Электромагнитно-акустический дефектоскоп
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности обнаружения дефектов за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответствии с изменением зазоров. Цель достигается тем, что электромагнитноакустический преобразователь 3, включающий катушку индуктивности, выполненную в виде жгута из изолированных проводников, содержит дополнительный изолированный проводник, один конец которого свободный, а другой подключен к выходу генератора 5 незатухающих колебаний, к которому последовательно подсоединены резонансный усилитель 8 высокой частоты, амплитудный детектор 9, фильтр 10 нижних частот, функциональный преобразователь 11, блок 12 перемножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя 2. Преобразователь 3 является датчиком величины рабочего зазора между плоскостью катушки и поверхностью контролируемого изделия. Датчик работает как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а другим - проводник со свободным концом. 2 ил.
COOS СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
-SU 1532864 А2 (5l)4 G 0l N 29 04
5.Л ОЮЗА
Щ,?;-, 1!,: 1- - ля
Ь. Л 9
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCKOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (61) 794491 (2!) 4139225/25-28 (22) 27,10,86 (46) 30.12,89. Бюл. II 48 (71) Сибирский металлургический институт им. Серго Орджоникидзе и Кузнецкий металлургический комбинат им. В.И. Ленина (72) С.М. Кулаков, С.В. Чабан, ВсВ. Митин, В.С. Реутов, М.M. Эпштейн, О.А. Полосухина, и В.В. Шелгачев (53) 620,179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
Р 794491, кл. G Ol N 29/04, 27.11.78.
2 (54) ЗЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКИЙ
ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к конт рольно-измерительной технике. Целью изобретения является повынение точности обнаружения дефектов за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответ" ствии с изменением зазоров. Цель достигается тем, что электромагнитноакустический преобразователь 3, включающий катуику индуктивности, выполненную в виде жгута из изолированных проводников, содержит дополни" тельный изолированный проводник, один конец которого свободный, а другой g
1532864
45
50 подключен к выходу генератора 5 незатухающих колебаний, к которому последовательно подсоединены резонансный усилитель 8 высокой частоты, ампли" тудный детектор 9, фильтр 1О нижних частот, функциональный преобразова тель 11, блок 12 перемножения, нто рой вход которого соединен с выходом усилителя 2. Преобразователь 3 являИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии металлических материалов и изделий.
Целью изобретения является повышение точности за счет оперативной коррекции коэффициента передачи в цепи усиления в соответствии с изменением зазора.
На фиг.l представлена блок-схема электромагнитно-акустического дефектоскопа; на фиг, 2 — конструктивное выполнение катушки преобразователя с дополнительным изолированным проводником
Электромагнитно-акустический дефектоскоп содержит генератор 1 усилитель 2, электромагнитно-акустический преобразователь 3, включающий катушку индуктивности, которая выполнена в виде жгута из изолированных проводников, дополнительный изолиро.— ванный проводник 4, вплетенный в жгут катушки электромагнитно-акустического преобразователя, генератор 5 неза- 40 тухающих гармонических колебаний с частотой, в несколько раз превышающей частоту заполнения зондирующего импульса генератора 1 и находящейся за пределом полосы пропускания усилителя 2, конденсатор 6, дополнительную катушку 7 индуктивности, резонансный усилитель 8 высокой частоты, настроенный на рабочую частоту генератора 5, амплитудный детектор
9, фильтр 10 нижних частот, функциональный преобразователь 11 и блок
12 перемножения. Первый вход блока 12 перемножения соединен с выходом усилителя 2 вход которого соединен с вы Э
55 ходом электромагнитно-акустического преобразователя 3, вход которого соединен с выходом генератора 1. Генератор 5 незатухающих гармонических ется датчиком величины рабочего зазора между плоскостью катушки и поверхностью контролируемог0 изделия. Дат" чик работает как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а другим — проводник со свободным концом. 2 ил. колебаний через конденсатор 6 соединен с дополнительным изолированным проводником 4, одним из концов дополнительной катушки 7 индуктивности и входом резонансного усилителя 8 высокой частоты, второй конец дополнительной катушки 7 индуктивности соединен с землей 13. Выход резонансного усилителя 8 высокой частоты соединен с входом амплитудного детектора 9, выход которого соединен с входом Фильтра 10 нижних частот. Выход фильтра 10 нижних частот соединен с входом Функционального преобразователя ll,выход которого соединен с вторым входом блока 12 перемножения.
Контролируемое изделие 14 через систему рольгангов 15 соединено с землей. Датчиком величины рабочего зазора является электростатический преобразователь, работающий как элемент цепи с реактивной проводимостью, одним из электродов которого является поверхность заземленного контролируемого изделия, а вторым — дополнительный изолированный проводник 4, вплетенный в жгут катушки электромагнитно-акустического преобразователя, Емкость электростатического преобразователя складывается из двух составляющих
Сэп где С „- емкость электростатического преобразователя;
С вЂ” составляющая емкости электростатического преобразователя, зависящая от величины зазора, Ф;
С вЂ” конструктивная составляющая емкости электростатического преобразователя, не зависящая от величины зазора, Ф.
