени  по результатам измерени  совокупности амплитуд. С помощью генератора 6 низкой частоты измен ют емкость варикапа, вход щего в последовательный колебательный контур 2, что приводит к изменению его резонансной частоты. Измерители амплитуды измер ют напр жени  U₁ и U₂ в момент достижени  ими максимума. По совокупности измеренных величин и известным параметрам последовательного колебательного контура 2 с помощью вычислительного блока определ ют амплитуду и фазу вносимого в вихретоковый преобразователь 3 напр жени . 2 ил.

Description

-0vf #иг

Фиг. 2

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  контрол  качества сварных соединений немагнитных материалов. Цель изобретени  - повышение достоверности контрол  путем вычислени  фазы вносимого напр жени  по результатам измерени  совокупности амплитуд.

На фиг. 1 и 2 изображено устрой- ство.

Устройство дл  вихретокового контрол  состоит из последовательно соединенных генератора 1 высокой частоты и последовательного колебательного контура 2, образованного вихретоковым преобразователем 3, варикапом 4 и резистором 5, генератора 6 низкой частоты , подключенного к варикапу 4, измерител  7 амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке вихретокового преобразовател  3 и варикапа 4, измерител  8 амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке варикапа 4 и резистора 5, преобразователей 9 и 10 аналог - код, вычислительного блока 11, подключенного входами через преобразователи 9 и 10 аналог - код к выходам измерителей 7 и 8 амплитуды соответственно, блока 12 логической обработки, подключенного входами к выходам вычислительного блока 11.

Способ вихретокового контрол  реализуют следующим образом.

Бихретоковый преобразователь 3, включенный в последовательный колебательный контур образованный соединенными последовательно с ним варикапом 4 и резистором 5, питают от генератора 1 высокой частоты. Привод т вихре- токовый преобразователь 3 в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, например устанавли- вают на сварную точку, качество которой подлежит определению. В результате взаимодействи  с контролируемым объектом измен етс  собственна  резонансна  частота контура 2. С помощью генератора 6 низкой частоты, подключенного к варикапу 4, модулируют емкость С колебательного контура с частотой , на пор док меньшей частоты питающего колебательный контур 2 гармо- нического напр жени , поступающего с генератора 1. Выбор частоты модул ции св зан с необходимостью избежать накачки энергии в контур 2,

Изменение емкости с варикапа 4 приводит к изменению резонансной частоты контура 2. Благодар  этому его выходное напр жение становитс  амплитудно- модулированным и достигает максимума при резонансе. Измерители 7 и 8 амплитуды обеспечивают измерение максимумов амплитуды поступающих на их вход напр жений U, и Uz. После преобразовани  в цифровую форму с помощью преобразователей 9 и 10 аналог - код измеренные максимумы подаютс  на вход вычислительного блока 11.

Вычислительный блок 11 определ ет активное и реактивное сопротивлени  Rgn и X Вп соответственно, вносимые в вихретоковый преобразователь. Алгоритм вычислени  основан на следующих соотношени х.

Напр жение Uc на варикапе 4 равно

пУ

Uc j()2 +wFC2Rn

где U - напр жение, питающее контур; tt - кругова  частота этого напр жени ;

L - индуктивность контура;

+RBT(1 - полное активное сопротивление контура;

R

ft т п

- активное сопротивление вихретокового преобразовател ; R - активное сопротивление резистора 5.

Измен   емкость С, можно добитьс  резонанса, при котором Uc становитс  максимальным.

Это имеет место при числителе выражени  (1),. равном нулю

УЈ2(1 -иЯЪСК-;ЈЪ). .

2 (1-u2LC)2-Ko2C2R2J3 или -Ul2()-(-w2L)+2Cu). Упроща , получим -L+u2L2 C+CR2n 0. Следовательно, максимум Uc имеет место при р

(2)

Р R2n+u2L2 При резонансе последовательный контур имеет чисто .активное сопротивление , равное К р. Учитыва  это, можн записать, что при резонансе

%-ь

р 1р

где Iр - ток в цепи контура при резонансе .

Так как 1р, то Rp {j;R- (3) Следовательно, по формуле (3) можно определить полное сопротивление

контура при резонансе. Учитыва , что 4o+k 8н , где KL.O активное сопротивление ВТП в воздухе, найдем

( - 1)-RLe. (4)

Подставл   (2) в выражение дл 1)с, получим

.-«BF.

