Вихретоковый дефектоскоп

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может применяться для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях. Целью изобретения является повышение надежности выявления дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях за счет отстройки от влияния двух мешающих факторов: изменений удельной электрической проводимости и зазора. На вход измерительного моста, в плечо которого включен вихретоковый преобразователь , подаются от двух генераторов напряжения двух частот. Регулированием одного элемента моста отстраивается от влияния зазора между рабочим торцом вихретокового преобразователя и контролируемым изделием на выходное напряжение моста одной частоты. Регулированием другого элемента моста отстраивается от влияния этого же зазора на выходное напряжение моста другой частоты . Причем регулирования данных элементов не влияют взаимно друг на друга на соответствующих частотах. Выходные напряжения моста обеих частот поступают на селектор 13, в котором они разделяются. С выходов селектора напряжения поступают на входы усилителей 14, 15 напряжения, после которых детектируются амплитудными детекторами 16, 17 и подаются на входы сумматора 18,на выходе которого включен индикатор 19.При этом регулированием коэффициентов усиления усилителей 14,15 напряжения отстраиваются от влияния электропроводности контролируемого изделия на выходное напряжение сумматора 18. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ.СПУБЛИК (я)з G 01 N 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21} 4763749/28 (22) 28;"И;89 (46) 07.05.92. Бюл. N. 17 (71) Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей (72) В.С.Митюрин, А.П,Алексеев и Б.В,Корнеев (53) 620.179,14 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 167062, кл. G 01 N 27/90, 1964.

Дякин B.B., Сандовский В.А. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей. — М.; Наука, 1981, с. 55-56. (54) ВИХРЕТОКОВЫЙ ДЕФЕКТОСКОП (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может применяться для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях. Целью изобретения является повышение надежности выявления дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях за счет отстройки от влияния двух мешающих факторов: изменений удельной электрической проводимости и зазора. Ка вход измерительного моста, в

„„ Ы„„1732255 А1 плечо которого включен вихретоковый преобразователь, подаются от двух генераторов напряжения двух частот.

Регулированием одного элемента моста отстраивается от влияния зазора между рабочим торцом вихретокового преобразователя и контролируемым изделием на выходное напряжение моста одной частоты. Регулированием другого элемента моста отстраивается от влияния этого же зазора на выходное напряжение моста другой частоты, Причем регулирования данных элементов не влияют взаимно друг на друга на соответствующих частотах. Выходные напряжения моста обеих частот поступают на селектор

13, в котором они разделяются. С выходов селектора напряжения поступают на входы усилителей 14, 15 напряжения, после которых детектируются амплитудными детекторами 16, 17 и подаются на входы сумматора

18, на выходе которого включен индикатор

19. При этом регулиоованием коэффициентов усиления усилителей 14, 15 напряжения отстраиваются от влияния электропроводности контролируемого изделия на выходное напряжение сумматора 18, 4 ил, 1732255 пряжения, первый амплитудный детектор, сумматор, и индикатор, второй усилитель напряжения, входом соединенный с вторыМ выходом селектора и второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя напряжения, а выход с вторым входом сумматора, а также вихретоковый преобразователь, добавлены первый и второй переменные резисторы, первая, вторая и третья катушки индуктивности и конденсатор, образующие совместно с вихретоковым преобразователем измерительный мост, и разделительный трансформатор, причем вихретоковый преобразователь образует первое измерительное плечо моста, соединенные параллельно цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого переменного резистора и первой катушки

0 индуктивности, вторая состоит из последовательно соединенных второго переменного резистора и конденсатора, образуют второе измерительное плечо моста, вторая и третья катушки индуктивности образуют

5 первое и второе вспомогательные плечи моста соответственно, общая точка измерительных плеч и общая точка вспомогательных плеч образуют входные вершины моста; к которым подключен не0 симметричный выход усилителя мощности, при этом общая точка измерительных плеч предназначена для соединения с корпусом, общая точка первого измерительного плеча и первого вспомогательного плеча и общая

5 точка второго измерительного плеча и второго вспомогательного плеча образуют выход моста, который подключен к первичной обмотке разделительного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к

0 входу селектора.

На фиг, 1 приведена структурная схема дефектоскопа; на фиг, 2 — универсальная сетка линий уравновешивания моста, поясняющая принцип отстройки от влияния из5 менения зазора; на фиг. 3 — векторная диаграмма приведенных сопротивлений моста, поясняющая принцип отстройки от влияния изменений зазора и удельной электрической проводимости; на фиг. 4—

0 векторная диаграмма сопротивлений моста, поясняющая принцип отстройки от влияния изменения удельной электрической проводимости.