С целью компенсации конструктивной емкости С между землей 13 и концом дополнительного изолированного про1532864
А ж е " cp у Э (4) 10 (5) (6) (7) водника 4 включена дополнительная катушка 7 с индуктивностью Ь, удовлетворяющей условию
Х у (2)
= r,„ где ы — циклическая частота незатухающих. гармонических колебаний, вырабатываемых генератором 5, рад/с.
Кроме того, дополнительная катушка 7, шунтируя вход резонансного усилителя 8 высокой частоты, защицает
его входной каскад от воздействия напряжения зондирующего импульса, При соблюдении условия (2) в электрической цепи, состояцей из параллельно соединенных емкости С и индуктивности L наступает резонанс токов, и составляюцая С„ из выражения (1) может быть исключена, при этом сигнал на выходе устройства не будет зависеть от произвольных изменений рабочего зазора между плоскостью ica" тушки электромагннтно-акустического преобразователя и поверхностью конт". ролнруемого изделия.
Устройство работает следуюцим образом.
Высокочастотное напряжение с выхода резонансного усилителя 8 высокой частоты поступает на вход амплитудного детектора 9, выполняюцего функции выпрямителя. С выхода амнлитудного детектора 9 сигнал поступает на вход фильтра 10 ННКННх частот, который ослабляет возможные высокочастотные помехи и Формирует сигнал оценки величины рабочего зазора 6„.
Этот сигнал поступает на вход функционального преобразователя 11, Напряжение на выходе последнего изменяется по экспоненциальному закону л
U „=Ые " ф (3). где U „ — напряжение на выходе функционального. преобразователя, В;
A„- oH H o eHKH H t рабочего зазора, В;
g, д — коэффициенты.
Амплитуда принятого сигнала иа выходе электромагнитио-акустического преобразователя, а следовательно, и ка выходе усилителя 2 зависит от величины рабочего зазора по экспонеициальному закону. В общем случае эта зависимость может быть описана выражением где А — амплитуда сигнала на выходе усилителя 2, В;
5 w — Функция, зависящая от амплитуды тока зондирующего им-: пульса, величины напряженности постоянного магнитного поля, конструктивных особенностей электромагнитно-акустического преобразователя, коэффициента передачи усили" теля 2, физических свойств материала, из которого сделано контролируемое изделие, наличия дефектов в контролируемой зоне;
h " величина зазора между катуш20 кой электромагнитно-акустн" ческого преобразователя и поверхностью контролируемого изделия, мм;
l}, — средний диаметр катушки преобразователя, мм;
k — - безразмерный коэффициент.
Сигнал с выхода усилителя 2 подается на один из входов блока 12 перемножения, на второй вход которого подается напряжение с выхода функционального преобразователя 11.
Таким образом, на выходе блока 12 перемножения будет получен сигнал с амплитудой А 6
6л у Ф или с учетом (3) и (4) A — " Cpg > Е
Ьп
Если выполнить условие
40 л
kh Dcp =Реп > то получим выражение
Аь„=йг. (8)
45 Коэффициент целесообразно выбирать из условия
A g „=A у(h=h „) (9) где А (Ь=Ь„} - амплитуда сигнала на
50 выходе усилителя 2 при величине рабочего зазора, равной номинальному h„, Из условия (9) с учетом (8) и (4) 1 к / Вср (10) Тогда окончательный результат (11) 1532864
Формула изобретения
Составитель О. Барышникова
Редактор О, Спесивых Техред N,Äèäûê Корректор А, Обручар
Заказ 8093/50 Тираж 789 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101
Как видно из выражения t.ll), ам плитуда сигнала на выходе блока 12 перемножения не зависит от величины зазора между катушкой электромагнитно-акустического преобразователя и
5 поверхностью контролируемого изделия.
Электромагнитно-акустический дефектоскоп по авт. св. P. - 794491, о тл и ч а ю шийся .тем, что; с целью повышения точности, он снабжен вплетенным в жгут катушки преобразователя дополнительным изолированным проводником, один конец которого свободен от подключения, генератором незатухающих гармонических колебаний, конденсатором, дополнительной катушкой индуктивности, последовательно соединенными резонансным усилителем высокой частоты, амплитудным детектором, фильтром нижних частот, функциональным преобразователем и блоком перемножения, второй вход которого соединен с выходом усилителя, выход генератора незатухающих гармонических колебаний через конденсатор соединен с вторым концом дополнительного изолированного проводника, входом резонансного усилителя высокой частоты и одним из концов дополнительной катушки индуктивности, другой конец которой заземлен.
