Устройство электромагнитного контроля металлических изделий

 

Изобретение относится к области неразрушающего электромагнитного контроля металлических изделий. Цель изобретения - повьппение надежности контроля за счет отстройки от изменения величины зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым объектом. При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей (ВТП) с контролируемым объектом шестиплечий мост разбалансируется вносимыми в ВТП активным и реактивным сопротивлениями На сиг нальных входах соответствующих фазовых детекторов при специальном выборе величины сопротивлений шестиплечего моста возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора определяются соотношениями: qi.arci ..« i ; t rarcl XBM.a/RBH.2 где R, и R.,, - активное сопротивлеoH .i вн,2 ние; - реактивное сопротивление . После преобразования сигналов соответствующими функциональными преобразователями и суммирования на выходе устройства получается напряжение И, не зависящее от изменения величины зазора и несущее информацию о контролируемых параметрахо 1 ил. вЧ.( и X вН.2 i (Л э ю СП 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А (19) (l I) n) 4 С 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»Юь

° °

° »

\»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3737056/25-28 (22) 04.05.84 (46) 30.03.86. Бюл. Ф 12 (71) Оренбургский политехнический институт (72) В.В.Батюк, П.Н.Ганский, А.Г.Ганская, P.Ê.Гачик, И.М.Жданов, С.А.Климентов и К.В.Пастухов (53) 620.179.14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР .

9 894550, кл. С 01 N 27/90, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

КОНТРОЛЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ .(57) Изобретение относится к области нераэрушающего электромагнитного контроля металлических изделий. Цель изобретения — повышение надежности контроля эа счет отстройки от изменения величины зазора между вихретоковым преобразователем и контролируемым объектом. При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей (ВТП) с контролируемым объектом шестиплечий мост разбалансируется вносимыми в ВТП активным и реактивным сопротивлениями. На сигнальных входах соответствующих фазовых детекторов при специальном выборе величины сопротивлений шестиплечего моста возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора определяются соотношениями: q .д), g „, (g

Яг=а с(Х вн.г J R вн.г т где R u R — активное сопротивлевн.< в,z ние; х и х — реактивное сопротиввн. < &й 2 ление.

После преобразования сигналов соответствующими функциональными преобразователями и суммирования на выходе устройства получается напряжение 0, не зависящее от изменения величины зазора и несущее информацию о контролируемых параметрах. 1 ил, 1221578

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для электромагнитного контроля металлических изделий, Цель изобретения — повышение на- 5 дежности контроля.

На чертеже представлена функциональная схема устройства.

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий содержит два вихретоковых преобразователя 1 и 2, автогенератор 3, два фазовых де- тектора 4 и 5, подключенные к выходам последних два функциональных преобразователя 6 и 7, сумматор 8, входы 15 которого соединены с выходами функциональных преобразователей 6 и 7, подключенные к выходу последнего последовательно соединенные нормирующий блок 9 и индикатор 10, шестиплечий мост 11, в четыре плеча шестиплечего моста, три иэ которых — смежные, включены резисторы 12 — 15, а в каждый иэ двух других — последовательно соединенные конденсатор 16 (17) и вихретоковый преобразователь 1 (2), автогенератор 3 подключен к диагонали питания шестиплечего моста 11, содержащей два последовательно соединенных резистора 13 и 15, и к объединенным опорным входам фазовых детекторов 4 и 5, сигнальные входы которых подключены к измерительным диагоналям шестиплечего моста 11, реактивные сопротивления конденсаторов 16 и 17 выбра- З ны из условия равенства их по модулю собственному реактивному сопротивлению вихретокового преобразователя 1(2), сопротивление резистора 15 в плече шестиплечего моста 11, смежном с пле- 40 чами, каждое из которых включает последовательно соединенные вихретоковый преобразователь 1 (2) и конденсатор 16 (17), выбрано из условия равенства их собственному активному сопротивлению 45 вихретокового преобразователя 1 (2), а сопротивления остальных резисторов

R равны между собой и выбраны иэ условия

K > 100 Х 5О где Х вЂ” соб ственное реактивное соп3 ротивление вихретокового преобразователя.

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий работает 15 следующим образом.