Дефектоскоп содержит первый 1 и вто5 рой 2 генераторы синусоидальных колебаний, выходы которых соединены с входами смесителя 3, выход которого соединен с входом усилителя 4 мощности, несимметричный выход которого подключен ко входу измерительного моста, первое измерительИзобретение относится к неразрушающему контролю и может применяться для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях. 5

Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий два генератора синусоидальных колебаний, включенные дифференциально рабочий и эталонный вихретоковые преобразователи, два фазовращателя, два 10 избирательных усилителя, два фазовых детектора, вычитающий каскад, индикатор.

Дефектоскоп применяется для обнаружения нарушений сплошности в неферромагнитных цилиндрических изделиях с 15 отстройкой от влияния изменения диаметра изделий и удельной электрической проводимости, Наиболее близким к изобретению является устройство для вихретокового контро- 2 ля, содержащее два генератора синусоидальных колебаний, входами соединенный с ними смеситель, усилитель мощности, входом соединенный с выходом смесителя, трансформаторный вихретоко- 2 вый преобразователь, токовая катушка которого подключена к выходу усилителя мощности, последовательно соединенные селектор, первый усилитель напряжения, первый амплитудный детектор, сумматор и 3 индикатор, причем к входу селектора подключена измерительная катушка вихретокового преобразователя, второй усилитель напряжения, входом соединенный с вторым выходом селектора и второй амплитудный 3 детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя напряжения, а выход — с вторым входом сумматора, Недостатком известного устройства является наличие отстройки от влияния только 4 одного мешающего фактора.

Целью изобретения является повышение надежности выявления дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях за счет отстройки от влияния двух мешающих 4 факторов: изменений удельной электрической проводимости и зазора, улучшения качества отстройки от влияния изменения зазора, увеличения диапазона отстройки от влияния изменения удельной электриче- 5 ской проводимости, а также за счет упрощения дефектоскопа, Поставленная цель достигается тем, что в устройство вихретокового контроля, содержащее два генератора синусоидальных 5 колебаний, входами соединенный с ними смеситель, усилитель мощности с несимметричным выходом, входом соединенный с выходом смесителя, последовательно соединенные селектор, первый усилитель на1732255

55 ное плечо которого образовано вихретоковым преобразователем 5, второе измерительное плечо образовано двумя соединенными параллельно цепочками, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого переменного резистора 6 и первой катушки 7 индуктивности. Вторая состоит из последовательно соединенных второго переменного резистора 8 и конденсатора 9, причем величина индуктивности катушки 7 должна быть на

10 — 15 больше индуктивности вихретокового преобразователя 5 при его размещении на контролируемом изделии при меньшей рабочей частоте.

Максимальная .величина сопротивления резистора 6 должна составлять примерно 0,25 значения сопротивления индуктивности катушки 7 при меньшей рабочей частоте, максимальное значение сопротивления резистора 8 должно быть примерно на порядок больше максимального значения сопротивления резистора 6.

Значение сопротивления конденсатора 9 должно быть примерно в 1,5 раза меньше значения сопротивления индуктивности катушки 7 при большей рабочей частоте. Общая точка измерительных плеч моста является первой входной вершиной моста и предназначена для соединения с корпусом, первое и второе вспомогательные плечи моста образованы второй 10 и третьей 11 катушками индуктивности, индуктивности которых примерно равны индуктивности вихретокового преобразователя 5 для получения максимальной чувствительности моста к изменению комплексного сопротивления вихретокового преобразователя. Общая точка вспомогательных плеч моста является второй входной вершиной моста. В выходную диагональ измерительного моста включена первичная обмотка разделительного трансформатора 12, вторичная обмотка которого соединена с входом селектора 13, выходы которого соединены с входами первого 14 и второго

15,усилителей напряжения, к выходам которых подключены входы первого 16 и второго

17 амплитудных детекторов соответственно, выходы которых соединены с входами сумматора 18, на выходе которого включен индикатор 19.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Генераторы 1 и 2 вырабатывают напряжения соответственно низкой f< и высокой

fz частот, причем значение частоты fz берется примерно на порядок больше значения частоты f>. Вихретоковый преобразователь

