SU1727045A1 - Способ контрол износа стальных тросов и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано при дефектоскопии стальных тросов. Цель изобретени  - повышение точности контрол  за счет анализа двумерных спектров дефектоскопических сигналов. Посредством матрицы чувствительных элементов получают массивы отсчетов продольных и радиальных составл ющих напр женностей магнитных полей вокруг троса 16 на бездефектном тросе, затем получают аналогичные массивы через некоторый промежуток его эксплуатации. Массивы отсчетов хран т на магнитной ленте блока пам ти, а дл  их получени  используют цифровой компенсатор 6, дифференциальный усилитель 7 и аналого-цифровой преобразователь 9. После этого определ ют спектры массивов, полученных после эксплуатации троса 16, и выдел   из этих спектров.определенные пространственные частоты, сравнивают их с теми же пространственными частотами, полученными на бездефектном тросе 16, и по результатам сравнени  определ ют тип дефекта и его степень опасности. 2 с. и 7 з.п.ф-лы, 10 ил. сл С

Description

М

;Ю

И

ib |СЛ

. /

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано при дефектоскопии стальных тросов.

Известно, что разрыв стальных проволок в буксировочных тросах можно контро- лироватьмагнитнымии

электромагнитными методами в процессе эксплуатации троса, намагничива  его в одной точке или возбужда  вихревые токи в ней и детектиру  магнитные аномалии, образующиес  в местах разрывов.

Известен способ дефектоскопии стальных тросов, заключающийс  в том, что воз- буждающа  обмотка, охватывающа  контролируемый трос, подключаетс  к источнику переменного тока, а по величине ЭДС вторичной обмотки трансформатора, первичной обмоткой которого  вл етс  возбуждающа  обмотка, а сердечником - контролируемый трос, определ ют величину сечени  троса.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ контрол  износа стальных тросов , в котором трос пропускают через возбудитель, выполненный в виде радиаль- но расположенных магнитопроводов U-об- разной формы, получают сигналы в измерительных индуктивных катушках, расположенных у полюсов U-образных магнитопроводов , записывают эти сигналы электронным способом, обеспечива  первую картину, а вторую картину получают и регистрируют некоторое врем  спуст , затем первую и вторую записи сравнивают и получают сигнал разности между ними, который указывает степень и местонахождение потери металла в тросе и приводит в действие сигнализацию при достижении заданной величины дефекта.

Недостатки данного способа обусловлены следующими факторами.

Высокий уровень сигнала в измерительной катушке при отсутствии дефекта снижает чувствительность способа.

Чувствительность способа к вибраци м троса относительно полюсов магнитопрово- да может привести к ложному срабатыванию сигнализации о дефекте.

При сравнении двух картин сигналов разностный сигнал зависит от ориентации троса относительно возбудител , что снижает точность контрол  или требует датчик положени  возбудител  относительно троса .

При сравнении двух картин необходимо , чтобы они были получены при одинаковых скорост х перемещени  троса относительно возбудител .

Движение троса относительно возбудител  должно быть равномерным.

Известно устройство дл  контрол  стальных тросов, содержащее возбудитель, состо щий из  рма, выполненного в виде радиально расположенных магнитопроводов U-образной формы с размещенными на них катушками возбуждени , и генератора переменного тока, измерительные индуктивные катушки, расположенные у полюсов магнитопроводов, соединенные попарно

0 последовательно встречно и подключенные к входам дифференциального усилител , амплитудный дефектор и самописец.

Наиболее близким к устройству, реализующему предлагаемый способ,  вл етс 

5 автоматизированный вихретоковый дефектоскоп , содержащий возбудитель, соединенные последовательно матрицу чувствительных элементов, первый мультиплексор , усилитель, полосовой усилитель, детектор, дифференциальный усилитель,

0 аналого-цифровой преобразователь и блок оперативной пам ти, а также последовательно соединенные регистр и цифро-аналоговый преобразователь, подключенный ко второму входу дифференциального уси5 лител , соединенные последовательно счетчик и второй мультиплексор, выход которого подключен к второму входу блока оперативной пам ти, электронную вычислительную машину, блок визуализации и блок синхро0 низации.

Недостаток данного устройства заключаетс  в том, что оно предназначено дл  анализа только одной составл ющей напр женности магнитного пол , кроме того, ра5 ботает в стационарных услови х, в то врем  как дл  контрол  стальных тросов требуетс , как правило, переносное устройство.

