Электромагнитный металлоискатель

 

<н воаввв

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Со„иалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10.03.76 (21) 2333323/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (Ц) Опубликовано15.04 78 Бюллетень%14 (45) Дата опубликования описания 3t. 03. t8. (51) М. Кл.

G 01 V 3/00

Йсударатвеннмй квинтет

Самта Мнннвтроа СССР ав делам нэаарвтвнвй н аткрвпнй (53) УДК 550.834 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю, А Мапаничев, Ю. И. Стебпев, В. Е. Шатерников и В. П. Курозаев

Куйбышевский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт имени академика С. П. Королева (7I) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ META ËËÎÈÑÊÀÒÅËÜ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к устройствам для распознавания геометрии локальных электропроводящих объектов и поверхностных дефектов металлических изделий.

Известны приборы, предназначенные для бесконт ктного обнаружения, определения положения электропроводящнх объектов, топографии их поверхности и наличия поверхностных дефектов, содержащие первичную катушку, питаемую током высокой частоты, и прием- tÎ иые катушки (I J.

Недостатком этих устройств является невозможность определения точной геометрии локальных электропроводящих объектов и повер.;иостных дефектов в металлических изделиях.

Известен электромагнитный металлоискатель, содержащий генератор синусондального напряжения, катушку возбуждения, матрицу измерительных катушек, расположенных в плоскости и внутри катушки возбуждения, узел компенсации трансформаторной ЭДС, усилн- эо тели, демодуляторы {2j

Недостатком данного устройства является невозможность распознавания геометрии локальных электропроводящих объектов и поверхностных дефектов металлических изделий.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей электромаг нитного устройства, а именно, распознавание геометрии локальных электропроводящих объектов и поверхностных дефектов металлических изделий.

Цель достигается тем, что в предлагаемом электромагнитном металлоискателе выход генератора синусондального напряжения через формирователь тактовых импульсов соединен со входом распределителя импульсов, N выходов демодуляторов сигналов с измерительных катушек соединены с N входамн первого коммутатора, выход которого соединен с одним из входов схемы выделения максимального напряжения и входом амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания, N выходов распределителя импульсов, обеспечивающих последовательный опрос N измерительных катушек, соединены с N управляющими входами первого коммутатора и N входами схемы совпадений, N-ый выход распределнтел я импульсов, соответствующий последней измерительной катушке матрицы, через формирователь импульса сброса соединен с другим входом схемы выделения максимального напряжения, выход которой через масштабный усилитель соединен с управляющим вееодоь амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания, выход которого соединен с другиМи N входами схемы совпадений, а И выходов схемы совпадений соединены с N управляющими входами второго ком- s мутатора, другие 2N входов второго коммутатора соединены с 2И выходами блока калиброванных напряжений, первый выход второго коммутатора через усилитель горизонтального отклонения соединен с горизонтально оталоижощями пластннамн электронно-лучевого © индикатора, аторой выход через усилитель вертикального отклонения соединен с вертикально отклоняющими пластинами электронно-лучевого индикатора.

На фиг. I представлена блок-схема предла- I гаемого электромагнитного металлоискателя; на фнг- 2 — его индукционный преобразователь.

Электромагнитный металлоискатель содержит генератор синусоидального напряжения 1, индукционный преобразователь 2, узел компенсации трансформаторной ЗДС 3, усилители 4, 2Ф демодуляторы 5, формирователь тактовых импульсов б, распределитель импульсов 7, коммутаторы 8, 9 схему выделения максимального напряжения 10, амплитудный дискриминатор с регулируемым порогом срабатывания l I, фор-;5 мирователь импульса сброса 12, масштабный усилитель 13, схему совпадений 14, блок ка-либрованных напряжений 15, усилитель горизонтального отклонения. 16, усилитель вертикального отклонения l?, электронно-лучевой индикатор 18. Индукционный преобразователь 2 ЗО электромагнитного металлонскателя содержит катушку возбуждения 19, матрицу 20 измерительных катушек с N измерительными катушками. Матрица 20 измерительных катушек представляет собой прямоугольное поле, содержащее m катушек в столбце н п катушек в строке, Общее число измерительных катушек равно roan ф, Измерительные катушки вплотную примыкают одна к другой и плотность их витков совпадает с плоскостьюкатушки возбу)кдення 19. Каждая измерительная катушка 4в матрицы 20 через отдельные усилитель 4 и демодулятор 5 подключены к первому коммутатору 8, Распределитель импульсов 7 вместе с первым коммутатором 8 последовательно опрашивает все N измерительных катушек матрицы 20.

Катушка возбуждения 19 индукционного преобразователя 2, питаемая генератором сннусондального напряжения 1; создает в пространстве первичное электромагнитное поле, наводящее в контролируемом электропроводящем Ю объекте вихревые токи. Вторичное электромагнитное поле, создаваемое вихревыми токами контролируемого объекта, индуцирует в измерительных катушках матрицы 20 напряжения, величина которых пропорциональна напряженности вторичного поля. При малых зазорах между измерительными катушками матрицы 20 и контролируемым объектом линии одинаковой напряженности вторичного электромагнитного поля адекватно отображают геометрию лоKdJlbHblx электропроводящих объектов н поверх еа иостных дефектов в металлических изделиях.