5 размещается рабочим торцом на контро15

45 лируемом изделии, Предлагаемый дефектоскоп особенно эффективен при выявлении подповерхностных дефектов, так как при этом электромагнитное поле высокой частоты fz обычно не достает до дефекта и при наличии отстройки от изменения удельной электрической проводимости сигнал от дефекта не ослабляется, При наличии отстройки от зазора, чувствительность дефектоскопа к подповерхностным дефекта будет большей, чем к такому же поверхностному дефекту (если при этом глубина зале-гания подповерхностного дефекта не превышает некоторого значения), вследствие того, что угол между годографами зазора и подповерхностн ого дефекта увеличивается при увеличении глубины залегания подповерхностного дефекта, Напряжения частот f> и fz подаются на смеситель 3, усиливаются по мощности усилителем 4 и поступают на вход измерительного моста, Принцип отстройки от влияния зазора поясняется с помощью универсальной сетки линий уравновешивания данного моста (фиг.2) и с помощью векторной диаграммы приведен ных соп рати влений моста (фиг.3).

Отстройка от влияния зазора в данном дефектоскопе осуществляется с помощью известного принципа двухпараметрового контроля, заключающегося в том, что элементы измерительного моста регулируют так, что при влиянии зазора на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя вектор выходного напряжения моста движется на комплексной плоскости напряжений, ен меняясь по амплитуде по окружности. Это соответствует отсутствию чувствительности моста по амплитуде напряжения к зазору.

Универсальная сетка линий уравновешивания моста представляет собой траектории концов векторов относительных

Uac Uad напряжений и на плечах моста ас (аЬ Uab и ad (фиг. 1) при изменении составляющих относительных комплексных сопротивлений измерительных плеч: = чаг; = co nst а а и - = VBI; - = const, а а где а, P, — обобщенные параметры; а — сопротивление вспомогательного плеча;

P — составляющая комплексного сопротивления измерительного плеча, имеющая одинаковый характер с а;

1732255

y — составляющая комплексного сопротивления измерительного плеча, отличающая по характеру от а.

Элементы моста имеют следующие обозначения: can ðîòèâëåíèå вихретокового преобразователя 5 на частоте f1 - Z1 = R1+

+jx1, на частоте 12- Z1 = R1 + jx1, сопротивление вихретокового преобразователя в обЩЕМ ВИДЕ Z = Rjjtj + )Хатл, СОПРОТИВЛЕНИЕ резистора 6 Rz, сопротивление резистора 8

Rz, индуктивность катушки 7 Lz, конденсатор 9 С, индуктивность 10 Ls, индуктивность

11 L4. При этом для верхней ветви acb а

=в Ls — сопротивление вспомогательного

ПЛЕЧа На ЧаСтОтаХ f1 ИЛИ 12, p = с(| а(п, y =

=R . При построении сетки уравновешивания предполагается, что P (4 у меняются от О до+ оо.

Аналогично для нижней ветви adb a ——

=cuL4 на частотах f1 или fz. Определяют для нижней ветви значения обобщенных параметров р и у на низкой f1 и высокой fz частотах. На низкой частоте сопротивление конденсатора С много больше сопротивления индуктивности Lz. Вследствие этого сопротивление резистора R и конденсатора С можно не учитывать и комплексное сопротивление измерительного плеча ad имеет

1 вид; В2 + j Ж1 2. При этом p= м1(2, = Rz .

На высокой частоте fz сопротивление индуктивности Lz будет много больше сопротивления резистора Й2, и сопротивле1 ние этого резистора можно не учитывать.

Комплексное сопротивление измерител ьного плеча на высокой частоте имеет вид (R2 -I —,— fJ< Q 2

2 1 -2 2

ul c — +I ас «alt с т, 1 сас — j — --+j

+;с

2 2 (2, 1 . R .+ 2 м-;(iicla- — — yj+l((

ыг с

При этом г

1 (Rz а2 Lz — — (в2 Lz — = С (R2 ) +(М2L2 )

С Rz + 2 (О2 (NzLã —,„, С )

Rz ) +(са Lz — — )

На универсальную сетку линий уравновешивания нанесен годограф комплексного сопротивления вихретокового преобразователя расположенного над немагнитным полупространством при влиянии обобщенного параметра j3 и зазора h на низкой f1 и высокой fz частотах (фиг. 2). Значение индуктивности Lz берется на 10 — 15 больше значения индуктивности вихретокового преобразователя при его размещении на

5 контролируемом изделии при меньшей рабочей частоте.

