ВИХРЕТОКОВЫЙ ТОЛЩИНОМЕР МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к вихретоковому толщиномеру металлических изделий, позволяющему производить измерение толщины стенки труб, толщины стен стальных вертикальных и горизонтальных резервуаров, толщины днища стальных вертикальных резервуаров, а так же толщины стального листа через изоляционное покрытие с толщиной до 300 мм.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известен токовихревой прибор, раскрытый в SU 181306 А, опубл. 15.04.1966. Известный токовихревой прибор содержит генератор тока ВЧ, два накладных датчика вихревых токов, содержащих по две токовой и измерительной катушек, фазовые детекторы, индикатор. При этом прибор дополнительно содержит экранный датчик, содержащий токовую и измерительную катушки.
Недостатком известного токовихревого прибора является расположение измерительных датчиков двух сторон объекта контроля, которое не позволяет контролировать такие объекты, как трубопроводы, резервуары, стальные листы большого размере, без разрушения (реза) объекта контроля.
Кроме того из уровня техники известно вихретоковое устройство, раскрытое в CA 2951848 А1, опубл. 15.06.2017, прототип. Вихретоковое устройство содержит, по меньшей мере одну катушку двойного назначения, передатчик, цепь защиты и приемник магнитного поля.
Недостатком раскрытого изобретения является зависимость показаний измерения от толщины изоляционного слоя и работа устройства только при постоянстве рабочего зазора, что приводит к неточности измерения толщины изделия. Также устройство не позволяет определять толщину изоляционного покрытия и анализировать состав металла в изоляции и перестраиваться при изменении металла в изоляционном покрытии.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задачей заявленной полезной модели является разработка вихретокового толщиномера металлических изделий, позволяющего измерить толщину металлического изделия, толщину изоляционного покрытия, нанесенного на металлическое изделие, и определить тип металла в изоляционном покрытии.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение точности измерения толщины металлических изделий, толщины изоляционного покрытия на металлическом изделии и типа металла в изоляционном покрытии.
Указанный технический результат достигается за счет того, что вихретоковый толщиномер металлических изделий содержит корпус, в котором расположены два блока генератора тока, три усилителя, три блока защиты цепи, блок обработки и управления и вихретоковый преобразователь, состоящий из двух излучающих и трех приемных катушек, причем каждая из двух излучающих катушек электрически соединена через блок генератора тока с блоком обработки и управления, а каждая из трех приемных катушек электрически соединена через последовательно установленные блок защиты цепи и усилитель с блоком обработки и управления.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
Фиг. 1 – Структурная схема устройства.
1 – блок обработки и управления; 2 – первая излучающая катушка; 3 – вторая излучающая катушка; 4 – первая приемная катушка; 5 – вторая приемная катушка; 6 – третья приемная катушка; 7 – первый блок генератора тока; 8 – второй блок генератора тока; 9 – первый блок защиты цепи; 10 – второй блок защиты цепи; 11 – третий блок защиты цепи; 12 – первый усилитель; 13 – второй усилитель; 14 – третий усилитель; 15 – вихретоковый преобразователь; 16 – объект контроля.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Вихретоковый толщиномер металлических изделий содержит корпус, в котором расположены первый (7) и второй (8) блоки генератора тока, первый (12), второй (13) и третий (14) усилители, первый (9), второй (10) и третий (11) блоки защиты цепи, блок (1) обработки и управления и вихретоковый преобразователь (15), состоящий из первой (2) и второй (3) излучающих катушек, первой (4), второй (5) и третьей (6) приемных катушек, причем первая излучающая (2) катушка электрически соединена через первый блок (7) генератора тока с блоком (1) обработки и управления, а вторая излучающая (3) катушка электрически соединена через второй блок (8) генератора тока с блоком (1) обработки и управления. Кроме того, первая приемная (4) катушка электрически соединена через последовательно установленные первый блок (9) защиты цепи и первый усилитель (12) с блоком (1) обработки и управления, вторая приемная (5) катушка электрически соединена через последовательно установленные второй блок (10) защиты цепи и второй усилитель (13) с блоком (1) обработки и управления, а третья приемная (6) катушка электрически соединена через последовательно установленные третий блок (11) защиты цепи и третий усилитель (14) с блоком (1) обработки и управления. Первая (2), вторая (3) излучающие катушки, первая (4), вторая (5) и третья (6) приемные катушки вихретокового преобразователя установлены последовательно на одной оси, соответственно.
Вихретоковый преобразователь (15) может быть встроен в корпус прибора, либо в отдельном корпусе от корпуса прибора, образуя выносной датчик.
Вихретоковый толщиномер работает следующим образом. Сначала определяют толщину изоляции объекта контроля (16) – металлического изделия, для этого вихретоковый толщиномер располагают на поверхности объекта контроля (16), после чего блок (1) обработки и управления (БОИУ) подает команду на второй блок (8) генератора тока, который формирует на второй излучающей (3) катушке радиоимпульс длительностью 2 мс и частотой заполнения 10 кГц. В результате создается электромагнитное поле, которое частично проникает в объект контроля (16). Вторая приемная (5) катушка принимает сигнал электромагнитного поля, создаваемый второй излучающей (3) катушкой и полем, вихревых токов, формирующихся в объекте контроля, затем он усиливается в усилителе (13), затем сигнал оцифровывается и дискретизируется в АЦП БОИУ (1) и вычисляется амплитуда принимаемого сигнал электромагнитного поля в процессоре.