Визуальное наблюдение линий одинаковой .напряженности позволяет распознавать геометию металлических объектов и дефектов в иих. омпенсация первичного электромагнитного поля осуществляется с помощью узла компенсации трансформаторной ЭДС 3. При контроле геометрии поверхностных трещин с узла компенсации трансформаторной ЭДС 3 дополнительно на измерительные катушки матрицы 20 подается напряжение, компенсирующее вторичное поле беэдефектно о образца. Так как напряжения, индуцированные вторичными электромагнитными полямн нрн контроле электропроводящих образцов различных размеров, могут значительно отличаться по величине, то для обеспечения достоверного контроля таких образцов в электромагнитном металлонскателе применен амплитудный дискриминатор с регулируемым порогом срабатывания l I. Масштабный усилитель 13 задает порог срабатывания амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания tl и реализует зависимость

U„„,„= Из..„,, где Ур — напряжение порога срабатывания амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания I I;

К вЂ” коэффициент передачи масц1табного усилителя 13;

U„„— максимальное нз N напряжений, нндуцнрованное вторичными полямн образца в матрице 20 измерительных катушек.

Наибольшее напряжение нз N опрошенных измерительных катушек матрицы 20 обеспечивает схема выделения максимального напряжения 10. После каждого цикла опроса N измерительных катушек матрицы 20 импульс опроса с N-го выхода распределителя импульсов 7 через формирователь импульса сброса 12 устанавливает схему выделения .максимального напряжения 1О в первоначальное положение, Применение амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания l I повышает достоверность распознавания геометрии локальных электропроводящих объектов при изменениях величины зазора между индукционным преобразователем 2 н контролируемым образцом, так как порог срабатывания амплитудного дискриминатора 1I устанавливается автоматически в зависимости от значения U««C выхода амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания I I импульсы в схеме совпадений !4 разделяются на -N каналов, притом первый канал служит для передачи сигнала с первой измерительной катушки, второй канал — со второй измерительной катушки н т.д. Прн наличии сигнала на любом из Ы каналов коммутатор 9 подключает соответствующие .напряжения с блока калиброванных напряжений !5 для управления положением луча в электронно-лучевом индикаторе !8. Блок калиброванных напряж ний 15 вырабатывает 2N напряжений, т. е. дискретных уровней напряжений для управлеФормула изобретения

f ь

Ш4И И П И Заказ 1 843/42 Тираж 702 Подписное

Филиал flf1 f1 «Патент». г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 ния лучом по оси Х и дцскретных уровней напряжения для у равлеиия >учом по оси Y.

При этом два напряжения, например U>«Ll>,, отображают иа экране электронно-лучевого ийдикатора 18 поло>кение измерительной катушки ).) матрицы 20. Аналогично получаются изображения всех N катушек матрицы. Таким . образом, при соответствии напряжения на измерительной катушке матрицы 20 индукционного преобразователя 2 уровню порога сра батывания амплитугчого дискриминатора с ргулируемым порогом срабатывания 11 положение измерительной катушки отображается на экране электронно-лучевого индикатора 18.

При этом координаты точки на экране электронно-лучевого индикатора 18 соответст8óâ.f координатам измерительной катушки на матрице 20. Последовательно опрашивая все измерительные катушки матрицы 20 и отоб„-ажая на экране электронио-лучевого и"..:чкатора 18 положения лишь тех кагушек, уровень напряжения которых соответствует порогу срабатывания амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания 1. получаем на экране геометрию контролируемого объекта или поверхностного дефекта.

В целях повышения разрешающей способности измерительная матрица 20 может быть выполнена с применением датчиков Холла пли магниторезисторов, которые конструктивно могут быть выполнены с меньшими размерами, чем индукционные измерительные катушки.

При необходимости индукционный преобразователь 2 может быть выполнен со сложным профилем, например цилиндрическим, fipH KoHтроле круглых труб.

Электромагнитный металлоискатель, содержац)ий генератор сннусоидального напряжения, катушку возбуждения, матрицу измерительных катушек, располо>кенных в плоскости

6 и внутри катушки возбуждения, узел компенсации трансформаторной ЗДС, усилители, демодуляторы, отличающийся тем, что, с целью распознавания геометрии электропроводящих объектов и поверхностных дефектов металлических изделий, выход генератора синусоидального напряжения через формирователь тактовых импульсов соединен со входом распределителя импульсов, а N выходов демодуляторов соединены с N входами первого коммутатора, выход которого соединен с одним нз входов схемы выделения максимального напряжения н входом амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания, N выходов распределителя импульсов соединены с N управляющими входами первого коммутатора и N входами схемы совпадений, а Й-ый выход распределителя импульсов через формирователь импульса сброса соединен с. другим входом схемы выделения максимального напряжения, выход которой через масштабный усилитель соединен с управляющим входом амплитудного дискриминатора с регулируемым порогом срабатывания, выход которого, в свою очередь, соединен с другими М входами схемы совпадений, N выходов схемы совпадений соединены с N управляющими входами второго коммутатора, другие 2N входов второго коммутатора соединены с 2N выходами блока калиброванных напряжений, первый выход второго коммутатора через усилитель горизонтального отклонения соединен с горизонтальными пластинами электронно-лучевого ин- дикатора, а второй выход второго коммутатора через усилитель вертикального отклонения соединен с вертикальными пластинами электронно-лучевого индикатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент Великобритании № 131834б, кл. С 01 N, 1973.

2, Патент Японии № 48 — 3974, кл.

10? D 259 Н 4, )973.