SU1703958A1 - Способ многопараметрового контрол изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике. Целью изобретени   вл етс  расширение области использовани  за счет контрол  многослойных изделий. Дл  этого в способе многопараметрового контрол  изделий, включающем размещение преобразовател  в зоне контрол , регулирование частоты тока возбуждени  преобразовател  в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого пол  на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразованию сло  до величины, равной или большей толщины испытуемого издели , получение выходной характеристики преобразовател  и определение рассто ни  от преобразовател  до поверхности испытуемого издели  по результатам измерени  и обработки параметров выходного сигнала преобразовател  на максимальной частоте, а также получение во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого сло  выходной характеристики преобразовател  при наличии в зоне контрол  издели , отличающегос  от испытуемого тем, что толщина контролируемого сло  много больше глубины проникновени  в него возбуждающего пол , сравнение полученных характеристик, измерение параметров выходного сигнала преобразовател  в точке их пересечени  и определение по результатам их обработки физического параметра контролируемого сло , последовательно дл  каждого сло  издели , начина  с ближайшего к преобразователю сло , выполн ют операции, следующие за операцией определени  рассто ни  до издели . При этом -толщину контролируемого сло  определ ют как функцию толщин слоев, расположенных между преобразователем и контролируемым слоем, и длин волн пол  в этих сло х и в контролируемом слое на частоте , измеренной в точке пересечени  полученных характеристик. 1 ил. I I о Ј VJ О со о с  00

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле качества продукции, акустике, экранировании РЭА, индукционной электроразведке полезных ископаемых и т.п.

Целью изобретени   вл етс  расширение области использовани  за счет контрол  многослойных изделий.

На чертеже представлена структурна  схема устройства дл  реализации предлагаемого способа многопараметрового контрол  изделий.

Устройство содержит последовательно включенные генератор 1 регулируемой частоты , преобразователь 2, блок 3 получени  выходной характеристики преобразовател  2, второй вход которого соединен с выходом

генератора, блок 4 сравнени  и первичной обработки информации, блок 5 управлени  и обработки информации, второй выход которого подключен к второму входу блока 4, а третий вход - к выходу генератора 1, и блок 6 вывода информации, а также блок 7 ввода дополнительной информации, выход которого соединен с вторым входом блока

5.

Способ основан на наличии счетного множества(п 1,2,...)точек пересечени  выходной характеристики системы преобразо- ватель - испытуемое изделие и соответствующей выходноой характеристики системы преобразователь - изделие, отличающеес  от испытуемого тем, что толщина контролируемого сло 

При этом, как показали расчеты и эксперименты , на частоте , измеренной в п-й точке пересечени  характеристик, в широких пределах изменени  параметров слоев испытуемого издели  и зазора между преобразователем и испытуемым изделием справедливо соотношение

,

где ti, k f(pi, o)nk ) - соответственно толщина и длина волны пол  в 1-м слое испытуемого издели , включа  k-й контролируемый слой, на частоте OMk, измеренной в n-й точке пересечени  полученных выходных характеристик преобразовател ;

п- 1,2,3,...;

m n, если точка пересечени  определ етс  по АФХ или ФЧХ преобразовател ;

m « (2n -1)/2, если точка пересечени  определ етс  по АЧХ преобразовател .

Дл  определенности далее прин то n 1, т.е. параметры выходного сигнала преобразовател  2 измер ют в первой из n точек пересечени  выходных характеристик, где ft o)ik минимально, а в качестве выходных характеристик представл ют АФХ преобразовател .

Способ многопараметрового контрол  изделий, например, методом вихревых токов осуществл ют следующим образом.

На предварительном этапе контрол  выполн ют такие операции:

1) размещение преобразовател  2 в зоне контрол ;

2) регулирование с помощью генератора 1, соединенного последовательно с преобразователем 2, частоты со тока .возбуждени  преобразовател  2 в диапазоне , обеспечивающем проникновение возбуждаемого пол  на глубину от нескольких

долей толщины ближайшего к преобразователю 2 сло  до величины, равной или большей толщины испытуемого издели ;

3) измерение с помощью блока 3, под- 5 ключенного первым из входов к выходу преобразовател  2, а вторым входом - к выходу генератора 1, параметров (Ai - амплитуды, фазы, а)) частоты) выходного сигнала преобразовател  2 и получение АФХ-1 пре- 10 образовател  2 (во всем диапазоне вариаций о) с последующим вводом АФХ-1 в блок 4;

4) определение в блоке 4 рассто ни  h от преобразовател  2 до испытуемого изде- 15 ли  по результатат обработки параметров AI и р выходного сигнала преобразовател  2, измеренных в блоке 3 на максимальной частоте.

