RU2159425C1 - Process of eddy-current testing of materials - Google Patents

Abstract

FIELD: nondestructive testing of materials. SUBSTANCE: process makes it feasible to detect presence of cracks, pores and fatigue phenomena in various materials. During measurement excitation source and instrument converter are set immobile relative one another. Difference signal is formed by results of two measurements in each measurement position. Second measurement in each position is conducted by imparting excitation source with functions of instrument converter and instrument converter with functions of excitation source. Process enables influence of changing interfering factors, for instance, inconstancy of clearance with displacement of converters over test surface on test result to be excluded without use of standards.. EFFECT: enhanced reliability of process. 1 cl

Description

Способ электроиндукционной дефектоскопии материалов относится к области неразрушающих методов контроля, позволяет определять наличие трещин, пор и усталостных явлений в материалах и предназначен для диагностики деталей в машиностроении и ремонтном производстве. The method of electric induction flaw detection of materials relates to the field of non-destructive testing methods, allows you to determine the presence of cracks, pores and fatigue phenomena in materials and is intended for the diagnosis of parts in mechanical engineering and repair production.

Известен способ многочастотного контроля, согласно которому один из преобразователей располагают на контролируемой детали, а другой - на эталонной. Посредством преобразователей в детали возбуждают вихревые токи. Затем анализируют сигналы каждой из частот, снятые с дифференциальной схемы. Информация, получаемая о контролируемом изделии, зависит от качества эталона (авт. свид. СССР N 181364). A known method of multi-frequency control, according to which one of the converters are placed on the controlled part, and the other on the reference. By means of converters in the part, eddy currents are excited. Then analyze the signals of each of the frequencies taken from the differential circuit. The information received about the controlled product depends on the quality of the standard (ed. Certificate. USSR N 181364).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является вихретоковый способ измерения параметров изделий, согласно которому сначала контролируемое изделие помещают в переменное магнитное поле измерительного преобразователя, а эталонное изделие - в переменное магнитное поле эталонного преобразователя, а потом наоборот: контролируемое изделие помещают в эталонное переменное магнитное поле, а эталон помещают в измерительное переменное магнитное поле, и по разности полученных сигналов судят о контролируемых параметрах изделий. В этом способе также используют эталоны, следовательно, достоверность получаемой информации будет зависеть от качества эталонных объектов (авт. свид. СССР N 637656). The closest in technical essence and the achieved result to the claimed invention is the eddy current method of measuring product parameters, according to which the controlled product is first placed in the alternating magnetic field of the measuring transducer, and the reference product is placed in the alternating magnetic field of the standard transducer, and then vice versa: the controlled product is placed in reference alternating magnetic field, and the reference is placed in the measuring alternating magnetic field, and the court yat about the controlled parameters of products. In this method, standards are also used, therefore, the reliability of the information obtained will depend on the quality of the reference objects (ed. Certificate. USSR N 637656).

Целью изобретения является повышение технологичности и достоверности контроля путем исключения переменных мешающих факторов типа непостоянства зазоров относительно поверхности контролируемого материала. The aim of the invention is to improve the manufacturability and reliability of control by eliminating variable interfering factors such as inconsistency of gaps relative to the surface of the material being controlled.

Суть способа состоит в том, что каждый участок поверхности контролируемого материала возбуждают поочередно двумя разными полями, сохраняя их взаимную ориентацию при измерениях, при этом величины наведенных полей вычитают. The essence of the method is that each surface area of the controlled material is excited alternately by two different fields, preserving their relative orientation during measurements, while the values of the induced fields are subtracted.

Предлагаемый способ содержит следующую очередность действий, составляющих единый цикл. The proposed method contains the following sequence of actions that make up a single cycle.

В непосредственной близости от контролируемого изделия располагают источник возбуждения магнитного поля, в частности катушку индуктивности. In the immediate vicinity of the product being monitored, a magnetic field excitation source, in particular an inductor, is arranged.

Возбуждают магнитное поле, например синусоидальное. A magnetic field, for example a sinusoidal, is excited.