При этом на низкой частоте f1 точка d1 на сетке линий уравновешивания регулированием резистора Rz перемещается по ли1 нии = var, = const и устанавливается в а а такую точку, что вектор относительного выИ d1 С1 ходного напряжения моста (или

U а1 Ь1 вектор d1c1 на комплексной плоскости приведенных сопротивлений моста, фиг, 3) при влиянии зазора движется не меняясь по амплитуде по окружности.

Практически установлено, что значение

20 сопротивления конденсатора 9 при наибольшем диапазоне отстройки от влияния зазора должно 6o(Tb примерно в 1,5 раза меньше значения сопротивления индуктивности катушки 7(2) на высокой частоте. При этом на высокой частоте fz точка dz на сетке линий уравновешивания регулированием регистра Rz перемещается по сетке линий уравновешивания и устанавливается в такую точку, что вектор относительного выход30 Ud2c2 ного напряжения моста (или вектор

U а2 Ь2

dzcz на комплексной плоскости приведенных сопротивлений моста, фиг, 3) при влиянии зазора движется не меняясь по амплитуде по окружности, При этом регулирования сопротивлений резисторов Rz и К2 не влияют взаимно

1 2 друг на друга, по;кольку на низкой частоте

f1 сопротивления резистора Rz и конденсаг тора С много бол ше сопротивлений резистора R2 и индуктивности L2, и

2 последовательно соединенные резистор Rz и конденсатор С практически не шунтируют резистор Rz и индукгивность Lz. На высо1

1 кой частоте f2 сопротивление резистора Rz много меньше сопротивления индуктивно1 сти Lz и регулирование резистора Rz практически не влияет на отстройку от влияния

2 зазора с помощью резистора Rz на большей рабочей частоте, Таким образом на частотах f1 и fz удается отстроиться от влияния изменений зазора от 0 до 0,3 мм на выходное напряжение моста. После этого выходные напряжения частот f1 и fz подаются на разделительный трансформатор 12, с которого поступают на вход селектора 1", в,<отором они разделяются, С выходов селектора 13 напряжения частот f1 и fz пода отся на усилители 14 и 15

1732255

10 соответственно, после которых детектируются амплитудными детекторами 16 и 17 и подаются на входы сумматора 18, в котором происходит вычитание напряжений. При этом регулированием коэффициентов усилений S1 и S2 первого 14 и второго 15 усилителей напряжения соответственно добиваются, чтобы напряжение на выходе сумматора 18 не зависело от влияния изменения удельной электрической проводимости контролируемого изделия, после чего напряжение подается на индикатор 19.

Обеспечение отстройки от влияния изменения удельной электрической проводимости.

Если мост выведен из состояния равновесия только изменениями сопротивлений вихретокового преобразователя Z1 и 21, то приведенные выходные напряжения моста на частотах f1 и f2 определяют формулами

Uabix1 Ь Z1 Ussx2 Л 21 — = К1 —, — = г — - .

Usx1 211 Овх2 Z11 где K1 — коэффициент, показывающий отношение сопротивлений ветви моста adb на частоте f1:

K1 =

j N1 L1

J N1 L1 +

R2 +jN11г+R2

1 2 1 в1 С или, так как Вг — J — «>- R2 + j в1 L2, г 1

N1 С

jN1 1-1

К1—

j N1 4 + R2 " + J N1 1 г

h Z1 — разность сопротивлений R2 +j

1 хВ11г и R1+ jx1:

ЬЪ =(R2" +j в1 L2) — — (R1+j х1)

14 (или приращение сопротивления Z1 = R1+

jx1, в предположении, что мост выведен из состояния равновесия изменением сопротивления Z1), соответствующая вектору с11с1 на фиг. 3;

Z11 — сопротивление ветви асЬ на частоте f1:

211 = Z1 + J в1 3:

K2 — коэффициент, показывающий отношение сопротивлений ветви моста adb на частоте 12;

K2=

j вг L4 !