Цель изобретени  - повышение точности контрол  за счет анализа двумерных

0 спектров дефектоскопических сигналов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что согласно способу контрол  износа стальных тросов, заключающемус  в возбуждении в тросе магнитного пол  посредством ради5 ально расположенных магнитопроводов U- образной формы с размещенными на них обмотками возбуждени , подключенными к генератору переменного тока, и получени  дефектоскопических.сигналов, сравнении

0 этих сигналов с аналогичными сигналами, полученными ранее на том же тросе при отсутствии.дефектов в нем, и по разностным сигналам суждении о наличии дефектов в тросах, в качестве дефектоскопических сиг5 налов используют двумерные массивы отсчетов , полученные в результате дискретизации продольной составл ющей напр женности магнитного пол  вокруг троса и радиальной составл ющей напр женности магнитного пол , первый массив ис- пользуют дл  обнаружени  дефектов, св занных с потерей металла в тросе, а второй массив - дл  обнаружени  дефектов, св занных с обрывом проволок в нем, в качест- ее сравниваемых сигналов используют двумерные спектры, полученные в результате унитарного преобразовани  массивов от- счетов продольных и поперечных составл ющих напр женности магнитного пол  вокруг троса, спектры дефектоскопических сигналов определ ют в окне размером N х N, где N - число отсчетов в циркул рном и продольном направлени х, с шагом Ь.ф в. циркул рном направле- нии, определенным как 360°/N, и с шагом Д в продольном направлении, определенным как W/N, где W - ширина магнитопровода, затем дл  определени  дефектов в тросе, св занных с потерей металла, в спектрах окон продольных составл ющих напр - женностей магнитных полей выдел ют составл ющие , лежащие в левом верхнем углу спектральной плоскости, определ ют разности этих составл ющих в соответствую- щих окнах и по величине этих разностей суд т о наличии дефекта, а дл  определени  дефектов в тросе, св занных с разрывом проволок в нем, в спектрах окон радиальных составл ющих напр женностей маг- нитных полей суммируют все спектральные составл ющие окна, за исключением спектральной составл ющей, лежащей в левом верхнем углу спектральной плоскости, определ ют разности этих суммарных спек- тральных составл ющих в соответствующих окнах и по величине этих разностей суд т о наличии дефекта.

В устройство, содержащее возбудитель , последовательно соединенные матри- цу чувствительных элементов, мультиплексор, предварительный усилитель , полосовой усилитель, дифференциальный усилитель, детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок пам ти, счетчик, выход данных которого соединен с входом управлени  мультиплексора, блок синхронизации и электронную вычислительную машину, дополнительно введены цифровой компенсатор, первый вход которого соеди- нен с выходом полосового усилител , вто,- рой вход - с выходом Переполнение счетчика, а его выход подключен к инвертирующему входу дифференциального усилител , блок управлени , первый вход которого соединен с выходом Переполнени  счетчика, второй вход - соединен с выходом блока синхронизации, первый и второй выходы блока управлени  подключены к соответствующим входам матрицы чувствительных элементов, третий выход - соединен с тактовым входом счетчика, четвертый, п тый, шестой и седьмой выходы блока управлени  соединены соответственно с третьим, четвертым, п тым и шестым входами цифрового компенсатора, восьмой и дев тый выходы блока управлени  соединены соответственно с вторым и третьим входами детектора, а дес тый выход блока управлени  соединен с входом Запуск аналого-цифрового преобразовател , и дополнительный блок пам ти, подключенный к общей шине электронной вычислительной машины, выход основного блока пам ти соединен с третьим входом блока управлени , а второй выход аналого-цифрового преобразовател  соединен входом Пуск основного блока пам ти и седьмым входом цифрового компенсатора чувствительным элементов матрицы чувствительных элементов  вл етс  магнито-модул ционный преобразователь, имеющий две идентичные возбуждающие обмотки и две измери- тельные обмотки, перва  из которых намотана вдоль сердечника модул тора, а втора  - поперек, первые возбуждающие обмотки модул торов соединены последовательно согласно, а начало первой из этой группы обмоток подключено к первому выходу блока управлени , вторые возбуждающие обмотки модул торов соединены последовательно согласно, конец последней из этой группы обмоток подключен к второму выходу блока управлени , а конец последней обмотки первой группы и начало первой обмотки второй группы предназначены дл  соединени  с землей.

Цифровой компенсатор выполнен в виде последовательно соединенных усилител , аналого-цифрового преобразовател , оперативного запоминающего блока и циф- роаналогового преобразовател , и двух счетчиков, причем поле адресов оперативного запоминающего блока .разбито на две зоны, кажда  из которых подключена к выходам соответствующего счетчика.

Предварительный усилитель выполнен в виде двух каскадов, первый из которых  вл етс  фильтром нижних частот, частота среза которого равна удвоенной частоте анализируемой гармоники, а второй каскад  вл етс  полосно-заграждающим фильтром , полоса подавлени  которого расположена вокруг центральной частоты, равной первой гармонике частоты возбуждени  модул тора .