D

(Ь)

Реша  совместно (3) и (5), находим

Учитыва , что uL L0+wLgl), где oiL0 - индуктивное сопротивление ВТП в воздухе, o)LgH вносимое в ВТП сопротивление , получим R

и;

uL Вн (Ut-Uz)2-Uz-wLe .

uLBH lTr1Ui-U -u,Le

или

и

(6)

Зна  RBH, найдем tflliflf /RfH .R/U2 Y(Ui-Ui)

R(u/Ui-1)-RL0 Таким образом, измер   напр жение

CoL вн /R

Таким

U1 и иг на колебательном контуре, можно определить величины R 8н и wL6H /R 6Н по формулам (4) и (6). Модуль Z 6к и аргумент ц вносимого сопротивлени  окончательно определ ютс  по известным соотношени м

U arctgj l и z llR2BM+(uLBH)2

и пропорциональны амплитуде и фазе вносимого в вихретоковый преобразо- ватель 3 напр жени .

Закон функционировани  блока 12 Логической обработки сигналов основан на том, что вносимые амплитуда и фаза вихретокового преобразовател  при одном и том же значении зазора определ ют точку амплитудно-фазовой характеристики преобразовател  при контроле сварного соединени  с опре- деленным качеством сварки, например с дефектом типа слипание, заниженный диаметр литого  дра и т.п. Набор точек, полученный дл  одного и того же сварного соединени  с определенным качеством сварки при разных значени х зазора заданного диапазона его изменени , определ ет всю амплитудно-фазовую характеристику в названном диапазоне изменени  зазора. Так как амплитудно-фазовые характеристики ВТП, сн тые при других дефектах сварки, не пересекаютс , то они характеризуютс  разными наборами амплитуд и фаз.

20

25

, «

35

. д ,,

50

55

Следовательно, с помопц.ю логики можно отличить одну характеристику от другой и гем самым определить качество . сварки независимо от изменени  зазора в диапазоне, дл  которого эта характеристика сн та. Учитыва  это, закон функционировани  блока 12 логической обработки сигналов по одному JQ выходу, которому поставлено в соответствие одно значение качества сварки , описываетс  выражением

,ЛА ,. -V(fnA А„, (7) где Ф, , . . . ,Ф„ ;А ,,. . . ,А „ - цифровые значени  фазы и амплитуды при зазорах h, равных соответственно h ,...,hn дл  одного и того же качества сварного соединени ;

v, л - знаки логического сложени  (дизъюнкции) и умножени  (конъюнкции).

Из выражени  (7) очевиден закон функционировани . Действительно, логическое произведение Ф(А А определ ют точку амплитудно-фазовой характеристики , поскольку дл  нахождени  точки на амплитудно-фазовой плоскости необходимо наличие двух значений координат - амплитуды и фазы. Дл  нахождени  всей характеристики необходимо наличие всех точек характеристики , что учитывает логическа  сумма логических произведений, т.е. выражение (7) .

Claims (2)

1. Способ вихретокового контрол , заключающийс  в том, что вихретоковый преобразователь, включенный в последовательный колебательный контур, питаемый гармоническим напр жением, привод т в электромагнитное взаимодействие с контролируемым объектом, измер ют вносимые параметры вихретокового преобразовател  и по ним опре- щел ют качество контролируемого объекта , отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , используют колебательный контур с включенным в него резистором, модулируют емкость колебательного контура с частотой, на пор док меньшей частоты питающего колебательный контур гармонического напр жени , измер ют напр жение L ., на емкости и напр жение иг на резисторе при резонансном режиме колебательного контура и определ ют вносимые параметры вихретокового преобразовател 

(U/Ua-1)-RLc

S/yiJ/iUiiUjlliyii Li

X... R,

« ЛВ«

де R

,-DRL

RH

ли

R U w активное и реактивное сопротивлени , вносимые в вихретоковый преобразователь; индуктивность обмотки вихретокового преобразовател ;

сопротивление резистора , включенного в контур;

напр жение , питающее колебательный контур; кругова  частота этого напр жени .

2. Устройство вихретокового контрол , содержащее последовательно соединенный генератор и вихретоковый преобразователь, измеритель амплитуды и измерительный канал, два преобTJ

Редактор С.Пекарь

Составитель П.Ыкатов

Техред Л.Олийнык Корректор С.Черни

Заказ 2356/43

Тираж 790

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

4781106

разовател  аналог - код и блок логической обработки сигналов, подключенный входами к выходам измерител  ам- 5 плитуд и измерительного канала через соответствующие преобразователи аналог - код, отлич ающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности контрол , оно снабжено варикаЮ пом и резистором, последовательно соединенными с вихретоковым преобразователем и образующими с ним последовательный колебательный контур, генератором низкой частоты, подключенным

15 к варикапу, цифровым вычислительным блоком, включенным между входами преобразователей аналог - код и входами блока логической обработки сигнала, измерительный канал выполнен в виде

2о второго измерител  амплитуды, подключенного сигнальным входом к общей точке резистора и варикапа, а первый измеритель амплитуды подключен к общей точке вихретокового преобразова25 тел  и варикапа.

Фиа.1

Подписное