2 +jN2L1)(R2 j-Г С

j N2 14+

R2 + j N2! г + R2 — j ——

N2 С

hZ1 — разность сопротивлений (R2 + вг 2)(вг С )

5 R2 +j а1-2+82 ) С

Ф и й1+ jx1:

hZ1 — (яг+) вгL2)(R2 ) " )

N2 С

1 г . 1

R2 +jN2L2+R2 -j—

N2 С

1з ( х — — R1 +j x1, .1

/, / (или приращение сопротивления Z1= R1+ jx1 в предположении, что мост выведен из состояния равновесия изменением сопротивления 21 ) соответствующая вектору d202 на фиг. 3;

Z11 — сопротивление ветви acb на частотЕ f2:

20 Z11 = Z1 + ) N2 L3, Модули приведенных выходных напряжений моста на частотах f1 и-f2 ОпрЕдЕляЮтся формулами:

I Usb>x I I K1 I 1Ь;21 I ! U.1 I I z11I

Usvx2 Ь21 I

О... i 1 Кг т7,-1 - . (2)

При этом, если модули комплексных сопротивлений вихретокового преобразователя Z1 и Z1 получат дополнительные приращения от влияния изменения удельной электрической проводимости, то уравнения (1) и (2) принимают вид:

35 I! вых1 ! Л21 — I 21 I О

0вх1 I Z111 +. I Ь211 I a 4ы г ! 621 « I Z1 I o

Usx2 I Z» I Z11 I о где ++ I 21 о - приращение модуля Ь Z1 I

40 от влияния изменения удельной электрической проводимости, соответствующее вектору т1п1 на фиг, 4а: + I 621 о=

I Лz1<Л2р1 — Л21 I, где + Ь ZP1 — приращение комплексного

45 сопротивления вихретокового преобразователя от влияния изменения удельной электрической проводимости, соответствующее вектору с1п1 на фиг. 4а;

I Л Z11 1o — приращение модуля сопротивления . Z11 от влияния изменения удельной электрической проводимости, соответствующее вектору 11п1 на фиг. 4а: т I 6211 О= I 21 . Ь2/31 +

+ ) в1 1з — Z1 + j в1 L3

+ 21 I о- приращение модуля Ы1 I от влияния изменения удельной электрической проводимости, соответствующее вектору m202 на фиг. 46;

+ Л21 I o= I,Л21 AZQ — I hz1 I, 12

1732255

S2 I Овх2 I х

I Z«

= S1 I Uex1 1

Х

12» 1

«1 женные равенства: где+АZjh- приращение комплексного сопротивления вихретокового преобразователя от влияния изменения удельной электрической проводимости соответствующее вектору с2п2 на фиг. 4б;

» I Ь2» I о — приращение модуля сопротивления Z» от влияния изменения удельной электрической проводимости, соответствующее вектору !2п2 на фиг. 4б:

Ы Л2» I o = I zl - ЛУДИМ +

+j(dz(3 I I 21 +/в2iз I

Напряжение Ue на выходе сумматора 18 равно разности модулей выходных напряжений мостов умноженных на коэффициенты усиления S1 и Sz усилителей 14 и 15 напряжения, т,е.

Uc = S1 I Овых1 1 S2 1 Овых2 1 =

I Ь 21 I I Л21 1 а

Вх111 11 12» I 21 z»

1h,Z1 I 1621 1о — SZUsxZ I 1 Kz I 21/ 2„„! у

Отстройка от влияния изменения удельчой электрической проводимости заключается в том, что и ри условии (ропорциональности приращений модулей выходных напряжений мостов

I Л Овых 1 1 О и 1 Л Овых 2 I СГ От влиЯниЯ иэ(енения удельной электрической проводимости подбирают такие постоянные значения коэффициентов усилений S1 и Sz ,(силителей 14 и 15 напряжения при которых выходное напряжение сумматора не зави:ит от влияния изменения удельной электэической проводимости,т.е, о. =Ь I О...„ I S11 Ло.. I aS2 I UBblxz I 2 2 l A us((xz I (=

= S1 I Овых1 1 — Sz I ОВых2 I = COnSt, где I Uablx1 I и I Овых2 I — модули выходных напряжений мостов при произвольном постоянном значении удельной электрической проводимости, о = соп зт:

I Овых1 1 = 1 Овых1 11- 1 Овых1 1 < °

1 Овых2 I = 1 Uevxz I+ I A us!»xz I 0 °

Докажем, что приращения модулей выходных напряжений мостов

ЬОвых1 1 Ои I Aue(,(xz I О в Реальных Условиях вихретокового контроля являются пропорциональными между собой.

Из треугольников.mln111 и гп2пг!2, приведенных на фиг. 4 следует, что приращения

I Л2» I o u I 6211 I a ïðîïoðöèîíàëüíû приращениям I h 21 l а и! 621 I o соответственно, т.е.