На этом же этапе осуществл ют ввод в 20 блок 5:

а) информации о рассто нии h с выхода блока 4 на первый вход блока 5;

б) сигнала, пропорционального току I возбуждени  преобразовател  2 с выхода 25 генератора 1 на третий вход блока 5;

в) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 информации Ci,2.... характеризующей размеры обмоток преобразовател  2. диапазоны возможных при контроле вариаций 30 физических параметров ри... слоев издели , частоты Ш и т.п.;

г) с выхода блока 7 на второй вход блока 5 алгоритма (1) определени  толщины 11,2...к

35 слоев издели  и алгоритма определени  физических параметров pi,2... слоев издели , а также получени  (во всем возможном при контроле диапазоне вариаций pk) выходной (АФХ-2) характеристики преобразовател  2

40 при наличии в зоне контрол  издели , отличающегос  от испытуемого тем, что толщина контролируемого сло  tk много больше глубины проникновени  в него возбуждаемого пол  (tk °° ). При этом в качестве второго

45 алгоритма используют, например, выражение

{А, р} f(Ci,2,o ; I; h; pu...k: ti.2...k-i).

(2)

50 На первом такте измерений в счетчике числа слоев, размещенном в блоке 5, устанавливают k 1. Здесь же (по заданным на предварительном этапе контрол  значени м Ci,2,..., I, h и диапазонам вариаций ш , pi

55 nti ) с помощью алгоритма (2) получают АФХ-2 преобразовател  2 при наличии в зоне контрол  издели , отличающегос  от испытуемого тем, что толщина ti первого () контролируемого сло  ti .

Полученную АФХ-2 в виде массива сигналов (А, р) (А2.) с второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4. Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 ввод т АФХ-1. В блоке 4 осуществл ют сравнение полученных АФХ- 1 иАФХ-2ификсируютпараметры(Ац,, «ж ) выходного сигнала преобразовател  2 в первой точке их пересечени , где мц (k 1, п 1) минимально.После этого сигналы, пропорциональные An. t т с вь1хода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным на предварительном этапе контрол  значени м Ci,2.... I, h, ti °°и измеренным значени м А Ап,у - и (о - ) с помощью алгоритма (2) определ ют искомое значение физического параметра pi (k 1), а искомое значение толщины ti (k 1) контролируемого сло  определ ют из алгоритма (1) при k n m 1 и Я) f(wii, Р 0 2   i 2 / гуцрГ . Занос т найденные значени  параметров pi и и в пам ть блока 5.

На втором такте измерений в счетчик числа слоев«издели  блока 5 добавл ют 1 (k 2). Здесь же (по заданным значени м CL 2..... I. h, pi, ti, 12 °° и диапазонам вариаций ft и р2) с помощью алгоритма (2) получают новую АФХ-2 преобразовател  2 при наличии в зоне контрол  издели , отличающегос  от испытуемого тем, что толщина t2 второго (k 2) контролируемого сло  t2- °° .

Полученную АФХ-2 с второго выхода блока 5 подают на второй вход блока 4. Одновременно с этим на первый вход блока 4 с выхода блока 3 ввод т АФХ-1. В блоке 4 осуществл ют сравнение полученных АФХ- 1 и АФХ-2 и фиксируют параметры (Ai2,pi2 , ) выходного сигнала преобразовател  2 в первой (п 1) точке их пересечени , где (п 1, k 2) минимально. После этого сигналы, пропорциональные Ai2-V9i2 , ftM2 , с выхода блока 4 подают на первый вход блока 5, где (по заданным значени м Ci. 2.... h, I, ti, pi, 12 ж и измеренным значени м А Ai2. f .( - 12 ) с помощью алгоритма (2) определ ют искомое значение физического параметра р2, а. искомое значение толщины t2 контролируемого сло  определ ют из алгоритма (1) при k 2. п m 1,Ai -In 2/ raJnpi А2 - 2 п 2 Р2и по измеренному в первом такте значению ц. Далее процесс измерений повтор етс  и завершаетс  на одном из тактов измерений при совпадении (с на- передзаданной точностью) сравниваемых в блоке 4 выходных характеристик преобразовател  2, т.е. при отсутствии точек пересечени , сравниваемых АФХ. При этом на первый вход блока 5 с выхода блока 4 пода

5

5 0

5

5

0

5

0

5

0

ют команду о завершении процесса контрол  и осуществл ют вывод полученной информации (h. pi, ti. P2,12 k-1....)c помощью блока 6. подключенного к первому выходу блока 5.