В зоне действия возбужденного магнитного поля размещают измерительный преобразователь наведенного магнитного поля, в частности вторую катушку индуктивности. In the area of action of the excited magnetic field, a measuring transducer of the induced magnetic field, in particular a second inductor, is placed.

Измеряют и регистрируют величину наведенного поля, например, в виде потенциала. The induced field is measured and recorded, for example, in the form of a potential.

Затем на той же позиции контроля вместо первого магнитного поля возбуждают другое магнитное поле посредством второй из пары катушек. Посредством первой катушки измеряют второе наведенное поле. Иными словами меняют местами функции возбуждения и измерения. С физической точки зрения возможно полагать, что посредством манипуляций с катушками изменяют конфигурацию и объем возбуждающих полей. Then, at the same control position, instead of the first magnetic field, another magnetic field is excited by the second of a pair of coils. By means of the first coil, the second induced field is measured. In other words, they interchange the functions of excitation and measurement. From a physical point of view, it is possible to assume that by manipulating the coils, the configuration and volume of the exciting fields are changed.

Цикл завершают регистрацией величин наведенного поля. The cycle is completed by recording the values of the induced field.

Циклы с манипуляцией возбуждения полей и измерениями их повторяют многократно, перемещаясь с одной позиции на последующую. Каждый раз измеряют и регистрируют пару величин, пропорциональную наведенным полям. Во всех циклах при измерении наведенных полей поддерживают ток возбуждения равным току возбуждения первого поля, и сохраняют постоянной взаимную ориентацию элементов (источника и преобразователя) возбуждения и измерения. Cycles with manipulation of field excitation and measurements are repeated many times, moving from one position to the next. Each time a pair of values proportional to the induced fields is measured and recorded. In all cycles, when measuring induced fields, the excitation current is maintained equal to the excitation current of the first field, and the mutual orientation of the excitation and measurement elements (source and transducer) is kept constant.

По последовательностям величин четных и нечетных измерений формируют два непрерывных сигнала. According to the sequences of values of even and odd measurements, two continuous signals are formed.

Сформированную пару сигналов используют в качестве составляющих, и образуют разностный непрерывный сигнал. Такой разностный сигнал несет полную информацию о дефектности участков контролируемого материала. The formed pair of signals is used as components, and form a differential continuous signal. Such a difference signal carries complete information about the defectiveness of the sections of the controlled material.

Из разностного сигнала определяют экстремальные значения, и одно из них принимают за опорный уровень для дальнейшего распознавания дефектности материала. Extreme values are determined from the difference signal, and one of them is taken as the reference level for further recognition of material defects.

Реализация предлагаемого способа поясняется следующими опытами. The implementation of the proposed method is illustrated by the following experiments.

Для опытов взяты две катушки индуктивности и закреплены неподвижно относительно друг друга. Катушки совместно установлены вблизи контролируемого материала. For the experiments, two inductors were taken and fixed motionless relative to each other. Coils are jointly installed near the material being monitored.

Согласно циклу способа первоначально на второй катушке измерена и зарегистрирована величина наведенного поля, когда первая катушка подключена к генератору синусоидального сигнала. According to the cycle of the method, the magnitude of the induced field is initially measured and recorded on the second coil when the first coil is connected to a sinusoidal signal generator.

Затем вместо первой катушки к тому же генератору подключили вторую катушку. Измерения наведенного поля теперь выполнены на первой катушке, которые зарегистрированы в качестве второго сигнала. При втором измерении ток, пропускаемый по катушке возбуждения, поддерживался равным по величине установленной для первого измерения. Then, instead of the first coil, a second coil was connected to the same generator. The induced field measurements are now performed on the first coil, which are recorded as the second signal. In the second measurement, the current passed through the excitation coil was maintained equal to the value set for the first measurement.

По двум измерениям получен разностный сигнал, который в общем случае не равен нулю. A difference signal was obtained from two measurements, which in the general case is not equal to zero.

Опытная проверка способа продолжена в условиях смещения пары катушек по участку материала, содержащего дефект, заранее внесенный в материал, в частности в виде сквозной термической трещины, наблюдаемой визуально. An experimental verification of the method was continued under the conditions of the pair of coils being displaced along the site of the material containing the defect previously introduced into the material, in particular in the form of a through thermal crack, observed visually.