При отсуствии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей 1 и 2 с контролируемым объектом (на чертеже не показан) в плечах шестиплечего моста 11, содержащих последовательно включенные вихретоковые преобразователи 1 и 2 и конденсаторы 16 и 17, имеет место резонанс напряжений на частоте колебаний автогенератора, В этих условиях мост 11 оказывается сбалансированным и напряжения на сигнальных входах фазовых детекторов равны нулю. При наличии электромагнитного взаимодействия вихретоковых преобразователей 1 и 2 с контролируемым объектом шестиплечий мост 11 разбалансирован вносимыми в вихретоковые преобразователи и 2 активными В. „ и К „, реактив& и. (ЬН 7 ными х и х сопротивлениями. На вн. ВЧ.2 сигнальных входах фазовых детекторов

4 и 5 возникают напряжения, фазовые сдвиги которых относительно напряжения автогенератора 3 определяются соотношениями:

Ц,= arctq х и

R вн.1 х н

arctq н

R+ R+ R„, 12 arctq arctq ьн.z

К+ К +Б.

s вн.z где R — сопротивление резисторов 12, 13 и 14;

R5 — сопротивление резистора 15.

Если сопротивление резисторов 12, 13 и 14 выбрано так, что выполняется соотношение

R > 100 х, где х — собственное реактивное сопро3 тнвление преобразователя 1 или 2, то с погрешностью менее 1Х фаэовые сдвиги напряжений на сигнальных входах фазовых детекторов 4 и 5 будут определяться соотношениями:

U, -= actctq — — Е-" - и tl =atctqaaaВн.1 su,z соответственно.

На выходах функциональных преобразователей 6 и 7, амплитудные характеристики которых Бs t> — К (Б )в реализуют функцию Ц „, — 1n(tqUs„) оооуоеются нииряиения U> =In х н, ви, — 1о — — я- - соответственно. х ьн. ф вн.z

q,=atctq и q = atctq - яиВН.1 ВН.2

Таким образом, на выходах генераторов 4 и 5 имеют место напряжения:

1221578

На выходе сумматора 8 имеет место разность этих напряжений

U — U — 1п — -- - — 1п

3 - Квм1 Вен.i . которая при изменении величины зазоров между выхретоковыми преобразователями 1 и 2 и контролируемым объектом (при неизменных параметрах контролируемого объекта и фиксированной разности зазоров) остается неизменной, так IG как соотношение реактивных и активных вносимых сопротивлений экспоненциально зависит от зазора. В то же время напряжение на выходе сумматора 8 зависит от параметров контролируемого объ- 15 екта, что после нормирования блоком 9 отмечается индикатором 10.

В устройстве чувствительность измерительной схемы, в которую включе- 2о ны преобразователи 1 и 2 (шестиплечий мост), к изменению кон тролируемо го параметра о стае т ся неизменной в более широком диапазоне зазоров (до 15 мм), а применение предложенной формы обра- 25 ботки информации позволяет исключить влияние зазора на результат измерений.

Ф ор му ла изо6ре тения

Устройство электромагнитного контроля металлических изделий, содержащее два вихретоковых преобразователя, автогенератор, функциональный преобразователь и последовательно соединенные

35 нормирующий блок и индикатор, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьппения надежности контроля, оно снабжено подключенным к входу нормирующего блока сумматором, вторым функциональным преобразователем,двумяфазовыми детекторами, опорные входы которых объединены, а выходы подключены к входам функциональных преобразователей, выходы которых соединены с входами сумматора шестиплечим мостом, в четыре плеча шестиплечего моста, три из которых — смежные, включены резисторы, а в каждое из двух других - последовательно соединенные конденсатор и вихретоковый преобразователь, автогенератор подключен к диагонали питания шестиплечего моста, содержащей два последовательно соединенных резистора, и к объединенным опорным входам фазовых детекторов, сигнальные входы которых подключены к измерительным .диагоналям шестиплечего моста, реактивные сопротивления конденсаторов выбраны из условия равенства их по модулю собственному реактивному сопротивлению вихревого преобразователя, сопротивление резистора в плече шестиплечего моста, смежном с плечами, каждое из которых включает последовательно соединенные вихретоковый преобразователь и конденсатор, выбрано из условия равенства их собственному активному сопротивлению вихретокового преобразователя, а сопротивления остальных резисторов R равны между собой и выбраны из соотношения

Р 10о x где X — собственное реактивное сопротивление вихретокового преобразователя.

1221578

Составитель И. Рекунова

Редактор М. Дылын Техред В.Кадар Корректор В. Бутяга

Заказ 1607/51 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4