1Л2» I a=n I Л21 I о, 1 62111a=m 1Л21 I o, где и и m — коэффициенты пропорциональности.

При этом уравнение (3) примет вид:

I Л 1 I А 1 Ia

" = "!" х1!!" !г в! г !И

I AZ1 I - I AZ1 I О

5 a г» в! г1 !П

Преобразуем данное уравнение:

Ос = sl I Us.õ,1 1 1 к1 1 (1 Л21 1 1 6 21 1 o ) x

1 12»1

ГУГО ТЕХТ

10 Я2 1 Овх2 I I к2 I (I Л21 + I 621 1 a) х т11 х IZED) i I Z11 m I Z1 la

= 81 1 Овх1 1 1 К1 1(! Ь21 1 1 Л21 I a) X

1 1 (, (В Ъ 2 У

1 11

1Z» 1

1 к2 1 (I Л21 (1 Л21 I o ) x

12» 1

1 К1 (! Л 21 1 (- 1 Ь21 l a) x п 1 Л21 I a

12» I

25 (I Z»1 )

S2 1 Uaxz I 1 К2 I (1 Kz I (1 h Z1 I

I AZ Ia) х -(— -(-х

30 1 — r ——

m 1ЬЪ I a

Х 1 21" ° (4)

1 (ml zl 1o)

I Z»

При этом при выполнении условий

35 " -" т <<1 можно записать: (и I Ь21 I о 2.,1 1 (в Ь21 I o )2. „ !

Z» 1 - IZ»

40 с учетом этого преобразуем уравнение (4) к следующему виду; („(И (ьг,(ls

I n/üÅ, /6 ((/ /Q((/

45 n/LI,Z, g

+/I Z(/0 1 -5 /U //K / ° х

Из данного уравнения следует, что при и 1Л21 l a

BHlloJIHeIilIIIII YcII0s é I z < 0,1 и

2»

m I 621 l a

<О, соблюдаются прибли55 2»

«hz (6 s mI(z,(Ñ (д(,)6!(» -" ) м/и )6 и /(Iz,I6((+, ) =/üz, /6

lz„(1 (z,,!

1732255

Для частей

i Л21 1 (1 + ) аналогичные

m Л21 Ia

Z11 приближенные равенства соблюдаются вследствие того, что

I AZ1 I » I AZ1 I C7v I AZ1 I » I AZ1 I (J

Вследствие этого уравнение (5) принимает вид

1 !.! с = 5, 0 к ",,- / 2, ) + 5, 0 вл, (к у

Н и 1 («(sz Ю !аг ii + } sal ахя кя| а l+ !

2!

1 Ю (-,Ро,lu,„ liv,,l —,, Ьг,ld аг,/, «}.

1<

При этом можно подобрать значения коэффициентов усиления 51 и 52 усилителей

14 и 15 таким образом, что напряжение на выходе сумматора не зависит от влияния изменения удельной электрической проводимости, т.е. соблюдается равенство: .

0, 4)оа„JI< l —,!sã,!-5,!и,„,Та (—,1вг,l-.cons

Для реализации данной двухчастотной отстройки от влияния удельной электрической проводимости необходимо, чтобы приращения модулей комплексных сопротивлений вихретокового преобразователя ЛЕ,о,и, ЛЕ!, а следовательно, I AZ11ои I ËZ11ст(фиг, 4 а, б) при влиянии электропроводности были пропорциональны между собой. Практика показывает, что для малых значений отношений и г такая пропорцио1 Л2,,! I h Z>l нальность соблюдается, Так как одним из основополагающих факторов реализации отстройки от электрапроводности является малость отношений и Л21 I o m I Л21 I o

1 211 1 1 211 о Ределяют, какой диапазон изменения удельной электрической проводности и I ЛZ1 I.o о соответствует значениям

211 и равным +.0,1.

m I Л21 o

1 211

На основании векторной диаграммы сопротивлений моста (фиг, 4а, б) принимают

n = m — 1. Принимают также I Z111 — 2 I Z11, IZ11I —" 2 !211.

При этом имеют лг1Ia,zxzx,о — г(г или

I Л211o = + 0,2 I z11:

5 1Л21 1o 0,2! 21 1

По векторной диаграмме приведенных сопротивлений моста (фиг. 3) определяют . длины векторов

1 I Ë 21 I o 1 I Ë 21 I o

N1 1-о 2 1-о щих модулям приведенных приращений соответственно

Ш1 1о " Ю2 1о равенствам (6).

l I Z1!