На фиг. 1 представлена структурна  схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - схема возбуждени 

магнитного пол  в контролируемом тросе; на фиг. 3 - схема реализации матрицы чувствительных элементов; на фиг. 4 - структурна  схема блока управлени ; на фиг. 5 - структурна  схема цифрового компенсатора; на фиг. 6 - схема блока синхронизации; на фиг. 7 - временна  диаграмма работы устройства; на фиг. 8 - то же, цифрового компенсатора; на фиг. 9 -текущее и базовое сечение; на фиг. 10 - амплитудно-частотна  характеристика предварительного усилител .

Устройство содержит возбудитель 1, матрицу 2 чувствительных элементов, мультиплексор 3, информационные входы которого , подключены к выходам матрицы 2, предварительный усилитель 4, вход которого подключен к выходу мультиплексора 3, полосовой усилитель 5, вход которого подключен к выходу предварительного усилител  4, цифровой компенсатор б, первый вход которого подключен к выходу полосового усилител  5, дифференциальный усилитель

7,первый вход которого подключен к выходу полосового усилител  5, а второй - к выходу цифрового компенсатора 6, детектор 8, первый -вход которого подключен к выходу дифференциального усилител  7, аналого-цифровой преобразователь 9, первый вход которого подключен к выходу детектора 8, основной блок 10 пам ти, первый вход которого подключен к первому выходу аналого-цифрового преобразовател  9, а второй вход - к второму выходу аналого- цифрового преобразовател  9, блок 11 управлени , первый выход которого соединен с первым входом матрицы 2, второй - с вторым входом матрицы 2, четвертый выход соединен с третьим входом цифрового компенсатора 6, п тый - с четвертым, шестой - с п тым, седьмой - с шестым, восьмой его выход соединен с вторым входом детектора

8,дев тый - с третьим, а дес тый - с вторым входом аналого-цифрового преобразовател  9, а третий его вход соединен с выходом первого накопител  на магнитной ленте, счетчик 12, первый вход которого соединен с третьим выходом блока 11 управлени , первый его выход соединен с первым входом блока 11 управлени  и вторым входом цифрового компенсатора 6, а второй - с входом управлени  мультиплексора 3, блок 13 синхронизации, выходом соединенный с вторым входом блока управлени , дополнительный блок 14 пам ти и ЭВМ 15, обща  шина которой подключена к блоку 14 пам ти .

Возбудитель 1 предназначен дл  возбуждени  магнитного пол  в тросе 16 и состоит из обмоток 17 возбуждени ,

размещенных на U-образных магнитопро- водах 18, генератора 19 переменного тока, и перемещаетс  в продольном направлении относительно троса с помощью транспортирующего механизма 20.

Матрица 2 чувствительных элементов состоит из чувствительных элементов 21,за- крепленных в кассете 22. Чувствительный элемент 21 содержит две обмотки 23 и 24

0 возбуждени , обмотки 23 всех элементов матрицы 2 соединены последовательно согласно , начало обмотки 23 первого элемента соединено с первым выходом блока 11 управлени , а конец последней обмотки этой

5 группы обмоток предназначен дл  соединени  с землей.

Все обмотки 24 матрицы 2 соединены последовательно согласно, а конец обмотки первого элемента соединен с вторым выхо0 дом блока 11 управлени , а начало последней обмотки этой группы обмоток предназначено дл  соединени  с землей. На сердечник 25 намотаны измерительные обмотки 26 и 27. Начала обмоток 26 и 27

5 подключены к соответствующим информационным входам мультиплексора 3, а концы предназначены дл  соединени  с землей.

Блок 11 управлени  содержит генератор 28 тактовых импульсов, счетчик 29, вход

0 которого подключен к выходу генератора 28, формирователь 30, вход которого подключен к третьему выходу счетчика 29, а выход - к третьему входу цифрового компенсатора 6, элемент 2И-НЕ 31, первый вход

5 которого подключен к первому входу счетчика 29, а второй - к третьему входу счетчика 29 и второму входу детектора 8, элемент 2И-НЕ 32, первый вход которого соединен с вторым входом счетчика 29, а второй - с

0 четвертым входом счетчика 29, элемент 2И- НЕ 33, первый вход которого подключен к выходу элемента 31, второй - к выходу элемента 32, а выход соединен с третьим входом детектора 8, ключ 34, вход которого

5 соединен землей, элемент И 35, первый вход которого подключен к выходу генератора 28, а второй - к выходу ключа 34, формирователь 36, вход которого подключен к выходу элемента 35, а выход соединен с

0 четвертым входом цифрового компенсатора 6, формирователь 37, вход которого подключен к выходу генератора 28, а выход соединен с п тым входом цифрового компенсатора 6, элемент 2И-НЕ 38, первый