Смещения катушек выполнялись с равным шагом при соблюдении постоянства зазора катушек относительно материала и сохранении их первоначальной ориентации. Эти условия проще соблюдать при перемещении материала при неподвижных катушках. The displacements of the coils were performed with equal steps, subject to the coils being constant in relation to the material and maintaining their original orientation. These conditions are easier to observe when moving material with the motionless coils.

Регистрация результатов измерения и определение разностей между каждой парой измерений в последовательных циклах выразились графически характерной зависимостью. Зависимость имеет вид двугорбой кривой с относительно глубокой впадиной между ними. Registration of measurement results and determination of differences between each pair of measurements in successive cycles were expressed graphically by a characteristic relationship. The dependence has the form of a two-humped curve with a relatively deep depression between them.

Форма зависимости сохранилась при повторении замеров и манипуляций с полями и разностными сигналами в соответствии со способом при равномерно увеличенных зазорах и при разновеликих зазорах между катушками и материалом. The shape of the dependence was preserved when repeating measurements and manipulations with fields and difference signals in accordance with the method with uniformly increased gaps and with different sizes of gaps between the coils and the material.

Опыты однозначно подтвердили единство характера зависимости изменений амплитудных значений. The experiments unequivocally confirmed the unity of the nature of the dependence of changes in amplitude values.

Манипуляции с возбуждением и измерением позволили исключить из результирующего разностного сигнала случайные и неизбежные влияния переменных зазоров, вызываемые перемещением по участкам контроля. Manipulations with excitation and measurement made it possible to exclude from the resulting difference signal the random and inevitable effects of variable gaps caused by moving around the control areas.

На основании результирующего сигнала можно с высокой степенью достоверности сделать вывод о наличии дефектов в контролируемом материале. Способ не требует эталонов, прост в реализации и обладает высокой информативностью. Based on the resulting signal, it can be concluded with a high degree of certainty that there are defects in the controlled material. The method does not require standards, easy to implement and has high information content.

Claims (2)

1. Способ электроиндукционной дефектоскопии материалов, заключающийся в том, что при поочередной смене возбуждающего и наведенного им измеряемого магнитных полей формируют разностные сигналы, по которым судят о наличии дефекта, отличающийся тем, что магнитные поля возбуждают и величины наведенных ими полей измеряют не менее, чем дважды на каждой позиции измерения поверхности контролируемого материала, затем разностный сигнал формируют по результатам этой пары измерений, дополнительно многократно повторяют упомянутый цикл возбуждений и измерений при смещении на соседние позиции и формируют очередные разностные сигналы циклов, затем последовательность разностных сигналов отдельных циклов объединяют в единый сигнал, по которому судят о дефектности, при этом источник возбуждения и измерительный преобразователь закрепляют неподвижно относительно друг друга, а смену возбуждающего и измеряемого ими магнитных полей производят путем придания источнику возбуждения функции измерительного преобразователя и наоборот. 1. The method of electrical induction flaw detection of materials, which consists in the fact that when alternately changing the exciting and induced by him measured magnetic fields form differential signals, which judge the presence of a defect, characterized in that the magnetic fields excite and the magnitude of the induced fields measure not less than twice at each measurement position of the surface of the controlled material, then the difference signal is formed according to the results of this pair of measurements, the mentioned excitation cycle is repeated many times and measurements when shifting to neighboring positions and form the next differential signal of the cycles, then the sequence of difference signals of the individual cycles is combined into a single signal, which is used to judge the defectiveness, while the excitation source and the measuring transducer are fixed motionless relative to each other, and the change of the exciting and measured magnetic fields are produced by giving the excitation source the functions of a measuring transducer and vice versa. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при определении дефектности одного из экстремальных значений единого сигнала, например максимальное, принимают за опорный уровень. 2. The method according to claim 1, characterized in that when determining the defectiveness of one of the extreme values of a single signal, for example, the maximum, is taken as the reference level.