SU1569527A1 - Eddy current device for nondestructive inspection of conductive articles - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано дл  контрол  удельной электропроводности и толщины неферромагнитных металлов. Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона отстройки от изменений зазора и повышение точности измерений. В устройство дополнительно введены N измерительных каналов, каждый из которых содержит сумматор 8, фазовращатель 9 и формирователь 10. В каждом дополнительном измерительном канале выходное напр жение суммируетс  с выходным напр жением преобразовател  2 так, чтобы максимум фазы выходного напр жени  сумматоров 8 находилс  в середине одного из N поддиапазонов. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значени  разности фаз во всех каналах. Посредством схем исключающее ИЛИ 11, схемы ИЛИ 12 и преобразовател  13 интервала в код выдел етс  большее значение разности фаз между опорным напр жением и выходным напр жением измерительного канала, т.е. осуществл етс  автоматическое расширение диапазона отстройки от зазора между преобразователем 2 и контролируемым изделием. А преобразователь 13 интервала времени в код совместно с цифровым индикатором 5 позвол ет повысить точность измерени . 2 ил.The invention relates to non-destructive testing and can be used to control the specific electrical conductivity and thickness of non-ferromagnetic metals. The aim of the invention is to expand the range of the tune away from changes in the gap and increase the accuracy of measurements. The device additionally includes N measuring channels, each of which contains an adder 8, a phase shifter 9 and a shaper 10. In each additional measuring channel, the output voltage is summed with the output voltage of the converter 2 so that the maximum phase of the output voltage of the adders 8 is in the middle of one of N subranges. Phase shifters 9 equalize the maximum phase difference values in all channels. Through the exclusive OR 11 circuits, the OR 12 circuit, and the interval to code converter 13, a larger phase difference between the reference voltage and the output voltage of the measuring channel, i.e. automatically extending the range of detuning from the gap between the transducer 2 and the product being monitored. And the time interval to code converter 13, together with the digital indicator 5, makes it possible to increase the measurement accuracy. 2 Il.

Description

--

(Л(L

гg

лl

1one

8eight

8eight

10ten

4 four

- -

ЯI

11eleven

--

1313

1212

СЛSL

О СО СПABOUT JV

1C. 1C.

10ten

ИAND

Фиг.11

ррватель 10. В каждом дополнительном измерительном канале выходное напр жение суммируетс  с выходным напр жением преобразовател  2 так, чтобы максимум фазы выходного напр жени  сумматоров 8 находилс  в середине одного из п поддиапазонов. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значени  разности фаз во всех каналах . Посредством схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, схемы ИЛИ 12 и преобразоватеThe actuator 10. In each additional measuring channel, the output voltage is summed with the output voltage of the converter 2 so that the maximum phase of the output voltage of the adders 8 is in the middle of one of the π subranges. Phase shifters 9 equalize the maximum phase difference values in all channels. Through the schemes EXCLUSIVE OR 11, the scheme OR 12 and transform

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю; в частности к контролю удельной электропроводности и толщины неферромагнитных металлов.The invention relates to non-destructive testing; in particular, to control the specific conductivity and thickness of non-ferromagnetic metals.

Целью изобретени   вл етс  расширение диапазона отстройки от изменений зазора и повышение точности измерений .The aim of the invention is to expand the range of the tune away from changes in the gap and increase the accuracy of measurements.