5 вход которого подключен к выходу генератора 28, второй - к выходу формировател  30, а выход соединен с шестым входом цифрового компенсатора 6, элемент И 39, первый вход которого подключен к выходу ключа 34, а второй - к первому выходу счетчика 39, IK-триггер 40, тактовый вход которого подключен к третьему выходу счетчика 29, К-вход - к выходу элемента 39, а 1-вход- к выходу блока 23 синхронизации, элемент И 41, первый вход которого подключен к третьему выходу счетчика 29, а второй - к выходу триггера 40, счетчик 42, вход которого подключен к выходу элемента 41, элемент ЗИ 43, первый вход которого подключен к выходу счетчика 42, второй - к выходу триг- гера 40, а третий - к выходу блока 10, формирователь 44, вход которого подключен к выходу элемента 43, а выход - к второму входу аналого-цифрового преобразовател  9, ключа 45, вход которого подключен к третьему выходу счетчика 29, а выход - к первому входу матрицы 2 и ключа 46, вход которого подключен к четвертому выходу счетчика 29, а выход - к второму входу матрицы 2.

Цифровой компенсатор 6 содержит усилитель 47, вход которого соединен с выходом полосового усилител  5, аналого-цифровой преобразователь 48, первый вход которого подключен к выходу усилител  5, а второй - к выходу формировател  37, оперативный запоминающий блок 49, первый вход которого подключен к выходу аналого-цифрового преобразовател  48, а второй к выходу формировател  36, цифроаналоговый преобразователь 50, вход которого подключен к выходу оперативного запоминающего блока 49, а выход - к второму входу дифференциального усилител  7, счетчик 51, первый вход которого подключен к второму выходу аналого-цифрового преобразовател  9, второй - к первому выходу счетчика 12, а выход - к третьему входу оперативного запоминающего блока 49, и счетчик 52, первый вход которого подключен к выходу формировател  30, второй - к выходу элемента 38, а его выход соединен с четвертым входом оперативного запоминающего блока 49.

Блок 13 синхронизации состоит из вала 53, удерживаемого в зацеплении с тросом 16 посредством пружин 54, диска 55, в который впрессованы ферритовые стержни 56, обмотки 57, намотанной на U-образный маг- нитопровод 58 и подключенной к генератору 59 переменного тока, сигнальной обмотки 60, намонтанной на магнитопровод 58 и подключенной к входу компаратора 61, формировател  62, подключенного входом к выходу компаратора 61, а выходом к -1-входу триггера 40.

Устройство работает следующим образом .

Возбудитель 1 инициирует магнитное поле в тросе 16. Возбудитель 1 (фиг.2) состоит из трех U-образных магнитопроводов 18, полюса которых образуют угол 120° в радиальной плоскости, на магнитопроводах имеютс  возбуждающие обмотки 17, соединенные последовательно таким образом , чтобы их магнитные потоки, замыкающиес  через трос 16, складывались, а также генератор 19 переменного тока, нагруженный на последовательно соединенные обмотки 17. Частота тока, генератора 19 за висит от материала троса и может мен тьс  от 50 Гц до 5 кгц. Возбудитель 1 перемещаетс  вдоль троса 18 с помощью транспортирующего механизма 20. Между полюсами магнитопроводов 18 закреплена матрица чувствительных элементов 2, котора  состоит из чувствительных элементов 21, закрепленных в кассете 22. Кассета 22 имеет цилиндрическую форму, устанавливаетс  на одинаковом рассто нии от полюсов магнитопроводов 18, а чувствительные элементы 21 размещают на ней равномерно в циркул ционном направлении с шагом Чувствительный элемент 21 имеет две идентичные возбуждающих обмотки 23 и 24 и две измерительные обмотки 26 и 27, а также модул тор из ферритового кольца 25. Все обмотки 23 чувствительных элементов 21 соединены последовательно согласно и подключены к выходу ключа45. Все обмотки 24 чувствительных элементов 22 соединены последовательно согласно и подключены к выходу ключа 46. Импульсы тока на выходах ключей 45 и 46 сдвинуты на полпериода напр жени  модул ции (фиг. 8а,б), поэтому чтобы перемагничивать кольцо 25 по полному циклу, необходимо начала обмоток 23 подключить к выходу ключа 45, а к выходу ключа 46 подключать конец обмотки 24. Чувствительные элементы 21 расположены в кассете 22 таким образом, чтобы ось обмотки 27 совпадала с продольной осью троса 16, а ось обмотки 26 совпадала с радиальным направлением в поперечном сечении троса 16.