Пример. Решение задачи вихретоко- вого контрол  четырех параметров плоского немагнитного издели  с двум  сло ми: первый , ближайщий к вихретоковому преобразователю (ВТП), и второй слои которого выполнены соответственно из металла толщиной ti и t2 с удельной электрической проводимостью 7i и 7г.

Изделие моделировалось пластинами со следующими параметрами: 16,7 МСм/м (сплав на основе алюмини ); ц 0,55 мм; О2 55 МСм/м (технически чиста  медь); t2 0,2 мм. Дл  сравнени  с результатами , полученными по предлагаемому способу, значени  t и о пластине измер лись с помощью микрометра типа МК и серийного прибора типа ВЭ-20. Кроме того, дл  определени  частот run и 0)12 в точках пересечени  выходных характеристик ВТП использовались также цилиндрические диски диаметром 50 мм и высотой 50 мм, выполненные из материалов сrj 02 и оз.

Эксперименты осущетвл лись с использованием накладного ВТП диаметром 3 мм. генератора ГЗ-33, цифровых вольтметра типа В7/27, фазометра типа Ф 2-16 и частотомера типа 43-34. Частота генератора варьировалась в пределах от 20 до 200 кГц.

В результате экспериментов установлено , что в точках пересечени  выходных ха- рактеристик АФХ-1 и, АФХ-2 при определении параметров CTI и ti верхнего сло  частота fn составила 100 кГц, а при определении параметров О2 и t2 частота fi2 составила 40 кГц. При этом отличие параметров а , ti. 72 , t2 от измеренных с помощью стандартных измерительных средств не превышало 10-15%.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и  

Способ многопараметрового контрол  изделий, заключающийс  в размещении преобразовател  в зоне контрол , в регулировании частоты тока возбуждени  преобразовател  в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого пол  на глубину от нескольких долей ближайшего к преобразователю сло  до величины, равной или большей толщины контролируемого издели , в получении выходной характеристики преобразовател  и в определении рассто ни  от преобразовател  до поверхности контролируемого издели  по результатам измерени  и обработки параметров выходного сигнала преобразовател  на максимальной частоте, а также в получении во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого сло  выходной характеристики преобразовател  при наличии в зоне контрол  издели , отличающегос  от контролируемого тем, что толщина его много больше глубины проникновени  в него возбуждаемого пол , в сравнении полученных характеристик , в измерении параметров выходного сигнала преобразовател  в точке пересечени  характеристик и в определении по результатам обработки измеренных параметров выходного сигнала физического параметра контролируемого сло , о т л и

чающийс  тем, что, с целью расширени  области использовани  за счет контрол  многослойных изделий, начина  с ближайшего к преобразователю сло  контролируемого издели , повтор ют операции, следующие за определени  рассто ни  от преобразовател  до контролируемого издели , при этом толщину данного контролируемого сло  определ ют как функцию толщин сло , расположенных между преобразователем и данным контролируемым слоем, и длин волн пол  в этих сло х и в данном контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечени  характеристик .

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ многопараметрового контроля изделий, заключающийся в размещении преобразователя в зоне контроля, в регулировании частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей ближайшего к преобразователю слоя до величины, равной или большей толщины контролируемого изделия, в получении выходной характеристики преобразователя и в определении расстояния от преобразователя до поверхности контролируемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на макΊ симальной частоте, а также в получении во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от контролируемого тем, что толщина его много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля, в сравнении полученных характеристик, в измерении параметров выходного сигнала преобразователя в точке пересечения характеристик и в определении по результатам обработки измеренных параметров выходного сигнала физическо го параметра контролируемого слоя, о т л и- 15 чающийся тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля многослойных изделий, начиная с ближайшего к преобразователю слоя контролируе5 мого изделия, повторяют операции, следующие за определения расстояния от преобразователя до контролируемого изделия, при этом толщину данного контролируемого слоя определяют как функцию 10 толщин слоя, расположенных между преобразователем и данным контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в данном контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения характеристик.