На фиг.. 1 представлена структурна  схема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - зависимости показаний индикатора от зазора между преобразователем и контролируемым изделием.FIG. 1 shows a block diagram of the device proposed, FIG. 2 - dependence of the indicator readings on the gap between the transducer and the product under test.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1, преобразователь 2 и измерительный канал (не показаны), включающий подключенный к преобразователю 2 усилитель 3 и последовательно соединенные фазовый детектор 4 и индикатор 5, а также опорный канал 6, формирователь 7, включенный между выходом усилител  3 и входом базового детектора 4, п дополнительных измерительных каналов (не показаны), каждый из которых состоит из последовательно соединенных сумматора 8, фазовращател  9 и формировател  10, первые входы сумматоров 8 подключены к выходу усилител  3, а вторые - к выходу преобразовател  2, фазовый детектор 4 выполнен в виде (п -I- 1) схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, первыми входами подключенных к выходам формирователей 10, второй вход первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 подключен к выходу опорного канала 6, а вторые входы каждой из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 - к выходу формирователей 7 и 10 предыдущего измерительного канала, схемы ИЛИ 12, соединенной входами с выходами схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, преобразовательThe device contains a series-connected generator 1, a converter 2 and a measuring channel (not shown), including an amplifier 3 connected to the converter 2 and a phase detector 4 and a series 5 connected in series, as well as a reference channel 6, a driver 7 connected between the output of the amplifier 3 and the input The base detector 4, n additional measuring channels (not shown), each of which consists of a series-connected adder 8, a phase shifter 9 and a former 10, the first inputs of the adders 8 are connected to the output of amplifier 3, and the second to the output of converter 2, phase detector 4 is made in the form (n -I- 1) EXCLUSIVE OR 11 circuits, the first inputs connected to the outputs of drivers 10, the second input of the first circuit EXCLUSIVE OR 11 is connected to the output of the reference channel 6, and the second inputs of each of the following circuits EXCLUSIVE OR 11 - to the output of the formers 7 and 10 of the previous measuring channel, the circuit OR 12 connected by inputs to the outputs of the circuits EXCLUSIVE OR 11, the converter

527527

10ten

-V-V

л  13 интервала в код выдел етс  большее значение разности фаз между опорным напр жением и выходным напр жением измерительного канала, т.е. осуществл етс  автоматическое расширение диапазона отстройки от зазора между преобразователем 2 и контролируемым изделием. А преобразователь 13 интервала времени в код совместно с цифровым индикатором 5 позвол ет повысить точность измерени . 2 ил.L 13 interval in the code allocates a larger value of the phase difference between the reference voltage and the output voltage of the measuring channel, i.e. automatically extending the range of detuning from the gap between the transducer 2 and the product being monitored. And the time interval to code converter 13, together with the digital indicator 5, makes it possible to increase the measurement accuracy. 2 Il.

5five

00

0 0

5five

00

5five

00

5five

13 интервала времени в код, подключенный входом к выходу схемы ИЛИ 12, а выходом - к индикатору 5, при этом усилитель 3 выполнен избирательным.13 time interval in the code connected by the input to the output of the circuit OR 12, and the output - to the indicator 5, while the amplifier 3 is made selective.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

Напр жение с генератора 1 поступает на возбуждающую обмотку (не показана ) преобразовател  2. Напр жение со встречно включенных измерительной и компенсационной обмоток (не показаны ) через избирательный усилитель 3 и формирователь 7 пр моугольного напр жени  поступает на первый вход фазового детектора 4. Измерительна  . и компенсационна  обмотки преобразовател  2 расположены на одной оси симметрично относительно возбуждающей обмотки. На вход опорного канала 6 поступает напр жение с компенсационной обмотки, удаленной от контролируемого издели  на большее рассто ние . С выхода канала 6 пр моугольное напр жение поступает на опорный вход детектора 4 .The voltage from the generator 1 is fed to the exciting winding (not shown) of the converter 2. The voltage from the oppositely connected measuring and compensation windings (not shown) through the selective amplifier 3 and the rectangular voltage driver 7 is fed to the first input of the phase detector 4. The measuring. and the compensation winding of the converter 2 is located on the same axis symmetrically with respect to the exciting winding. The input of the reference channel 6 receives the voltage from the compensation winding remote from the controlled product for a longer distance. From the output of channel 6, the rectangular voltage is applied to the reference input of the detector 4.