Начальным циклом работы устройства  вл етс  режим Компенсаци , цель которого заключаетс  в том, чтобы снизить уровень сигнала на выходе измерительного тракта и тем самым повысить чувствительность устррйства. Если последовательно подключать измерительные обмотки 26 и 27 к входу измерительного тракта (возбудитель 1 при этом не перемещаетс  относительно троса 16), то на выходе измерительного тракта получаетс  некотора  последовательность напр жений (фиг.9, сплошна  лини ). Величина этих напр жений зависит от

р да факторов, например неидентичность магнитных свойств сердечников 25, несимметричность расположени  магнитопрово- дов 18 и т.д. Цель режима компенсации - запомнить эти напр жени  на некотором базовом участке троса 16 (получить базовое сечение) и вычесть базовое сечение из текущего сечени , что в данном устройстве осуществл етс дифференциальным усилителем 7.

Дл  хранени  базового сечени  в устройстве используетс  цифровой компенсатор 6. Так как выходной сигнал чувствительного элемента 21 имеет широкий спектр, то хранить его в цифровой форме затруднительно. Чтобы преодолеть эти трудности, в предлагаемом устройстве хранитс  не весь сигнал, а лишь одна из его четных гармоник (например, втора ). С этой целью в устройство введен полосовой усилитель 5, который выдел ет эту гармонику. Дол  второй гармоники в общем спектре выходного сигнала не велика. Поэтому с целью исключени  перегрузки входа полосового усилител  5 неанализируемыми гармониками и снижени  уровн  помех через линию св зи предварительный усилитель выполнен в виде двух каскадов, первый из которых  вл етс  усилителем низкой частоты с частотой среда 0i, равной удвоенной частоте анализируемой гармоники аь, а второй каскад  вл етс  полосно-заграждаю- щим фильтром, .полоса подавлени  которого расположена вокруг центральной частоты (Wo .равной частоте перемагничива- ни  сердечника 25.

Сигнал с одной из измерительных обмоток матрицы 2 через мультиплексор 3 поступает на вход усилител  4, затем в линию св зи, а из линии св зи - на вход полосового усилител  5. Затем с его входа уже моногармонический сигнал поступает на первый вход цифрового компенсатора 6 и первый вход дифференциального усилител  7. В это врем  ключ 34 разомкнут и с формировател  36 поступают импульсы на вход Запись ОЗУ (фиг.Зд). Частоту этих импульсов задает генератор 28 (фиг.8в). Эта частота определ ет шаг дискретизации входного сигнала и выбираетс  исход  из критери  Найквиста. Частота входного сигнала определ етс  частотой напр жени , перемагничивающего сердечник 25, которое снимаетс  с выхода Q2 счетчика 29. В конкретном исполнении шаг дискретизации равен 1/64 периода частоты входного сигнала, т.е. коэффициент пересчета по выходу Q2 счетчика 29 равен 64. Импульсы с выхода генератора 28 формируют также импульс запуска аналого- цифрового преобразовател  48 (фиг.8

Этот импульс опережает по фазе импульс записи ОЗУ 49. Таким образом, каждый импульс от генератора 28 формирует импульс запуска аналого-цифрового преобразовател  48, информаци  от которого в цифровой форме записываетс  в ОЗУ 49. На вход преобразовател  48 подаетс  сигнал от усилител  5 через согласующий усилитель 47. Дл  базового сечени  в ОЗУ 49 отведе0 но адресное поле А2, которым управл ет счетчик 52. Счетчик 52 устанавливаетс  в нуль от импульса, поступающего с формировател  31, который запускаетс  передним фронтом импульса напр жени , перемагни5 чивающего сердечник 25. Это обеспечивает прив зку дискретизации входного сигнала к началу цикла перемагничивани . Наращивание счетчика 52 происходит в начале оче- редного периода напр жени ,

0 поступающего с выхода генератора 29. Чтобы информаци  записывалась в ОЗУ 49, начина  с нулевого адреса, наращивание счетчика 52 первым тактовым импульсом блокируетс  посредством элемента И 38

5 (фиг.8е). Нетрудно пон ть, что счетчик 52 считает до числа, равного числу отсчетов на периоде сигнала (в конкретной реализации до 64). Если счетчик 51 не переключитс , то цикл записи в поле адрсов А2 повторитс .

0 Если надо выбрать очередное поле А2, то переключают счетчик 51. Переход на очередное поле А2 соответствует анализу сигнала с другого чувствительного элемента. Рассмотрим этот процесс.

5Если триггер 40 в состо нии 1, блок 10

готов к приему информации, то импульсы с выхода счетчика 29 проход т на вход счетчика 42 (фиг.7в) и по по влению импульса на выходе счетчика 42 (фиг.7а) формирователь

0 44 запускает аналого-цифровой преобразователь 9 (фиг.7б). Счетчик 42 реализует задержку переключени  мультиплексора 3 на врем  затухани  переходных процессов в измерительном тракте (фиг.7а). После за5 вершени  преобразовани  аналого-цифровой преобразователь 9 выдает сигнал Конец преобразовател  (фиг.7ж), который переключает (наращивает на 1) счетчики 12 и 51, а также дает команду записи своего

