УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ НА КРАЮ ЛЕНТЫ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ НА КРАЮ ЛЕНТЫ Полезная модель относится к вихретоковой дефектоскопии и может быть использована для обнаружения и идентификации дефектов на краях транспортной ленты, изготовленной из немагнитного проводящего материала. Известно устройство для вихретокового контроля плоских изделий (авт. св. J421585739, кл. G01 N27/90, «Способ вихретокового контроля изделий и вихретоковый преобразователь для его осуществления). Это устройство включает матричный вихретоковый преобразователь, содержащий две взаимно перпендикулярные в пространстве системы линеек плоских .катушек индуктивности; два демультитлексора/мультиплексора, позволяющих выбрать конкретные линейки из систем линеек матричного преобразователя; блок ключей, осуществляющий инверсию возбуждающей системы линеек и измерительной системы линеек; усилитель измеряемых сигналов; генератор возбуждающего тока; блок обработки информации и блок управления. При контроле этим устройством дефектов у края ленты, ориентированных в ее поперечном направлении, и при небольшой их длине, устройство теряет чувствительность, так как дефект дислоцируется в этом случае у торца измерительной катушки и нарушение топологии вихревых токов, вызванное наличием такого дефекта, практически не приводит к изменению вносимой ЭДС измерительной катушки. Так как в транспортных лентах таких дефектов большинство, то использование данного устройства для дефектоскопии нецелесообразно. Технической задачей полезной модели является повышение достоверности обнаружения и идентификации дефектов на краю ленты, дислоцированных в поперечном направлении к ее оси. Поставленная задача решается посредствам того, что в устройство, содержащее последовательно соединенные парафазный генератор,
вихретоковый преобразователь, блок коммутаторов, блок обработки сигналов, второй и третий входы которого подключены, соответственно, к первому и второму выходам парафазного генератора, и блок управления (микроконтроллер), ко второму входу которого подключен второй выход блока обработки сигналов, дополнительно введен второй блок обработки сигналов, первый вход которого соединен со вторым выходом блока коммутаторов, второй и третий входы - с первым и вторым выходами парафазного генератора, а первый его выход - с третьим входом блока управления, второй его выход - с четвертым входом блока управления, при этом первый выход блока управления соединен с управляющим входом первого блока обработки сигналов, третий выход - с управляющим входом второго блока обработки сигналов, и ОЗУ, соединенное с четвертым
выходом блока управления.  CL JUOMMI A   На фиг. 1 представлена структурная схема устройства; на фиг. 2 показаны функциональные схемы вихретокового преобразователя и блока коммутаторов; на фиг. 3 изображена структурная схема блока обработки сигналов; на фиг. 4а показана схема формирования сигналов в двух каналах при положении ключей, показанном на фиг. 2, в противоположном положении - на фиг.4б; на фиг. 6 показаны эпюры напряжений в каналах при наличии дефектов различного класса, на фиг. 6 показана схема алгоритма работы блока управления в режиме компенсации вносимой ЭДС.
Устройство содержит вихретоковый преобразователь 2, состоящий из четырех катушек индуктивности 9... 12 (см. фиг.2), оси которых расположены по углам квадрата, диагональ которого равна удвоенному диаметру катушки, каждая из катушек содержит по одной измерительной обмотке 13... 16 и одной возбуждающей обмотке 17...20, причем начало обмотки 14 и конец обмотки 15 соединены с общим проводом, а обмотки возбуждения ОВ17...ОВ20 соединены последовательно и начало обмотки 17 соединено с общим проводом; блок коммутаторов 3, содержащий восемь аналоговых ключей 21...28 (фиг.2), причем ключи 21, 24, 26, 27 - нормально
разомкнуты, а ключи 22, 23, 25, 28 - нормально замкнуты, первый вывод ключа 21 соединен с концом обмотки 14, второй вывод ключа 21 - с концом обмотки 13, первый вывод ключа 22 соединен с концом обмотки 13, второй вывод ключа 22 - с началом обмотки 15, первый вывод ключа 23 соединен с концом обмотки 14, второй вывод ключа 23 - с началом обмотки 16, первый вывод ключа 24 соединен с началом обмотки 16, второй вывод ключа 24 - с началом обмотки 15, первый вывод ключа 25 соединен с концом обмотки 16, второй вывод ключа 25 - с первым выводом ключа 26, второй вывод ключа 26 соединен с началом обмотки 13, первый вывод ключа 27 соединен с концом обмотки 16, второй вывод ключа 21 - с первым выводом ключа 28, второй вывод ключа 28 соединен с началом обмотки 13; первый блок обработки сигналов 4, первый вход которого подключен к первому выходу блока коммутаторов 3, при этом блок обработки сигналов содержит дифференциальный усилитель 29 (фиг.З), первый вход которого соединен с выводами ключей 25 и 26, два синхронных детектора 30 и 31, первые входы которых соединены с выходом усилителя 29, два фильтра нижних частот 32 и
33,входы которых подключены, к выходам детекторов 30 и 31, аттенюаторы
34,36, 37, 39, инверторы 35, 38, причем выход инвертора 35 подключен к сигнальному входу аттенюатора 36, а выход инвертора 38 подключен к сигнальному входу аттенюатора 39, и сумматор 40, входы которого подключены, соответственно, к выходам аттенюаторов 34, 36, 37 и 39, а выход - ко второму входу усилителя 29; второй блок обработки сигналов 5, выполненный аналогично первому блоку обработки сигналов, первый вход которого подключен ко второму выходу блока коммутаторов 3; блок управления 6 (см. фигЛ), выполненный на микроконтроллере, четыре аналоговых входа которого подключены к соответствз ощим выходам блоков обработки сигналов 4 и 5, первый цифровой выход соединен с управляющим входом блока коммутаторов 3, второй и третий цифровые выходы - с соответствующими управляющими входами аттенюаторов 34, 36, 37 и 39, ОЗУ 7, подключенное к четвертому цифровому входу/выходу блока
R Va+b , sin .