Длина вектора ОС1, соответ>1! о ствующая модулю приведенного сопротив1 Z11 ления, составляет 135 мм. Длина

И1 о

11211 вектора ОС2, соответствующая

О 2 1-о модулю приведенного сопротивления

I Z1 I, составляет 115 мм (значения сопро25 2 1-о г тивлений Z1 и Z1 соответствуют размещению вихретокового преобразователя на металле), При этом

11Л211о 02 11211 + 27 мм

®1 Lo 1 Lo

02 21 +-23 мм

N21o CC 1-о

Такие значения длин векторов и риведенных приращений практически

N1 Lо ©2 Lо обеспечивают диапазон отстройки от влияния изменения удельной электрической

40 проводимости 0,о.

Достоинством измерительного моста данного дефектоскопа является то, что для низкой частоты fI он частична нЕЗависим (поскольку в схеме моста для низкой часто45 ты нет конденсаторов), Это означает, что нижнюю частоту не обязательно устанавливать постоянной; f1 = cOnst, а можнО измЕнять ее в необходимых пределах, что может иметь значение, например, при выявлении

50 подповерхностнь-х дефектов, расположенных с внутренней стороны электропроводящего листа, когда толщина листа меняется в широких пределах. Меняя с изменением толщины листа соответственно нижнюю частоту дефектоскопа, можно добиваться максимальной чувствительности дефектоскопа к подповерхностным дефектам при любой толщине листа в заданном диапазоне толщин листа, Отстройки от влияния изменения зазора и удельной электрической

1732255

45

55 проводимости на низкой частоте должны при этом соответственно корректироваться, Простое управление дефектоскопом позволяет легко его автоматизировать и применять в программно-управляемых системах автоматического контроля.

Вихретоковый дефектоскоп позволяет выявлять поверхностные и подповерхностные дефекты, типа нарушения сплошности в электропроводящих немагнитных изделиях с отстройкой от влияния изменения удельной электрической проводимости контролируемого изделия, изменения зазора между вихретоковым преобразователем и поверхностью изделия, шероховатости контролируемой поверхности и тем самым повышает надежность вихретокового контроля.

Формула изобретения

Вихретоковый дефектоскоп, содержащий два генератора синусоидальных колебаний, входами соединенный с ними смеситель, усилитель мощности с несимметричным выходом, входом соединенный с выходом смесителя, последовательно соединенные селектор, первый усилитель напряжения, первый амплитудный детектор, сумматор и индикатор, второй усилитель напряжения, входом соединенный с вторым выходом селектора, и второй амплитудный детектор, вход которого соединен с выходом второго усилителя напряжения, а выход — с вторым входом сумматора, и вихретоковый преобразователь, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения надежности выявления дефектов в электропроводящих немагнитных изделиях, он снабжен первым и вторым переменными резисторами, первой, второй и третьей катуш5 ками индуктивности и конденсатором, образующие совместно с вихретоковым преобразователем измерительный мост, и разделительным трансформатором, вихретоковый преобразователь образует первое

10 измерительное плечо моста, соединенные параллельно цепочки, первая из которых состоит из последовательно соединенных первого переменного резистора и первой катушки индуктивности, вторая состоит из

15 последовательно соединенных второго переменного резистора и конденсатора, образуют второе измерительное плечо моста, вторая и третья катушки индуктивности образуют первое и второе вспомогательные

20 плечи моста соответственно, общая точка измерительных плеч и общая точка вспомогательных плеч образуют входные вершины моста, к общей точке вспомогательных плеч моста подключен несимметричный выход

25 усилителя мощности, предназначенный и для соединения с корпусом, а общая точка измерительных плеч предназначена для соединения с корпусом, общая точка первого измерительного плеча и первого вспомога30 тельного плеча и общая точка второго измерительного плеча и второго вспомогательного плеча образуют выход моста, который подключен к первичной обмотке разделительного трансформатора, 35 вторичная обмотка которого подключена к входу селектора.

1732255

@02. 2

1732255 а

Ю 3 2 072 f 0,105 О И5 g л-о

Рог. Ф

Составитель М, Хачатуров

Редактор В, Бугренкова Техред М.Моргентал Корректор Т. Палий

Заказ 1579 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101