0 выходного кода в блок 10. Аналогичные циклы повтор ютс  до тех пор, пока счетчик 12 не выдаст сигнал Переполнение, который установите О счетчик 51. Установка в О триггера 40 заблокирована ключом 34 через

5 элемент И 39, указанный процесс продолжаетс  до тех пор, пока не будет переключен ключ 34. Очевидно, что объем ОЗУ 49 равен произведению числа дискретов на периоде сигнала на число измерительных обмоток матрицы 2, например если число

дискретов 64, а число измерительных обмоток 16 (8 элементов 21 в матрице 2), то необходим объем ОЗУ 49 1 Кбайт. Замыкают ключ 46 и переход т в режим Измерение. В этом режиме вход К триггера 40 разблоки- руетс  и первый импульс, пришедший от счетчика 12, устанавливает его в О (фиг.7г,д). Это блокирует генерацию импульсов запуска преобразовател  9 (фиг.76), т.е. блокируетс  работа устройства в этом режи- ме. Кроме того, чтобы не нарушить синхронную работу устройства, блокируетс  подача тактовых импульсов на тактовый вход счетчика 42 (фиг. 7а,в). Одновременно ключ 46 блокирует работу формировател  36, и ОЗУ

49переходит в режим Считывание, на вход цифроаналогового преобразовател 

50поступает код, который преобразуетс  в аналоговую форму, и полученный аналоговый сигнал поступает на инвертирующий вход дифференциального усилител  7. Так как в этот момент счетчики 12, 51 и 52 в нуле, то разностный сигнал на выходе дифференциального усилител  7 близок к нулю (фиг.9, штрихова  лини ).

Если транспортирующий механизм 20 передвигаетс  на некоторое рассто ние, превышающее АI, то вал 53 поворачиваетс  на некоторый угол и тем самым поворачивает диск 55, на котором закреплены ферритовые стержни 56. Один из стержней 56 заказываетс  между полюсами магнито- провода 58 и уменьшает сопротивление дл  потока, который генерируетс  в нем посредством генератора 59 и обмотки 57. Это вызывает увеличение ЭДС в сигнальной обмотке 60, на что реагирует компаратор 61. Формирователь 62 формирует импульс (фиг.7с), который подаетс  на l-вход триггера 40. Триггер 40 устанавливаетс  в 1 (фиг.7д) и разрешает формирование импульса Запуск преобразовател  9. На фиг. 7 показана временна  диаграмма работы устройства в этом режиме на примере матрицы 2, содержащей четыре измерительные об- мотки (два элемента 21). Фиг.7з иллюстрирует состо ние счетчика 12, где в качестве примера показано, что за счет запаздывани  импульса, поступающего от блока 13 синхронизации, счетчик 12 задержалс  в первом состо нии.

Если в результате прохождени  троса 16 через матрицу 2 результаты текущих сечений не совпадают с базовым, то на выходе детектора 8 присутствует сигнал высокого уровн , и наоборот, в результате контрол  на магнитной ленте в кассетном накопителе 10 будут записаны все сечени  исследуемого троса 16с шагом дискретизации по

