SU1223131A1 - Устройство дл неразрушающего контрол изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике и может быть использовано дл  контрол  толщины покрытий или качества материалов. Цель изобретени  - повышение точности контрол  изделий и расширение диапазона измерений. В устройстве использованы два измерительных канала, каждый из которых включает автогенератор , вихретоковый преобразователь, компенсатор, усилитель, который через .фильтр подключен к блоку обработки сигналов. Сигналы с выхода блоков обработки сигналов обоих каналов  вл ютс  функци ми параметров изделий и,.кроме того, имеют одина- ковую функциональную зависимость :от электромагнитных свойств изделий. Дл  устранени  вли ни  свойств электромагнитного основани  использованы два сумматора, подключенные к выходам блоков обработки сигналов, причем коэффициенты суммировани  сумматоров выбраны с учетом чувствитель- ностей каналов к толщине. В результате на выходе делител , св занного с сумматорами, регистрируетс  сигнал, не завис щий от изменени  электромагнитных свойств изделий. I ил.

Description

10

15

Изобретение относитс  к контрольно-измерительной технике, а имен- . но неразрушагощим методам вихретоко- вого контрол  качества промышленной продукции по ее геометрическим пара- метрам или физико-химическим свойствам , и может быть использовано во всех отрасл х народного хоз йства где примен ютс  издели  из металлов или других электропровод щих материалов , а также издели , имеющие составные части из таких материалов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  и расширение диапазона контролируемых параметров за счет отстройки от неконтролируемых параметров.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства дл  не- разрушающего контрол .

Устройство дл  неразрушающего контрол  изделий содержит два измерительных юанала 1 и 2, работающих на разных частотах.

Каждый из каналов состоит из после-25 где довательно соединенных автогенераторов 3 и 4,вихретоковых преобраэрвате- -лей 5 и 6 с подключенными компенсаторами 7 и 8, усилителей 9 и 10, фильтров II и 12 и блоков 13 и 14 обработки сигналов, вторые входы которых подключены к вторым выходам автогенераторов 3 и 4. Кроме того, устройство содержит сумматоры 15 и

20

тирующих сигналов от параметров издели  19.Через усилители 9 и 10 и фильтры 11 и.12 сигналы передаютс  к блокам 13 и 14 обработки сигналов . Последние осуществл ют первичную переработку электрических, сигналов и  вл ютс  фазочувствительнь - ми устройствами или амплитудными детекторами , создающими с учетом опорного сигнала автогенераторов 3 и 4 выходные сигналь в аналоговой или 1ЩФРОВОЙ форме, пригодные дл  использовани  их вычислительным устройством , куда вход т сумматоры 15 и 16 и блок 17 делени .

Рабочие частоты каналов 1 и 2 , и радиусы вихретоковых преобразователей 5 и 6 выбрань из соотношений, обеспечивающих идентичность вли ни  мешающих измерени м Факторов

RBIR

R

U-I

R

..6/f (51..,

u1 в2

,

ei

(,J/|Rg R(b,+ ,,C3 индексы 1 и 2 относ тс 

к каналам 1 и 2. Константы С, и С

выбираютс  в зависимости от решаемой контрольно-измерительной задачи. Так, при измерении толщины диэлектричес- 30 ких покрытий константу С выб ирают

максимально возможной величины (1000 и более), что снижает погрешность от изменений электромагнитных

свойств основа:ни . При контроле удель16 , первые и вторые Входы которых под- ной электрической проводимости С

выбирают от 10 до,50, где достигаетс  максимальна  чувствительность к удельной электрический проводимости . При контроле ферромагнитного из- 40 делил и значении магнитной проницаемости ферромагнитной части издели  J5oлee 100 константу С выбирают от 0,5 до 3, . когда достигаетс  максимум чувствительности к магнитной

ключены к выходам блоков 13 и 14 обработки сигналов, блок 17 деле- ни , вход делимого которого подклю-; чен к выходу сумматора 15, а вход делител  - к выходу сумматора .16, и индикатор 18, вход которого nof( ключен к вьрсоду блока 17 делени .

Устройство работает следующим образом .

Автогенераторы 3 и 4 создают в преобразовател х 5 и 6 и компенсаторах 7 и 8 электрический ток необходимой частоты и амплитуды. Кроме то- го, автогенераторы 3 и 4 соединены с блоками 13 и 14 обработки сигналов дл  подачи, если необходимо, опорных сигналов.