Дл  создани  экстремальности зависимости фазы выходного напр жени  преобразовател  2 напр жение UK компенсационной обмотки выбрано больше начального напр жени  U0 измерительной обмотки. Величина начального небаланса преобразовател  2 выбрана такой, чтобы экстремум фазы находилс  вблизи верхней границы диапазонов зазоров между преобразователем 2 и контролируемым изделием.To create the extremality of the dependence of the phase of the output voltage of the converter 2, the UK voltage of the compensation winding is chosen greater than the initial voltage U0 of the measuring winding. The magnitude of the initial unbalance of the transducer 2 is chosen such that the phase extremum is near the upper limit of the gap ranges between the transducer 2 and the product under test.

Весь диапазон изменени  зазора разбит на равные поддиапазоны. Число измерительных каналов (включа  , основной) равно числу поддиапазонов. В дополнительных измерительных каналах величина добавочно о напр жени ,The entire range of variation of the gap is divided into equal subranges. The number of measuring channels (including the main one) is equal to the number of subbands. In additional measuring channels, the magnitude of the additional voltage,

поступающего на входы сумматоров 8 с выхода преобразовател  2, выбираетс  такой, чтобы максимум фазы выходных напр жений сумматоров 8 находилс  в середине соответствующего поддиапазона изменени  зазора. Фазовращатели 9 выравнивают максимальные значени  разности фаз выходных напр жений всех измерительных каналов относительно опорного напр жени  канала 6. Формирователи 7 и 10 преобразуют синусоидальные напр жени  в пр моугольные , поступающие на входы схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. На выходе первой схемы 11 формируютс  пр моугольные импульсы, длительность которых зависит от разности фаз между выходными напр жени ми формировател  7 и опорного канала 6. За один период формируетс  два импульса по передним и. задним фронтам пр моугольных напр жений . Это позвол ет уменьшить вли ние изменени  амплитуды выходного напр жени  преобразовател  2 на точность измерени  фазы.arriving at the inputs of the adders 8 from the output of the converter 2, is chosen such that the maximum of the phase of the output voltages of the adders 8 is in the middle of the corresponding subrange of the gap change. Phase shifters 9 equalize the maximum values of the phase difference of the output voltages of all measuring channels relative to the reference voltage of channel 6. Shapers 7 and 10 convert sinusoidal voltages into rectangular, arriving at the inputs of the EXCLUSIVE OR circuit 11. At the output of the first circuit 11, rectangular pulses are generated, the duration of which depends on the phase difference between the output voltages of the driver 7 and the reference channel 6. In one period, two pulses are generated along the front and. rear fronts of rectangular stresses. This makes it possible to reduce the influence of the change in the amplitude of the output voltage of the converter 2 on the accuracy of the phase measurement.

На выходе каждой из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11 длительность пр моугольных импульсов зависит от разности сЬаз между выходными напр жени ми последующего и предыдущего измерительных каналов, при этом, если разность фаз отрицательна, на выходе схемы ИЛИ 12 длительность выходных импульсов возрастает на величину, пропорциональную этой разности фаз. При положительной разности фаз длительность выходных импульсов схемы ИЛИ 12 остаетс  прежней, завис щей от предыдущих измерительных каналов.At the output of each of the following EXCLUSIVE OR 11 circuits, the duration of rectangular pulses depends on the difference between az c between the output voltages of the subsequent and previous measuring channels, while if the phase difference is negative, the output of the OR 12 circuit increases the duration of the output pulses phase difference. With a positive phase difference, the duration of the output pulses of the OR 12 circuit remains the same, depending on the previous measurement channels.

На выходе схемы ИЛИ 12 при любом зазоре формируютс  пр моугольные импульсы с максимальной длительностью, соответствующей измер емому параметру . Преобразователь 13 интервала в код преобразует длительность импульсов в параллельный код, поступающий на цифровой индикатор 5.At the output of the OR 12 circuit, at any gap, square-wave pulses are formed with a maximum duration corresponding to the parameter being measured. The interval Converter 13 in the code converts the duration of the pulses into a parallel code supplied to the digital indicator 5.

Количество измерительных каналов зависит от точности измерени  и диапазона изменени  зазора. Удвоение числа измерительных каналов позвол ет вдвое расширить диапазон зазоров при прежней точности.The number of measuring channels depends on the accuracy of the measurement and the range of variation of the gap. Doubling the number of measuring channels allows the gap range to be doubled at the same accuracy.