продольной оси AI, определ емым конструктивными характеристиками вала 53 и диска 55 блока 13 синхронизации. Кассету с полученным таким образом массивом вынимают из блока 10 и используют в качестве образцовой, т.е. сигнал, хран щийс  на этом блоке, используют дл  сравнени  с сигналами , получаемыми при текущем контроле того же самого троса 16. Сигналы при текущем контроле получают указанным способом через некоторый промежуток эксплуатации троса 16. Таким образом, мы имеем два массива сигналов, один из которых получен на бездефектном тросе 16 (базовом), другой - при тех же услови х после некоторого периода его эксплуатации. Эти массивы загружаютс  через блок 14 в ЭВМ 15. В качестве ЭВМ 15 может быть использована мини-или больша  ЭВМ в соответствующей периферией и программным обеспечением. Так как массивы несут информацию о двух составл ющих напр женности магнитного пол  вокруг троса - продольной и радиальной , - то они разбиваютс  ЭВМ 15 на четыре массива, каждый из которых несет информацию только об одной из составл ющих. Алгоритм разбиени  массивов определ етс  алгоритмов соединени  измерительных обмоток 26 и 27 к входам мультиплексора 3. В конкретной реализации (при 8 чувствительных элементах 21) восемь первых входов мультиплексора 3 подключены к обмоткам 26, а восемь последних - к обмоткам 27. Следовательно, информацию о сечении несут каждые 16 элементов исходного массива. Два массива получают из исходного путем включени  первых восьми элементов сечени  исходного массива в сечение первого, а последних восьми элементов - в соответствующее сечение второго массива. Дл  того, чтобы определить, есть ли дефекты в тросе 16, необходимо сравнить две пары базовых и текущих массивов и по двум разностным сигналам решить вопросе наличии дефектов в тросе 16. Однако дл  успешного сравнени  необходимо синхронизировать отсчеты текущего и базового массивов в циркул рном направлении, а также добитьс  стабильности расположени  троса 16 относительно магнитопроводов 18, Кроме того, на результаты сравнени  могут оказать вли ние изменени  магнитных свойств троса 16, которые произошли за период времени между получением базового и текущего массивов. В этой св зи сравним двумерные пространственные спектры упо м нутых массивов. Изестен принцип идентификации дефектов по их пространственным спектрам, согласно которому дефекты, св занные с потерей металла в тросе 16, можно отнести к дефектам типа отверстие, а дефекты, св занные с разрывом проволок втросе 16, - кточечным дефектам. Эксперименты показывают, что потер  металла в тросе 16 не приводит к существенному изменению радиальной составл ющей напр женности пол , а разрыв проволок в тросе 16 не приводит к существенным изменени м продольной составл ющей напр женности магнитного пол  вокруг троса 16. Следовательно, из попарно сравниваемых массивов результаты одного сравнени  дают информацию о потере металла , а результаты другого -о наличии разрывов проволоки. Более того, в спектрах массивов продольных составл ющих сравниваетс  только одна спектральна  составл юща , а в спектрах массивов радиальных составл ющих сравниваютс  все спектральные составл ющие, за исключением той, котора  сравнивалась в спектрах продольных составл ющих. Спектральный анализ ведем в окне, размеры которого определ ютс  числом отсчетов, произведенных в циркул рном направлении, и шагом дискретизации Д в продольном направлении. Классификаци  дефектов на дефекты, типа отверстие и точечные дефекты носит условный характер, и принадлежность дефекта к тому или иному классу определ етс  вкладом отсчетов, принадлежащих дефекту, в анализируемый массив отсчетов. Поэтому в качестве физического размера окна целесообразно выбрать длину троса 16, наход щуюс  под магнито- проводом18.

Если учесть, что более удобно осуществл ть спектральные преобразовани  над квадратными матрицами, то, обознача  ширину магнитопровода 18 через W, определим шаг дискретизации в продольном направлении,как Д I W/N, где N - число элементов 21 в матрице 2, а размер окна при этом будет равен N х N.

Таким образом, чтобы определить величину потери металла в тросе, необходимо сравнить спектральные составл ющие соответствующих окон, дислоцируемые в верхнем левом углу пространственных спектров продольных составл ющих напр - женностей магнитных полей вокруг троса, и определить, превысила ли эта разность пороговое значение. Полученна  величина не зависит от пор дка элементов в матрице отсчетов, поэтому инвариантна относительно ориентации в циркул рном направлении троса 16 и матрицы чувствительных элементов 2. Кроме того, использу  этот способ, приходим от двумерных массивов к одномерным , которые проще и быстрее анализировать , одновременно сохран   преимущества двумерных массивов в информативности. Кроме того, име  возможность смены базовых сечений, можно отстроитьс  от помех, св занных с глобальным изменением магнитных свойств троса 16.

Дл  того, чтобы вы вить дефекты, св 0 занные с разрывом проволок в тросах, необходимо просуммировать спектральные составл ющие окон, за исключением спектральной составл ющей, лежащей в левом верхнем углу плоскости пространствен5 ных частот, дл  спектров радиальных составл ющих напр женностей магнитных полей вокруг троса и определить, превысила ли разность соответствующих сумм некоторое значение. Полученные величины не

0 завис т от пор дка элементов в матрице отсчетов, так как используемые унитарные преобразовани  инвариантны относительно сдвига элементов в преобразуемой матрице и не завис т от глобальных и

5 локальных изменений магнитных свойств материала троса, так как все изменени  спектра сигнала, обусловленные изменением этих свойств, дислоцированы в левом верхнем углу спектральной плоскости.

Claims (8)

1.Способ контрол  износа стальных тросов, заключающийс  в том, что возбуждают в тросе магнитное поле посредством радиально расположенных магнитопрово5 дов U-образной формы с размещенными на них обмотками возбуждени , подключенными к генератору переменного тока, получают дефектоскопические сигналы, сравнивают эти сигналы с аналогичными

0 сигналами, полученными ранее на том же тросе при отсутствии дефектов в нем, и по разностным сигналам суд т о наличии дефектов в тросах, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол ,

5 в качестве дефектоскопических сигналов используют двумерные массивы отсчетов, полученные в результате дискретизации продольной составл ющей напр женности магнитного пол  вокруг троса и радиальной

0 составл ющей напр женности магнитного пол , первый массив используют дл  обнаружени  дефектов, св занных с потерей металла в тросе, а второй массив - дл  обнаружени  дефектов, св занных с обры5 вом проволок в нем.

