УСТРОЙСТВО ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к области измерений и предназначена для использования в устройствах контроля объектов, состоящих из электропроводящих материалов, как при их изготовлении, так и в процессе эксплуатации.
7
Известно устройство вихретокового контроля, являющееся наиболее близким по технической сущности, описанное в патенте РФ на полезную модель RU 62246 U1, МПК G01N 27/90, опубликованном 27.03.2007 г., содержащее генератор переменного напряжения, n идентично выполненных каналов. Каждый канал содержит одноэлементный преобразователь, вход которого соединен с первым выходом генератора переменного напряжения и блок обработки сигнала, выходы которого являются амплитудным и фазовым выходами устройства. Блок обработки сигнала снабжен двумя первой цепочками. Первая цепочка снабжена амплитудным детектором и ее выход является амплитудным выходом блока обработки сигнала. Вторая цепочка снабжена фазовым детектором и ее выход является фазовым выходом блока обработки сигнала, n одноэлементных преобразователей, размещаются на диэлектрической подложке, образуя многоэлементный преобразователь, который перемещается по поверхности объекта контроля. На бездефектных участках сигналы на выходах равны нулю. Как только многоэлементный преобразователь смещается на дефектный участок поверхности объекта контроля, напряжение одного из преобразователей меняет свою величину и фазу. Тогда на выходе этого канала напряжение так же меняет свою величину и фазу относительно генератора.
Недостатками данного устройства является недостаточная надежность, обусловленная применением амплитудно-фазового преобразования сигнала, так как, например, при переходе значения фазы через значение 360° на фазовом выходе устройства наблюдается резкий скачек напряжения, что создает дополнительные трудности при дальнейшей обработке и интерепретации сигнала.
Технической задачей полезной модели является формирование сигналов, которые не содержат в себе информации, наличие которой обусловлено техническими особенностями устройства и не несущие практической значимости, а так же являются пригодными для дальнейшей обработки программно-аппаратными средствами без применения дополнительных методов преобразования сигнала.
Техническим результатом является повышение надежности работы устройства, а также расширение функциональных возможностей.
Технический результат достигается тем, что известное устройство вихретокового контроля, содержит генератор, выходы которого соединены с n идентичными каналами, где n - целое число и выбрано равным n≥2, каждый из каналов содержит последовательно включенный преобразователь и блок обработки сигнала, генератор выполнен с двумя квадратурными выходами, а каждый блок обработки сигнала снабжен цепочками обработки действительной и мнимой компонент сигнала, снабженных блоками выделения квадратурных составляющих, входы которых подключены к выходу предварительного усилителя, а выходы подключены к входам блоков балансировки, последовательно соединенных с блоками усиления сигнала, выходы которых являются выходами мнимой и действительной компонент блока обработки сигнала.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлено устройство вихретокового контроля.
Устройство вихретокового контроля содержит генератор переменного напряжения 1, n идентично выполненных каналов 2, где n целое число и выбрано равным n≥2. Каждый канал 2 содержит преобразователь 3, вход которого соединен с первым выходом генератора переменного напряжения 1 и блок обработки сигнала 4, выходы которого являются квадратурными выходами (выходами мнимой и действительной компонент) устройства. Каждый блок обработки сигнала 4 содержит предварительный усилитель 5, вход которого соединен с выходом преобразователя 3 каждого из каналов 2. Второй вход блока обработки сигнала 4 подключен ко второму выходу генератора переменного напряжения 1. Выход предварительного усилителя 5 соединен с входами первой 6 и второй 7 цепей обработки квадратурных составляющих сигнала. Каждая из цепей обработки квадратурных составляющих сигнала состоит из соединенных последовательно блока выделения квадратурных составляющих 8 и 9 соответственно, блока компенсации смещения нуля 10 и усилителя 11, выход которого является квадратурным выходом блока обработки сигнала 4 и устройства в целом. При этом, второй вход блока выделения квадратурных составляющих 8 цепи 6 подключен ко второму выходу генератора переменного напряжения 1, в то время как второй вход блока выделения квадратурных составляющих 9 цепи 7 подключен к первому выходу генератора переменного напряжения 1.
Устройство вихретокового контроля работает следующим образом.
Преобразователи 3 каждого канала 2 перемещаются по поверхности объекта контроля. На бездефектных участках сигналы на выходе компенсаторов смещения нуля 10, а следовательно и на выходах усилителей 11, равны нулю. Как только переобразователь 3 смещается на дефектный участок поверхности объекта контроля, напряжение одного из n преобразователей 3 меняет свою величину и фазу (например, одного канала). Тогда на выходе усилителя 5 напряжение так же меняет свою величину и фазу относительно генератора переменного напряжения 1. С выхода усилителя 5 сигнал подается на выходы блоков выделения квадратурных составляющих 8 и 9, а затем на вход блоков компенсации начального смещения нуля 10. При этом на выходе блоков компенсации начального смещения нуля 10 появится соответствующее изменению величины и фазы напряжения изменения величин квадратурных составляющих. При этом на второй вход блока выделения квадратурных составляющих 8 цепи 6 подается сигнал со второго выхода генератора переменного напряжения 1, представляющий собой напряжение равное по амплитуде напряжению на первом выходе генератора 1, но сдвинутое по фазе на 90° относительно напряжения на первом выходе генератора 1. Таким образом блок выделения квадратурных составляющих 8 цепи 6 выделяет действительную составляющую переменного напряжения на выходе усилителя 5. На второй вход блока выделения квадратурных составляющих 9 цепи 7 подается сигнал с первого выхода генератора переменного напряжения 1, представляющий собой напряжение, подающееся на преобразователь 3. Таким образом на выходе блок выделения квадратурных составляющих 9 цепи 7 выделяет мнимую составляющую переменного напряжения на выходе усилителя 5. Выделенные действительная и мнимая составляющие напряжения подаются на усилители 11, выходы которых являются выходами блока обработки сигнала 4 и выходами устройства. В каждом блоке обработки сигнала определяются изменения квадратурных составляющих сигнала при наличии дефектов на поверхности объекта контроля. Значения квадратуных сигналов на бездефектном участке объекта контроля могут иметь большую начальную величину. Для уменьшения этих величин в каждом канале вводятся компенсаторы смещения нуля 10, которые представляют собой устройство, вычитающее из входного значения напряжения (пропорционального действительной или мнимой составляющей сигнала) такую величину, которая на бездефектном участке давала бы на выходе ноль. В этом случае сигнал от дефекта является изменением квадратурных составляющих на выходе компенсаторов начального смещения нуля 10, величина которых усиливается усилителем 11. По величине изменения квадратурных составляющих выходного напряжения судят о наличии, типе и параметрах дефекта. Аналогичным образом работают и другие каналы.
Использование полезной модели дает возможность не только выявить дефект, но и получить на выходе устройства сигналы, пригодные к обработке широким спектром программно-аппаратных методов выделения из сигнала необходимой для оценки состояния объекта контроля информации.