UA34934A

UA34934A - Vortex-current defectoscope for control of ferromagnetic articles

Info

Publication number: UA34934A
Application number: UA99074186A
Authority: UA
Inventors: Борис Іванович Ващенко; Борис Иванович Ващенко; Дмитро Володимирович Трушаков; Дмитрий Владимирович Трушаков
Original assignee: Кіровоградський Державний Технічний Університет; Кировоградский Государственный Технический Университет
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 1999-07-20
Publication date: 2001-03-15

Abstract

The invention relates to control-measurement engineering. The vortex-current defectoscope for control of ferromagnetic articles has connected in sequence auto-generator of sinusoidal voltage, two parallel oscillatory circuits, one of those is measuring one and includes applied vortex-current transformer, and the other one is compensation circuit and is arranged as identical to measuring one and placed out of the surface of article, and indicator.

Description

Винахід відноситься до контрольно-вимірювальної техніки. Його можна застосувати у вихорострумовій (електромагнітній) дефектоскопії для автоматичного і ручного контролю феромагнітних виробів у випадках, коли важко здійснити точну фіксацію проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем (котушкою індуктивності) і поверхнею феромагнітного виробу, що контролюється.The invention relates to control and measurement equipment. It can be used in eddy current (electromagnetic) defectoscopy for automatic and manual control of ferromagnetic products in cases where it is difficult to accurately fix the gap between the applied eddy current converter (inductance coil) and the surface of the controlled ferromagnetic product.

Найбільш близьким до винаходу е прилад з вихорострумовим перетворювачем, увімкненим у коливальний контур (Неразрушающий контроль. В 5 кн. Кн 3. Злектромагнитньй контроль/В. Г. Герасимов. А; Д. Покровский, В.The closest thing to the invention is a device with an eddy current converter included in the oscillating circuit (Nondestructive control. In 5 books, Book 3. Electromagnetic control / V. G. Gerasimov. A; D. Pokrovsky, V.

В, Сухоруков; Под ред. В. В. Сухорукова. - М.: Вьісшая школа, 1992. стр 230). Він містить послідовно з'єднані автогенератор синусоїдальної напруги, два паралельні коливальні контури, один з яких вимірювальний (робочий) і містить накладний вихорострумовий перетворювач, другий є компенсаційним і виконаний ідентичним вимірювальному, розташований поза поверхнею виробу, і індикатор. У цьому приладі для відстроювання від впливу коливань проміжку між вихорострумовим перетворювачем і поверхнею виробу, що контролюється, використано амплітудно-фазовий метод.V, Sukhorukov; Ed. V. V. Sukhorukova. - Moscow: Higher School, 1992. p. 230). It contains a series-connected autogenerator of sinusoidal voltage, two parallel oscillating circuits, one of which is measuring (working) and contains an overhead eddy current converter, the second is compensating and identical to the measuring one, located outside the surface of the product, and an indicator. In this device, the amplitude-phase method is used to adjust the gap between the eddy current converter and the surface of the controlled product from the influence of oscillations.

Недоліком цього приладу є зменшення розрізнювальної здатності, тобто можливості виявити дрібні дефекти при великих коливаннях проміжку, які можуть, наприклад, виникати внаслідок забруднення або нерівності поверхні, що контролюється.The disadvantage of this device is a reduction in resolution, i.e., the ability to detect small defects with large fluctuations in the gap, which may, for example, arise due to contamination or unevenness of the inspected surface.

В основу винаходу поставлено задачу підвищення точності контролю феромагнітних виробів шляхом повного відстроювання від впливу проміжку між вихорострумовим перетворювачем і поверхнею виробу. Це досягається підтримкою постійним значення частоти коливань у вимірювальному коливальному контурі, при якій амплітуда напруги у цьому контурі не залежить від величини коливань проміжку.The basis of the invention is the task of increasing the accuracy of control of ferromagnetic products by completely tuning out the gap between the eddy current converter and the surface of the product. This is achieved by maintaining a constant value of the frequency of oscillations in the measuring oscillating circuit, in which the amplitude of the voltage in this circuit does not depend on the magnitude of the oscillations of the gap.