2.Способ по п.1,отличающийс  тем, что в качестве сравниваемых сигналов используютс  двумерные спектры, полученные в результате унитарного преобразова- ни  массивов отсчетов продольных и

поперечных составл ющих напр женности магнитного пол  вокруг троса.

3.Способ по пп.1 и 2, отличающий- с   тем, что спектры дефектоскопических сигналов определ ют в окне размером N х N, где N -число отсчетов в циркул рном и продольном направлени х с шагом циркул рном направлении, определ емым как 360°/N, и с шагом AI в продольном направлении, определ емых как W/N, где W - ширина магнитопровода.

4.Способ по п. 1-3, отличающийс  тем, что дл  определени  дефектов в тросе, св занных с потерей металла, в спектрах окон продольных составл ющих напр жен ностей магнитных полей выдел ют составл ющие , лежащие в левом верхнем углу спектральной плоскости, определ ют разности этих составл ющих в соответствующих окнах и по величине этих разностей суд т о наличии дефекта.

5.Способ по пп.1-3, отличающий- с   тем,.что дл  определени  дефектов в тросе, св занных с разрывом проволок в нем, в спектрах окон радиальных составл ющих напр женностей магнитных полей суммируют все спектральные составл ющие окна, за исключением спектральной составл ющей, лежащей в левом верхнем угле спектральной плоскости, определ ют разности этих суммарных спектральных составл ющих в соответствующих окнах и по величине этих разностей суд т о наличии дефекта.

6.Устройство дл  контрол  износа стальных тросов, содержащее возбудитель, последовательно соединенные матрицу чув- ствительных элементов, мультиплексор, предварительный усилитель, полосовой усилитель, дифференциальный усилитель, детектор, аналого-цифровой преобразователь и блок пам ти, счетчик, выход данных которого соединен с входом управлени  мультиплексора, блок синхронизации и электронную вычислительную машину, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности контрол , оно снабжено цифровым компенсатором, первый вход которого соединен с выходом полосового усилител , второй вход соединен с выходом Переполнение счетчика, а выход цифрового компенсатора соединен с инвертирующим входом дифференциального усилител , блоком управлени , первый вход которого соединен с выходом Переполнение счетчик, а второй вход соединен с выходом блока синхронизации, первый и второй выходы блока управлени  соединены с соответствующими входами матрицы чувствительных элементов, третий выход

соединен с тактовым входом счетчика, четвертый , п тый, шестой и седьмой выходы блока управлени  соединены соответственно с третьим, четвертым, п тым и шестым

входами цифрового компенсатора, восьмой и дев тый выходы блока управлени  соединены соответственно с вторым и третьим входами детектора, а дес тый выход блока управлени  соединен с входом Запуск

аналого-цифрового преобразовател , и дополнительным блоком пам ти, соединенным с общей шиной, электронной вычислительной машины, выход основного блока пам ти соединен с третьим входом

блока управлени , а второй выход аналого- цифрового преобразовател  соединен с входом Пуск основного блока пам ти и седьмым входом цифрового компенсатора.

7.Устройство по п.6, отличающее- с   тем, что чувствительные элементы матрицы чувствительных элементов выполнены в виде магнитомодул ционных преобразователей , имеющих две возбуждающие обмотки и две измерительные обмотки, перва 

из которых намотана вдоль сердечника модул тора , а втора  - поперек, первые возбуждающие обмотки модул торов соединены последовательно согласно, а начало первой из этой группы обмоток подключено к первому выходу блока управлени , вторые возбуждающие обмотки модул торов соединены последовательно согласно, конец последней из этой группы обмоток подключен к второму выходу блока управлени , а конец последней обмотки первой группы и начало первой обмотки второй группы предназначены дл  соединени  с землей.

8.Устройство по п.6, отличающее- с   тем, что цифровой компенсатор выполнен в виде последовательно соединенных усилител , аналого-цифрового преобразовател , оперативного запоминающего блока и цифроаналогового преобразовател , а

также двух счетчиков, поле адресов оперативного запоминающего блока разбито на две зоны, кажда  из которых подключена к выходам соответствующего счетчика.

Q. Устройство по п.6, отличающеес  тем, что предварительный усилитель выполнен в виде двух каскадов, первый из которых  вл етс  фильтром нижних частот, частота среза которого равна удвоенной частоте анализируемой гармоники, а второй каскад  вл етс  полосно-заграждающим фильтром, полоса подавлени  которого расположена вокруг центральной частоты, равной первой гармонике частоты возбуждени  модул тора.

1 П П П П П

Ж

пини 

Топ1

Топ 2

I

ТопЗ

Т on 4

Топ1

фие.7

пппппппп

пппп

д

JHlIbdLJlll-i12345

1

Q

Фиг. 8

/V эле/ченfTJCf

фиг. 9

а)0ш# &f

Pt/e. iO