Электромагнитный дефектоскоп

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AITOPCKOhhV С ЯЛЬСТВУ

Сеез Советских

Сецмелнстнческнх

Ресеублик (61) Дополнительное к ает. сеид-еуКлР (22) Заявлено 2205.78 (21) 2622557/25-28

И 27/90 . с присоединением заявки Ht(23) ПриоритетГосуаарственннй коинтет

СССР но яелам нзобретеннй открытнй

ДК 620. 179. . 0 8: б20. 191. (088.8) Опубликовано 070981. бюллетень М 33

Дата опубликования описания 0709,81

/

Ю.Л. Анисимов, Ю.lt. Павленко и В.И.1СртОкин, /

Днепродзержинский ордена .Трудового ЩМенетХ Ъна/иени индустриалые/Н институт инени М./т. Арсенниеее,. t и украинский научно-исследовательский институт металлов (72) Леторы изобретения (71) Заявители (54 ) ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДЕФЕКТОСЕОП

Изобретение относится к средстваМ1 неразрушающего контроля и предназна- чено для использования в металлурги» ческой промышленности, в частности в. поточных линиях прокатных цехов для контроля качества поверхности проката ферромагнитных материалов. .Известен электромагнитный дефектоскоп, содержащий анализатора снг-, Е налов по амплитуде и преобразователь, реагирукщий на нормальную к поверхности изделия составляющую потока электромагнитного поля Щ ..

Однако выявлению трещин изэестныы .дефектоскопом препятствует Ю наличие на контролируемом изделии участков с поверхностйым обеэуглероживанием и наклепом.

Известен другой электромагнитный .дефектоскоп, содержащий усилитель 20 напряжения н усилитель тока с двумя . ндентичнымн каналами, в одном из которых находится фазосдвнгающая ячейка и два одинаковых усилителя тока и преобразователь, реагируктхий ..на тангенциальную по отношению к поверхности контролируемого иэделия: составляющую электромагнитного поля, которая имеет различный знак по одну л другую сторону дефекта (2 . 30

Однако это устройство обладает невысокой помехоустойчивостью, так как определение дефекта происходят по сигналу .преобразователя;.отобра-.. женному на комплексной плоскости.

: Наиболее близким техничепкям решением к изобретению:является электромагнитный дефектоскоп,.содержащий послвдовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь» детектор» анализатор сигналов яо длительно©ти и выйодной блок (Я, Недостатком этого дефектоскопа является, невысокая яомехоустойч/ивость.: при ударах Jlio изделию я -наличии структурнцс неоднородностей..В этом случае величина esrsала преобраэова теля, вызванного наличием указаняы3 .помех,.может быть. соизмерима с величиной сигнала» характеризующей бра- ковуочный прмзйак «эделик.

Цель изобретения - новыщеиие iic мехоустойчивостя при дефектоскопии трещин ферромагнитных материаяов.

Роставлеииая цель достягается тем,.что анаяизатор.сигналов.по длйтельности выполнен в виде последо вательно соедяяеяных амплитудного днскрииинатора, двоичного счетчика»: .первого ждущего тультйвибратора и, .:

862057 схемы совпадения, выход которой соединен с выходным блоком, последовательно соединенных задатчика време ни интервалов, вход которого соединен с выходом амплитудного дискриминатора, и второго ждущего мультивибратора, выход которого соединен с входом сброса двоичного счетчика и другим входом схемы совпадения, и преобразователя скорости сканирования, соединенного электрически с управляющим входом задатчика временных интервалов, а кинематически -с вихретоковым преобразователем.

На фиг. 1 изображена структурная схема электромагнитного дефектоскопа, на фиг. 2 - эпюры сигналов, пояс- 1$ няющие процесс обнаружения трещины; на фиг. 3 — эпюры сигналов, характеризующие отстойку от однократного удара; на фиг. 4 и 5 — эпюры сигналов, характеризующие отстройку от 2О помаии

Электромагнитный дефектоскоп содержит последовательно соединенные генератор 1, вихретоковый преобразователь 2, детектор 3, анализатор 4 сигналов по длительности и выходной индикатор 5 (схему регистрации, сигнализации и дефектоотметки), анализатор 4 выполнен в виде последователь,но соединенных амплитудного дискрими- ЗО натора б, двоичного счетчика (триггера) 7, счетный вход которого соединен с выходом дискриминатора б, первого ждущего мультивибратора (одновибратора) 8 и схемы 9 совпадения, выход которой соединен с инди- З5 катором 5, последовательно соединенных задатчика 10 временных интервалов, -вход которого соединен с выходом дискриминатора 6> и второго ждущего мультивибратора (одновибратора) 11, 40 выход которого соединен с входом сброса счетчика 7, и другим входом схемы 9 совпадения и преобразователя

12 скорости сканирования, соединенного электрически с управляющим входом задатчика 10, а кинематически с преобразователем 2. Дискриминатор б может быть настроен на несколько уровней сигнала ("годное", "брак" и т.п.). Сигналы с выходов дискриминатора поступают, также на входы индикатора 5 схемы разбраковки.