Поставлена задача вирішується завдяки тому, що у приладі автогенератор виконаний за схемою з. електронним керуванням частотою, вихід автогенератора з'єднаний крізь вимірювальний коливальний контур з першим входом додатково введеного суматора, увімкненого за схемою віднімання; другий вхід якого підключений до виходу еталонного коливального контуру, додатково вихід вимірювального коливального контуру підключено до індикатора, вихід суматора крізь додатково введені послідовно з'єднані нелінійний елемент з зоною нечутливості і фільтр, низьких частот з'єднаний з керуючим входом автогенератора. Керування частотою автогенератора забезпечує підтримку постійного значення частоти у вимірювальному коливальному контурі; при якій амплітуда напруги у ньому не залежить від величини проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем і поверхнею феромагнітного виробу. При цьому досягається повне відстроювання від впливу коливань проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем, який входить до вимірювального коливального контуру і поверхнею феромагнітного виробу.The task is solved thanks to the fact that the autogenerator in the device is made according to the scheme with. electronic frequency control, the output of the autogenerator is connected through the measuring oscillating circuit to the first input of the additionally introduced adder, switched on according to the subtraction scheme; the second input of which is connected to the output of the reference oscillating circuit, additionally the output of the measuring oscillating circuit is connected to the indicator, the output of the adder is connected to the control input of the autogenerator through an additional serially connected nonlinear element with a dead zone and a low-frequency filter. Autogenerator frequency control provides maintenance of a constant frequency value in the measuring oscillating circuit; at which the voltage amplitude in it does not depend on the size of the gap between the overhead eddy current converter and the surface of the ferromagnetic product. At the same time, complete tuning from the influence of oscillations of the gap between the superimposed eddy current converter, which is included in the measuring oscillating circuit, and the surface of the ferromagnetic product is achieved.

На графічному матеріалі зображена структурна схема вихорострумового дефектоскопа для контролю феромагнітних виробів. Відповідно елемент 1 - автогенератор синусоїдальної напруги, елемент 2 - вимірювальний коливальний контур, елемент З - еталонний коливальний контур, елемент 4 - індикатор, елемент - суматор увімкнений за схемою віднімання, елемент 6 - нелінійний елемент з зоною нечутливості, елемент 7 - фільтр низьких частот. Вихід .автогенератора змінної напруги 1 підключено паралельно до входів вимірювального 2 і еталонного З коливальних контурів. Вихід вимірювального коливального контуру 2 підключено до індикатора 4. Крім того виходи вимірювального 2 і еталонного З коливальних контурів приєднані до входів суматора 5. Вихід суматора 5 приєднано крізь послідовно з'єднані нелінійний елемент з зоною нечутливості 6 і фільтр низьких частот 7 до керуючого входу автогенератора 1.The graphic material shows the structural diagram of the eddy current flaw detector for monitoring ferromagnetic products. Accordingly, element 1 is an autogenerator of sinusoidal voltage, element 2 is a measuring oscillating circuit, element C is a reference oscillating circuit, element 4 is an indicator, element is an adder switched on according to the subtraction circuit, element 6 is a non-linear element with an insensitivity zone, element 7 is a low-pass filter . The output of the autogenerator of variable voltage 1 is connected in parallel to the inputs of the measuring 2 and the reference Z oscillating circuits. The output of the measuring oscillating circuit 2 is connected to the indicator 4. In addition, the outputs of the measuring 2 and reference oscillating circuits are connected to the inputs of the adder 5. The output of the adder 5 is connected through a series-connected nonlinear element with a dead zone 6 and a low-pass filter 7 to the control input of the autogenerator 1.