Папряжения cos-co-t и sin-co-t снимаются с соответствующих выходов парафазного генератора 8, а соответствующие множители а и b формируются аттенюаторами 34, 36, 37 и 39, управляемыми блоком управления 6. Так как знак фазового сдвига непредсказуем и зависит от технологических параметров измерительных обмоток, то необходимо иметь возможность задавать как положительные, так и отрицательные коэффициенты а и Ь, поэтому в схеме компенсации используем два инвертора 35 и 38 и четыре аттенюатора. управления 6; и парафазный генератор 8, первый выход которого соединен с концом обмотки 18 и вторыми входами синхронных детекторов 30-1 и 30-2, а второй его выход соединен со вторыми входами синхронным детекторов 31-1 и 31-2. Работа устройства проходит под управлением блока управления 6. До того, как лента 1 начнет передвигаться под/над вихретоковым преобразователем 2, блок управления 6 через свои цифровые выходы 2 и 3 минимизирует напряжение на своих четырех аналоговых входах. Это осуществляется следующим образом. Пусть ключи блока коммутаторов 3 находятся в положении, показанном на фиг. 2. Тогда измерительные каналы работают по схеме, показанной на фиг. 4,а. При отсутствии дефекта и в первом и во втором каналах должно быть нулевое напряжение. Однако, в связи с неидентичностно измерительных обмоток 13, 14и 15, 16 на выходах усилителей 29 в первом и во втором каналах появится некоторое напряжение K-RI-COS- (cD-t - 9i) и K-R2Cos- (co-t - 92), где К - коэффициенты усиления дифференциальных усилителей 29. Эти напряжения могут быть скомпенсированы путем подачи на вторые входы усилителей 29 компенсирующих напряжений RI-COS- (co-t - 91) и R2-cos- (co-t - 92), поступающих с выходов соответствующих сумматоров 40. Для формирования компенсирующих напряжений используем известное тригонометрическое соотношение: R-cos- (oo-t - ф)а-со8-(о-1 + b-sin-co-t, где
Блок управления 6 путем итераций определяет коэффициенты а и b для каждого из двух положений ключей и для каждого из двух каналов. Схема алгоритма работы блока управления 6 для этого режима приведена на фиг. 6. Затем лента 1 начинает передвигаться относительно вихретокового преобразователя 2 со скоростью v 1...3 м/с. АЦП блока управления 6 считывает данные с выходов фильтров нижних частот 32 и 33 каналов, затем блок управления переключает положения ключей блока коммутаторов 3 и АЦП опять делает четыре отсчета ( по два на канал).
Следовательно, устройство позволяет на каждом дискрете ленты
(определяется как 8-v/f-g+v-T, где f-g - частота дискретизации АЦП, т- время, необходимое на переключение коммутатора) позволяет получить восемь отсчетов. Причем, для построения признакового пространства могут быть использованы все восемь отсчетов (действительные и мнимые составляющие сигнала) или только четыре (амплитуды сигнала).
Полученные отсчеты заносятся в ОЗУ 7 и после того, как под вихретоковым преобразователем прошла вся лента 1, блок управления 6 может приступить к анализу отсчетов. При этом, если скорость v постоянна, то датчика координат не требуется, так как каждые восемь отсчетов в ОЗУ 7 соответствуют определенному интервалу на ленте - разрешению.
В блоке управления 6 могут быть использованы самые разные методы распознавания, фиг. 5 иллюстрирует наиболее простые решаюш;ие правила продукционного типа в четырехмерном пространстве признаков, которые позволяют идентифицировать короткий дефект (а), длинный дефект (в) и отклонение ленты от оси (с). Отметим, что повторение сигнала через интервал D (диаметр катушек 9-12) не увеличивает размерность признакового пространства, а лишь позволяет повысить помехоустойчивость путем использования метода накопления с временной селекцией, реализуемого программными методами.