Дефектоскоп работает следующим образом.

Генератор 1 питает возбуждающую обмотку (Ha чертеже не показана) преобразователя 2, в связи с чем в контролируемом иэделии возникают вихревые токи, плотность распределения которых на бездефектном участке повторяет конфигурацию преобразователя 2. Баланс выходного сигнала преобразователя 2 не нарушен, на выходе преобразователя 2 будет нулевой сигнал. При сканировании трещины в поперечном относительно ее протяжен- д ности направлении контур вихревых токов рассекается на два, баланс преобразователя нарушается и на его выходе формируется (см. фиг. 2) сигнал 13 в виде. двух максимумов ЭДС

0 2 временное распределение t> которых для выбранной скорости сканирования постоянно и определяется в основном конструктивными параметрами преобразователя 2.

Сигнал 13 разбаланса U 2 преобразователя 2 усиливается и детектируется детектором 3, на выходе которого выделяется огибающая сигнала 14

/ напряжение 03, которое подается на дискриминатор б анализатора 4.

В зависимости от установленных категорий качества и браковочных норм дискриминатор б анализатора 4 определяет характеристику зарегистрированного дефекта и формирует по минимальному. пороговому значению ограничения 0е импульсы 15. 04 одновременного запуска по счетному входу счетчика 7, эадатчика 10 временных интервалов и индикатора 5 схема разбраковки по категориям качества и дефектоотметки.

Счетчик 7 запустится передним фронтом первого импульса 15 04 по счетному входу и опрокинется в исходное состояние вторым импульсом

15 04. Задним фронтом импульса 16

05 счетчика 7 запустится ждущий мультивибратор 8 и откроет импульсом 17 06 один вход cxew 9 совпадения. Одновременно с запуском счетчика 7 первым импульсом 15 04 запустится эадатчик 10 временных интервалов t (эпюра 18), При изменении скорости сканирования время t корректируется преобразователем 12 скорости сканирования. Задним фронтом импульса 18 09 задатчика 10 запускается ждущий мультивибратор 11, импульс 19 010 которого подается на логический вход "установка нуля" счетчика 7 и схему 9. На выходе схемы 9 совпадения появится имцульс

20 07 запуска индикатора 5 схеьы разбраковки и дефектоотметки.,Индикатор 5 в зависимости от уровня сигнала 15 04 с дискриминатора б включит соответствующие сорту или браку система регистрации, сигнализации, записи, дефектоотметки и пр °

Таким образом, дефект типа трещин будет. зарегистрирован, так как сигнал 20 является разрешакщим и открывает входы индикатора 5.

Регистрация преобразователем 2 однократного удара и принцип отстройки от подобной помехи иллюстрируется эпюраМи (см. фиг. 3); При ударе ,по контролируемому изделию, особенно по ферромагнитному, преобразователь .

2 регистрирует .сигнал 2. Частотный спектр сигнала 21 02 существенно

862057

5 отличается от питающего преобразователь гармонического напряжения гене-, ратора 1. Усиленный и преобразован- ный в огибающую 22 в детекторе 3 сигнал 03 поступит в дискриминатор б, на выходе которого сформируется импульс 23 04. Передним фронтом импульса 23 одновременно запустятся триггер 7 и задатчик 10 .. Сигнал 23 также поступит на вход индикатора 5. .Триггер 7 передним фронтом сигнала

23 04 опрокинется по счетному входу и будет находиться в ждущем состоянии (сигнал 24) до тех пор, пока задатчик 10 не выработает импульс 25 09, заданной длительности с и не запустит ждущий мультивнбратор 11, выход- 15 ной импульс 26 010 которого .своим задним фронтом опрокинет триггер 7 по логическому входу "установка нуля".

Сформированный триггером 7 импульс

24 запустит ждущий мультивибратор 8, 20 но его импульс 27 06 по времени .появится после окончания импульса 26

010 ждущего мультивибратора 11, поэ тому схема 9 совпадения не сработает и-не пропустит на вход индикатора 25

5 поступивший на ее вход от дискриминатора 6 импульса 23 в качестве полезного сигнала.

Таким образом, сигнал 21 помехи при ударе не будет зарегистрирован, так как разрешающего сигнала на выходе схемы 9 не будет, что видно из эпюры 28.

На фиг. 4 представлены случаи регистрации. преобразователем двух максимумов ЭДС от каких-либо мещающих факторов. (покальные структурные неоднородности, края изделия, многократные удары и пр.), распределенных по времени больше или меньше интервала п между максимумами ЭДС 40 над трещиной.

При приближении преобразователя

2 к краю изделия, а затем удалении от него, выходное напряжение преобразователя 2 будет промодулировано, в. результате чего с преобразователя

2 будет снят сигнал 29 помехи 02.