Вихорострумовий дефектоскоп працює наступним чином. Автогенератор 1, що є джерелом синусоїдальної напруги, збуджує підключені до його виходу вимірювальний 2 та еталонний 3 коливальні контури. Автоматичне настроювання частоти автогенератора виконується таким чином. Вихідна напруга вимірювального коливального контуру 2, яка містить інформацію про величину проміжку і про наявність дефекту у виробі, надходить на перший вхід суматора 5. Одночасно на другий вхід суматора 5 надходить вихідна напруга з еталонного коливального контуру 3. Сигнали у вигляді вихідних напруг вимірювального 2 та еталонного З коливальних контурів порівнюються у суматорі 5 за амплітудою. Внаслідок цього на вході суматора 5, який увімкнений за схемою віднімання, в залежності від співвідношення сигналів утворюється різницевий сигнал, який проходячи крізь нелінійний елемент з зоною нечутливості. б і фільтр низьких частот 7, надходить на керуючий вхід автогенератора 1 і керує його частотою. В результаті підбирається така частота автогенератора 1, при якій сигнали з вимірювального коливального контуру 2 та еталонного коливального контуру З будуть однаковими. При цьому відбувається відстроювання від впливу такого заважаючого фактора, як коливання проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем, який входить у вимірювальний коливальний контур 2, та поверхнею феромагнітного виробу, що контролюється. Поява тріщини призводить до різкої зміни вихідного сигналу з вимірювального коливального контуру 2. Такі швидкі імпульсні зміни згладжуються фільтром низьких частот 7 і не впливають на настройку автогенератора 1. Нелінійний елемент з зоною нечутливості б призначено для усунення впливу на сигнал керування частотою генератора 1 тих невеликих змін сигналу від накладного .вихорострумового перетворювача, які викликані перешкодами, пов'язаними з неоднорідністю властивостей матеріалу при переміщенні перетворювача відносно контролюємої поверхні. Такі зміни сигналу повільні і невеликі, тому можуть бути знищені нелінійним елементом 6 практично без втрати інформаційного сигналу. Це дає можливість, відстроївшись від такого роду перешкод, не впливати на настройку автогенератора 1 і, таким чином, підвищити чутливість до сприйняття дефектів. Сигнал, який обумовлено зміною проміжку, е повільним та знаходиться у смузі пропускання фільтра низьких частот 7 і подасться на керуючий вхід автогенератора 1. Цим досягається підтримка постійного значення частоти у вимірювальному коливальному контурі, при якій здійснюється повне відстроювання від впливу коливань проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем і поверхнею феромагнітного виробу, що контролюється.The eddy current flaw detector works as follows. Autogenerator 1, which is a source of sinusoidal voltage, excites the measuring 2 and reference 3 oscillating circuits connected to its output. Automatic tuning of the autogenerator frequency is performed as follows. The output voltage of the measuring oscillating circuit 2, which contains information about the size of the gap and the presence of a defect in the product, is input to the first input of the adder 5. At the same time, the output voltage from the reference oscillating circuit 3 is input to the second input of the adder 5. Signals in the form of output voltages of the measuring 2 and of the reference oscillating contours are compared in adder 5 by amplitude. As a result, a difference signal is formed at the input of the adder 5, which is switched on according to the subtraction circuit, depending on the ratio of the signals, which passes through a nonlinear element with an insensitivity zone. b and low-pass filter 7, enters the control input of autogenerator 1 and controls its frequency. As a result, the frequency of the autogenerator 1 is selected, at which the signals from the measuring oscillating circuit 2 and the reference oscillating circuit C will be the same. At the same time, there is a tuning from the influence of such an interfering factor as the fluctuation of the gap between the superimposed eddy current converter, which is included in the measuring oscillating circuit 2, and the surface of the ferromagnetic product being monitored. The appearance of a crack leads to a sharp change in the output signal from the measuring oscillating circuit 2. Such rapid pulse changes are smoothed by a low-pass filter 7 and do not affect the tuning of the autogenerator 1. A nonlinear element with a dead zone would be intended to eliminate the influence of those small changes on the control signal of the frequency of the generator 1 of the signal from the overhead eddy current transducer, which are caused by interferences associated with the heterogeneity of the material properties when the transducer is moved relative to the controlled surface. Such signal changes are slow and small, so they can be destroyed by the nonlinear element 6 with almost no loss of the information signal. This makes it possible, by tuning out from this kind of interference, not to affect the setting of the autogenerator 1 and, thus, to increase the sensitivity to the perception of defects. The signal caused by the gap change is slow and is in the passband of the low-pass filter 7 and will be fed to the control input of the autogenerator 1. This achieves the maintenance of a constant value of the frequency in the measuring oscillating circuit, in which complete tuning is carried out from the influence of the gap between the superimposed eddy current converter and the surface of the controlled ferromagnetic product.

Запропонований прилад дає можливість підвищити точність контролю при визначенні дефектів типу "тріщина" в процесі виготовлення та експлуатації феромагнітних виробів у випадках, коли важко здійснити точну фіксацію проміжку між накладним вихорострумовим перетворювачем і поверхнею виробу, що контролюється.The proposed device makes it possible to increase the accuracy of control when determining defects of the "crack" type in the process of manufacturing and operating ferromagnetic products in cases where it is difficult to accurately fix the gap between the overhead eddy current converter and the surface of the controlled product.

Автогвициту г Тилійний Фа сипусбідальнй ; слини з ських при П зжлугляюсті чл билишій колиюльний викурAutogvicitu g Tiline Fa sipusbidalny; saliva from the skin with P zgluglyayusti chl know the colloidal smoke

Claims

An eddy current flaw detector for monitoring ferromagnetic products, containing a series-connected autogenerator of sinusoidal voltage, two parallel oscillating circuits, one of which is measuring and contains an overhead eddy current converter, the second is compensating and identical to the measuring one, located outside the surface of the product, and an indicator, which differs in that , that the autogenerator is made according to the scheme with electronic frequency control, the output of the autogenerator is connected through the measuring oscillating circuit to the first input of an additionally introduced adder, turned on according to the subtraction scheme, the second input of which is connected to the output of the reference oscillating circuit, additionally the output of the measuring oscillating circuit is connected to the indicator , the output of the adder is connected to the control input of the autogenerator through an additional series-connected nonlinear element with a deadband and a low-pass filter.