Вихретоковые преобразователи 5 и 6 взаимодействуют с изделием 19 и преобразуют информацию о нем в параметры электрических сигналов. Компенсаторы 7 и 8 обеспечивают требуемую зависимость выходных резуль45 проницаемости . Константы Сj и С выбирают с учетом геометрических факторов . При контроле толщины диэлектрических покрытий Cg выбирают от 1,3 до 2, что обеспечивает пониженное

50 вли ние перекосов и изменений кривизны поверхности издели . Величину Cj выбирают так, чтобы чувствительность к зазору была наибольшей, что при указанных значени х С соответ55 ствует Сj от 0,3 до 1, когда наблюдаетс  также участок с линейной зависимостью приращени  модул  выходного напр жени  вихретокового пре

5

5 где

0

тирующих сигналов от параметров издели  19.Через усилители 9 и 10 и фильтры 11 и.12 сигналы передаютс  к блокам 13 и 14 обработки сигналов . Последние осуществл ют первичную переработку электрических, сигналов и  вл ютс  фазочувствительнь - ми устройствами или амплитудными детекторами , создающими с учетом опорного сигнала автогенераторов 3 и 4 выходные сигналь в аналоговой или 1ЩФРОВОЙ форме, пригодные дл  использовани  их вычислительным устройством , куда вход т сумматоры 15 и 16 и блок 17 делени .

Рабочие частоты каналов 1 и 2 , и радиусы вихретоковых преобразователей 5 и 6 выбрань из соотношений, обеспечивающих идентичность вли ни  мешающих измерени м Факторов

RBIR

R

U-I

R

..6/f (51..,

u1 в2

,

ei

(,J/|Rg R(b,+ ,,C3 индексы 1 и 2 относ тс 

к каналам 1 и 2. Константы С, и С

выбираютс  в зависимости от решаемой контрольно-измерительной задачи. Так, при измерении толщины диэлектричес- 0 ких покрытий константу С выб ирают

максимально возможной величины (1000 и более), что снижает погрешность от изменений электромагнитных

45 проницаемости. Константы Сj и С выбирают с учетом геометрических факторов . При контроле толщины диэлектрических покрытий Cg выбирают от 1,3 до 2, что обеспечивает пониженное

50 вли ние перекосов и изменений кривизны поверхности издели . Величину Cj выбирают так, чтобы чувствительность к зазору была наибольшей, что при указанных значени х С соответ55 ствует Сj от 0,3 до 1, когда наблюдаетс  также участок с линейной зависимостью приращени  модул  выходного напр жени  вихретокового преобразовател  от зазора или толщины плохо провод щего покрыти  наибольшей длины. Услови  выбора констант С, С и Сз можно использовать не только дл  выбора параметров вихре- токовых преобразователей 5 и 6, но дл  компенсаторов 7 и 8, варьиру  при этом относительно соответствующего преобразовател  значени  параметров обмоток или образцов, размещаемых около них. Например,дл  первого канала

Кб1пКи,п..,,|Л

МП

(h

I -2

ЫП чш ain UTri

61К UIK eiK uiK i

где индексы li относ тс  к преобразователю , а индексы k - к компенсатору .

Кроме того, требование выбора одинаковых условий контрол  распростран етс  и на другие контрольно-измерительные задачи, а также и на дру-. .гие типы вихретоковых преобразователей (проходные, комбинированные и т.д.), от личие состоит лишь в конкретных значени х выбираемых констант С;(, С 5. и Cj .

Устройство на примере контрол  толщины диэлектрического покрыти  при изменени х электромагнитных свойств основани  контролируемого издели  работает следующим образом. В этом случае каналы I и 2 работают на различных частотах f; и f (,Г,) причем частота f выбрана по возможности большой, но ее значение ограничено общими соображени ми конструктивного и метрологического пор дка. Обмотки вихретоковых преобразователей имеют радиусы, заданные выбранными константами С, С и С. Компенсаторы 7 и 8 в этом случае изготавливают так, чтобы при отсутствии контролируемого издели  19 выходное напр жение системы вихретоковый преобразователь - компенсатор равн лось нулю. Тогда при помещении издели  19 в зону контрол  приращение амплитуды выходного напр жени  пропорционально толщине покрыти  издели  (так как это соответствует малому изменению . зазора, а изменение электромагнитных свойств основани  издели  про вл етс  одинаково в обоих каналах ввиду идентичности электрофизических .условий их работы. Напр жени  на вы- ixojie системы вихретоковый преобразо223131

ватель - компенсатор в этом случае .дл  каналов 1 и 2 могут быть записаны следующим образом:

5 у имЛ1+к,ъ).ч (|М.,б );

. и UM,(l+K,b)(,6 ),

0

i

0

5

где

м, UM

К и К

максимально возможные напр жени , получаемые на выходе вихретоковых преобразователей (т.е. при внесении в зону контрол  издели  с jM 1 и 6

«):

коэффициенты, характеризующие чувствительность вихретоковых преобразователей к толщине покрыти  Ь ; (f- ,б) - комплексна  величина,

характеризующа  вли - . ние магнитной проницаемости и удельной электрической проводимости основани .