Затем БОИУ (1) подает команду на второй блок (8) генератора тока, который формирует на второй излучающей (3) катушке радиоимпульс длительностью 40 мс и частотой заполнения 100 Гц. В результате создается электромагнитное поле, которое частично проникает в объект контроля (16). Третья приемная (6) катушка принимает сигнал электромагнитного поля, создаваемый второй излучающей (3) катушкой и полем, вихревых токов, формирующихся в объекте контроля, затем он усиливается в усилителе (13), затем сигнал оцифровывается и дискретизируется в АЦП БОИУ (1) и вычисляется амплитуда принимаемого сигнал электромагнитного поля в процессоре.
Затем по вычисленным амплитудам со второй (5) и третьей (6) приемной катушек определяют тип металла в изоляции, а именно: если вычисленные амплитуды по данным сигналов электромагнитного поля со второй (5) и третьей (6) приемных катушек не отличается более чем в 1,5 раза, то в состав изоляционного покрытия входит оцинкованное железо; если вычисленная амплитуда по данным сигнала электромагнитного поля со второй (5) приемной катушки превышает более чем в 3 раза вычисленную амплитуду по данным сигнала электромагнитного поля с третьей (6) приемных катушек, то в состав изоляционного покрытия входит оцинкованное железо. При этом следует отметить, что при отсутствии металла в изоляции, не возникает вихревых токов в объекте контроля (16) при формировании второй излучающей (3) катушкой радиоимпульсов на обоих частотах. При наличии алюминия в изоляции вихревые токи возникают только на высокой частоте, а при наличии оцинкованного железа в изоляции вихревые токи возникают в объекте контроля (16) при формировании второй излучающей (3) катушкой радиоимпульсов на всех частотах.
После определения типа металла в изоляции процессор БОИУ (1) вычисляет толщину изоляции на основе вычисленной амплитуды с применением калибровочных таблиц, которые сохранены в БОИУ (1). При этом если ранее определено, что в состав покрытия входит алюминий, то для определения толщины изоляции используют вычисленную амплитуда по данным сигнала электромагнитного поля со второй (5) приемной катушки, если ранее определено, что в состав покрытия входит оцинкованное железо, то для определения толщины изоляции используют вычисленную амплитуда по данным сигнала электромагнитного поля с третьей (6) приемной катушки.
После определения толщины изоляции осуществляют определение толщины металлического изделия, на которое нанесена изоляция. Для этого вихретоковый толщиномер располагают на поверхности объекта контроля (16), после чего блок (1) обработки и управления (БОИУ) подает команду на первый блок (7) генератора тока, который формирует на первой излучающей (2) катушке импульс тока. В результате создается электромагнитное поле, которое частично проникает в объект контроля (16). Первая приемная (4) катушка сигнал электромагнитного поля, создаваемый первой излучающей (2) катушкой и полем, вихревых токов, формирующихся в объекте контроля, затем он усиливается в усилителе (13), после чего сигнал оцифровывается в АЦП БОИУ (1) и при помощи процессора определяется напряжение электромагнитного поля и «переходный» процесс – постоянную времени, при которой осуществляется медленный спад напряжения электромагнитного поля по закону близкому к экспоненциальному в соответствии с формулой:
m
, где U – ; U – ; t – ; T – .
Далее процессор БОИУ (1) определяет удельную толщину металлического изделия, для этого процессор найденную постоянную времени умножает на поправочный коэффициент, который высчитывает процессор в зависимости от найденной толщины изоляции. После чего процессор БОИУ (1) определяет истинную толщину металлического изделия на основе определенной удельную толщину металлического изделия с применением калибровочных таблиц, которые сохранены в БОИУ (1).
Блоки (9, 10, 11) защиты цепи
Полезная модель позволяет производить измерение толщины стенки труб, а так же толщины стенки резервуаров стальных вертикальных и горизонтальных, а так же толщины днища резервуаров стальных вертикальных, а так же толщины стального листа через изоляционное покрытие с толщиной до 300 мм.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет получить вихретоковый толщиномер металлических изделий, обеспечивающий повышение точности измерения толщины металлических изделий, толщины изоляционного покрытия на металлическом изделии и типа металла в изоляционном покрытии, за счет применения двух излучающих и трех приемных катушек вихретокового преобразователя, которые позволяют более точно определить тип металла в покрытии за счет использования одной излучающей и двух приемных, который влияет на точность измерения толщины покрытия на основе полученных данных с двух указанных приемных катушек, а толщина покрытия влияет на точность измерения толщины металлического изделия за счет использования оставшихся излучающей и приемной катушек.
Полезная модель была раскрыта выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления полезной модели, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, полезную модель следует считать ограниченным по объему только ниже следующей формулой изобретения.