На фиг. 2 изображены экспериментально полученные зависимости показаний толщиномера легкосплавных бурильных труб от зазора. Пунктирной линией показана зависимость однока0FIG. 2 shows the experimentally obtained dependences of the readings of the thickness gauge of alloyed drill pipes on the gap. The dotted line shows the dependence of the same

нального толщиномера и оплошной - сthickness gauge and gaiter - with

трем  дополнительными измерительными каналами. Радиус возбуждающей обмот- ки ВТП R. 17 мм, а измерительной Ни 14 мм. Диаметр контролируемых труб 147 мм, удельна  электропроводность 20 МСн. Построение толщиномера по предлагаемой схеме с трем  дополнительными измерительными каналами позвол ет измер ть толщину стенки труб с погрешностью J 1% при изменении зазора от 2 до 15 мм и неизменной удельной электропроводности.three additional measuring channels. The radius of the exciting winding of the ECP is R. 17 mm, and the measuring radius is 14 mm. The diameter of the test tubes is 147 mm, the specific conductivity is 20 MSn. The construction of a thickness gauge according to the proposed scheme with three additional measuring channels makes it possible to measure the wall thickness of the pipes with an accuracy of J 1% when the gap changes from 2 to 15 mm and the conductivity is constant.

Предлагаемое устройство позвол ет в несколько раз увеличить диапазон отстройки от зазора и может примен тьс  дл  измерени  удельной электропроводности и толщины неферромагнитньгх металловThe proposed device allows a several-fold increase in the range of clearance from the gap and can be used to measure the specific conductivity and thickness of non-ferromagnetic metals.

5five

00

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Вихретоковое устройство дл  нераз5 рушающего контрол  электропроводных изделий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь и измерительный канал, включающий подключенный к преобразователю усили- тель и последовательно соединенные фазовый детектор и индикатор, а также опорный канал, отличающеес  тем, что, с целью расширени  диапазона отстройки от изменений зазора и повышени  точности измерений,An eddy current device for non-destructive testing of electrically conductive products, containing a series-connected generator, a transducer, and a measuring channel, including an amplifier connected to the transducer and a series-connected phase detector and indicator, as well as a reference channel, characterized in that changes in clearance and improved measurement accuracy 5 оно снабжено формирователем, включенным между выходом усилител  и входом фазового детектора, дополнительными измерительными каналами, каждый из которых состоит из последовательно5 it is equipped with a driver connected between the amplifier output and the input of the phase detector, additional measuring channels, each of which consists of successively 0 соединенных сумматора, фазовращател  и формировател , первые входы сумматоров подключены к выходу усилител , а вторые - к выходу преобразовател , фазовый детектор выполнен в виде0 connected adders, a phase shifter and a former, the first inputs of the adders are connected to the output of the amplifier, and the second to the output of the converter, the phase detector is designed as 5 п + 1 схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первыми входами подключенных к выходам формирователей , второй вход первой схемы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ подключен к выходу опорного канала, а вторые входы каж0 дои из последующих схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ - к выходу формировател  предыдущего измерительного канала, схемы ИЛИ, соединенной входами с выходами схем ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, преобразовате5 л  интервала времени в код, подключенного входом к выходу схемы ИЛИ, а выходом - к индикатору, а усилитель выполнен избирательным.5 n + 1 EXCLUSIVE OR circuits, the first inputs connected to the shaper outputs, the second input of the first EXCLUSIVE OR circuit is connected to the output of the reference channel, and the second inputs of each of the subsequent EXCLUSIVE OR circuits - to the output of the former measuring channel, OR circuit connected by the inputs with the outputs of the EXCLUSIVE OR circuits, the conversion of the time interval into the code connected by the input to the output of the OR circuit, and the output to the indicator, and the amplifier is made selective. Ю,0U, 0 ьТ,ммt, mm 0,50.5 V/,5V / 5 Фиг.22 tf«2hlRBtf "2hlRB VV