Так как f т f, радиусы обмоток преобразователей 5 и 6 будут различ

ны и К К,, то U|

и и по разному

завис т от абсолютных приращений зазора и значит несут информацию о толщине покрыти , котора  может быть вьщелена независимо от электромагнитных свойств основани  издели . В то. же врем  идентичность условий работы каналов (сохранение дл  них соотношений с константами С, С и Cj) обеспечивает одинаковую функциональную зависимость их от электромагнитных свойств изделий при широком диапазоне их изменений. Это позвол ет снизить погрешность измерений толщины покрыти  от изменений электромагнитных свойств основани , построив соответствующим образом упом нутое вычислительное устройство.

Усилители 9 и 10 и фильтры 11 и 12 увеличивают напр жени  U и и, по амплитуде до необходимых значе50 НИИ и аьщел ют составл ющую частоФы своего .канала. Блоки 13 и 14 обработки сигналов в данном случае выдел - .ют сигнал , пропорциональный модулю напр жений U и U,, причем в про55 стейшем варианте эти блоки  вл ют- с  выпр мител ми. Тогда на их вы- ходах получают два сигнала (ток, напр жение, а в более сложном варианте - сигналы в виде цифровог.о кода) св занные с параметрами издели 

А K ly j-d-fK b) V(f ,6); Аа К, () 4((-,S),

где Kj и К - коэффициенты преобразовани  усилител , фильтра и блока об- работки сигналов соответствующего канала. Если теперь сигналы А;, и А ,j подат на сумматор и на блок делени , то получаемый Сигнал на выходе блока делени  не будет зависеть от электромагнитных свойств издели , но зависимость выходного сигнала от толщины покрыти  будет гиперболической, что делает необходимым установку линеаризатора, который вносит дополнительную погрешность и должен создаватьс  под конкретный диапазон измер емых толщин, что также увеличивает погрешность и сужает диапазон измерений.

В предлагаемом устройстве использовано два сумматора, коэффициенты суммировани  которых определ ютс  после решени  относительно Ъ выраже- кий дл  сигналов А, и А . В итоге получаем

Л,А.

Kju« HM Ct,6)l Кз1и„0;1 Сб )

,,

,ич(н,6Я K.iu.iiM d.e) .

в последнем выражении величина Н С/.б) сокращаетс  и вли ние свойств электромагнитного основани  устран етс . Таким образом, выбрав коэффициенты суммировани  с учетом чувствительностей каналов к толщине получаем . 1 1

&- , A,C,-A,Cg.

где Cj и С - коэффициенты суммировани  сумматора 15; С и С - коэффициенты суммировани  сумматора 16. Аналогично описанному работает устройство при измерении электромагнитных параметров плохо провод пщх

покрытий. Предложенный вариант выбора одинаковых условий контрол  дл  обоих каналов или дл  преобразовател  и компенсатора может быть реализован дл  еще более широкого круга контрольно-измерительных задач, в частности при контроле электромагнитных параметров различных монолитных и слоистых изделий.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  неразрушающего контрол  изделий, содержащее два измерительных канала, каждый, из которых выполнен в виде автогенератора, подключенных к нему вихретокового преобразовател  и компенсатора, подключенных к их выходам последовательно соединенных усилител , фильтра и блока обработки сигналов, другой вход которого соединен с автогенератором , сумматор, подключенный к выходам блоков обработки, сигналов, и соединенный с сумматором входом делимого блок делени , к выходу которого подключен индикатор, отличающеес  тем, что, с целью повыщени  точности контрол  и расширени  диапазона контролируемых параметров , оно снабжено дополнительным сумматором, входы которого соединены с выходами обоих блоков обработки сигналов, выход- с входом делител  блока делени , а параметры преобразователей и каналов выбраны из соот- нрщений .

   RB Ru-fl 6&//u. С ,

   RB/RU с,

   (h« + h,

   2 j.

   ,) Cf;

   3

   где Rg, I, - средний радиус или дру-; гой характерный размер возбуждающей или измерительной обмотки преобразовател , м; f - частота тока возбуждени  преобразовател , Гц; Д( - магнитна  посто нна ,

   г/м;

   S - удельна  электрическа  проводимость материала издели , см/м; ,

   yw - относительна  магнитна  проницаемость материала издели ;

   hi, - кратчайшие рассто ни 

   от центра соответств.ую- щей обмотки до рабочей поверхности преобразовател , м;

   Сз - константы, выбираемые в .зависимости от диапазона изменени  контролируемых параметров . .