УСТРОЙСТВО ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ

Полезная модель относится к области измерений и предназначена для использования в устройствах контроля, состоящих из электропроводящих материалов, как при их изготовлении, так и в процессе эксплуатации.
Известен блок вихретоковых преобразователей, описанный в патенте РФ на изобретение №2163014 кл. G 01 N 27/90, опубл. 10.02.2001 г., содержащий проходную диэлектрическую трубу, на которой расположены одноэлементные вихретоковые преобразователи. Каждый одноэлементный преобразователь представляет собой Ш-образный магнитопровод, на центральном выступе которого намотана возбуждающая катушка индуктивности, а на боковых выступах - измерительные катушки индуктивности. Возбуждающая катушка индуктивности создает продольное магнитное поле между центральным выступом и боковыми. Дефект в объекте контроля, который расположен поперек наведенных (вихревых) токов, изменяет их величину, а соответственно, и величину магнитного поля на одном из боковых выступов, что приводит к рассогласованию в измерительных катушках индуктивности.
Недостатком устройства является малая надежность и достоверность контроля, так как он не чувствителен к продольным дефектам, а мелкие поперечные и точечные дефекты, расположенные между центральным выступом и боковыми, интегрируется в один протяженный дефект.
7
Наиболее близким по технической сущности является многоэлементный вихретоковый преобразователь, используемый для вихретокового контроля, описанный в патенте РФ на полезную модель №51748, МПК G 01 N 27/90, опубл. 27.02.2006 г., который содержит генератор и n идентичных каналов. Каждый канал представляет собой одноэлементный преобразователь и блок обработки сигнала, включающий в себя входной усилитель, который усиливает сигнал с преобразователя, компаратор напряжений, который не реагирует на сигнал меньше заданного порога, а сигнал, превышающий порог, доводит до
уровня логической единицы, и входной логический элемент ИЛИ. Выход блока обработки сигнала являются амплитудным (логическим). Преобразователь анализирует определенную эффективную площадь объекта контроля, сигнал рассогласования с которого поступает на вход блока обработки сигнала.
Недостатком этого устройства являются ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что блок обработки сигнала теряет амплитуду сигнала от дефекта, а фаза сигнала, так же необходимая при анализе параметров дефекта, не измеряется. Следовательно, по такому сигналу невозможно определить параметры дефекта (длину, ширину, глубину и координаты расположения).
Технической задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет формирование таких сигналов, по которым возможно определение параметров (глубина, длина, ширина и т.д.) выявленных дефектов для принятия решения о дальнейшей эксплуатации контролируемого устройства.
Эта задача достигается тем, что известное устройство вихретокового контроля, содержащее генератор, первый выход которого подключен к n идентичным каналов, где n целое число и выбрано равным n≥2, каждый из каналов содержит последовательно включенные одноэлементный преобразователь и усилитель блока обработки сигнала, каждый канал снабжен амплитудным и фазовым детекторами, входы которых подключены к выходу усилителя, первой цепью, включенной на выходе амплитудного детектора и состоящей из последовательно включенных компенсатора начальной амплитуды и усилителя рассогласования по амплитуде, выход которого является амплитудным выходом блока обработки сигнала, и второй цепью, включенной на выходе фазового детектора, состоящей из последовательно включенных компенсатора начальной фазы и усилителя рассогласования по фазе, выход которого является фазовым выходом 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 одноэлементный преобразователь 3, вход которого соединен с первым выходом генератора переменного напряжения 1 и блок обработки сигнала 4, выходы которого являются амплитудным и фазовым выходами устройства. Каждый блок обработки сигнала 4 содержит усилитель 5, вход которого соединен с выходом одноэлементного преобразователя 3 своего канала 2, второй вход блока обработки сигнала 4 подключен ко второму выходу генератора переменного напряжения 1. Выход усилителя 5 соединен с входами первой 6 и второй 7 цепочек. Первая цепочка 6 состоит из соединенных последовательно амплитудного детектора 8, компенсатора начальной амплитуды 9 и усилителя рассогласования по амплитуде 10, выход которого является амплитудным выходом блока обработки сигнала 4 и устройства в целом. Вторая цепочка 7 состоит из соединенных последовательно фазового детектора 11, компенсатора начальной фазы 12 и усилителя рассогласования по фазе 13, выход которого является фазовым выходом блока обработки сигнала 4 и устройства в целом.
Устройство вихретокового контроля работает следующим образом.
Расположение n одноэлементных преобразователей 3 каждого канала 2 размещаются на одной диэлектрической подложке образует многоэлементный преобразователь, который перемещается по поверхности объекта контроля. На бездефектных участках сигналы рассогласования на выходе компенсаторов начальной амплитуды 9 и фазы 12, а соответственно и на выходах усилителей рассогласования по амплитуде 10 и фазе 13, равны нулю. Как только преобразователь 3 смещается на дефектный участок поверхности объекта контроля, напряжение одного из одноэлементных 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. Амплитудный 8 и фазовый 11 детекторы блока обработки сигнала 4 показывают изменение этого переменного напряжения. На выходе компенсаторов начальной амплитуды 9 и фазы 12 появится соответствующее напряжение рассогласования, которое усиливается усилителями рассогласования по амплитуде 10 и фазе 13. Выходное напряжение с усилителя рассогласования по амплитуде 10 характеризует амплитуду напряжения от дефекта, а выходное напряжение с усилителя рассогласования по фазе 13 характеризует величину фазового сдвига, появившегося от дефекта. В каждом блоке обработки сигнала 4 определяется амплитуда и фазовый сдвиг. Амплитуда и фазовый сдвиг на бездефектном участке объекта контроля могут иметь большую начальную величину. Для уменьшения этих величин в каждом канале вводится компенсаторы начальной амплитуды 9 и начальной фазы 12, которые представляет собой устройство, вычитающее из входного напряжения (пропорционального амплитуде или пропорционального фазе) такую величину, которая на бездефектном участке давала бы на выходе ноль. В этом случае сигнал от дефекта является сигналом рассогласования компенсаторов 9 и 12, как по амплитуде, так и по фазе, величина которых усиливается усилителями рассогласования по амплитуде 10 и рассогласования по фазе 13. По амплитуде выходного напряжения и величине фазового сдвига определяют параметры дефекта.
Аналогичным образом работают и другие каналы.
Использование полезной модели дает возможность не только выявить дефект, но и по сигналам, полученным на выходе устройства, определить его параметры, что позволяет в дальнейшем принять решение о возможности эксплуатации объекта контроля.