После усиления и детектирования детектором 3 огибающая сигнала 30 помехи 03 поступит на вход дискрими- у» натора 6 и, если амплитуда сигнала

30 превысит минимальный порог ограничения 0д, на выходе дискриминатора б сформируется два импульса 31 04, Первый импульс 31 передним фронтом переведет в ждущее состояние триггер

7, запустит эадатчик 10 временных интервалов н поступит на вход индикатора 5 схема разбраковки и дефек- . тоотметки. По длительности рассматриваемый сигнал 29 помехи продолжи- 46 тельнее двух предыдущих случаев, т.е. регистрации трещины и отстройки от однократного удара или локально-. го поверхностного дефекта. Поэтому триггер 7 вернется в исходное состоя-:фф ние по логическому входу "утсановка нуля" и задним фронтом своего импульса 32 05 запустит ждущий мультивибратор 8 только после того, как эадатчнк 10 временных интервалов сгноим импульсом 33 09 заставит сработать ждущий мультивибратор 11, который задним фронтом импульса 34

010 опрокинет триггер 7 (эпюра 32).

Поскольку одновибратор 8 срабаты- вает после окончания импульса 34 одновибратора 11, то схема совпадения

9 не откроется (поэ. 36) .и не выдаст команду индйкатору 5 для регистрации помехи в качестве полезного сигнала.

Второй цикл срабатывания всей схемы дефектоскопа от второго импульс" 1 помехи 04 аналогичен вышеописанному.

Таким образом,. произойдет отстройка блока 5 от сигнала помехи с временным соотношением t„ между двумя максимумами ЭДС большим, чем для трещины.

На фиг. 5 приведен случай, когда временное соотношение между двумя мак имума ЭДС сигнала помехи меньше, чем для трещины. На практике подобная ситуация возникает, например, при многократных ударах,при наложении удара на локальный дефект и т.д. Продолжительность сигнала помехи при ударе, особенно по ферромагнитному изделию, зависит от места при ложения, направления, от силы удара.

Длительность сигнала помехи .от ударов в установившемся. технологическом потоке производства обычно меньше полезного сигнала от недопустимого дефекта трещины. Промодулированное ударом по амплитуде и частотноискаженное напряжение преобразователя 2 в виде сигнала 37 помехи 02 с двумя максимумами ЭДС,но распределенными ближе, чем для трещины, поступает на детектор 3. После усиления и детектирования в детекторе 3 сигнал 38 в виде огибающей 03 ограниченный на уровйе 0а, соответствующем минимальному порогу регистрации недопустимого дефекта, преобразуется дискриминатором 6 в два импульса 39 04.

Первый импульс 39 запустит по счетному входу триггер 7 (эпюра 40), эадатчик 10 временных лнтервалов ,(эпюра 41) и поступит на вход инди» катора 5 схема разбраковки и дефек.тоотметки. Поскольку длительность

t между импульсами 39 04 меньше длительности импульса 41 эадатчика

10, то триггер 7 по счетному входу опрокинется в исходное состояние вторым импульсом 39 04, запустит ждущий мультивкб>атор 8, который сформирует импульс 42 06 и поставит в ждущее состояние на время действия импульса 42 схему 9 совпадения.

Спустя время tq -(сигнал 40) задатчик 10 задним фронтом своего импульса 09 запустит одновибратор 11, импульс 43 которого 010 по времени не

862057

8 совпадает .с импульсом 42 U6. Поэтому схема 9 совпадения не откроется.

Индикатор 5 схемы разбраковки и дефектоотметки будет закрыт и регистрации сигнала 37 не произойдет.

Таким образом, помеха не зарегистрируется как полезный сигнал.

Положительный эфффект от использования настоящего изобретения заключается в повышении помехоустойчивости в условиях поточного контроля ферромагнитных изделий и в повыаении точности при выявлении дефектов типа трещин при наличии структурных неоднородностей.

Формула изобретения

Электромагнитный дефектоскоп,. содержащий последовательно соединенные генератор, вихретоковый преобразователь, детектор, анализатор сигналов по длительности и выходной:блок, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости прн дефектоскопии трещин, анализатор сигналов по длительности выполнен в виде последовательно соединенных амплитудного дискриминатора, двоичного счетчика, первого ждущего мультивибратора и схемы совпадения,. выход которой соединен с выходным блоком, последовательно соединенных задатчика временных интервалов, вход которого соединен с выхадом амплитудного дискриминатора, и второго ждущего .Мультивибратора, выход ко-. торого соединен с входоМ сбраСа двоичного счетчика и другим входом схемы совпадения, и преобразователя скорости сканирования, соединенного электрически с управляющим входом задатчика временных интервалов, а кинематически с вихретоковым преобразователем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе щ . 1. Дорофеев A.Ë. Электроиндуктивная дефектоскопия М., "Машиностроение", 1967, с. 173.

2. "Дефектоскопия", 1970, В 2, с. 32-39.

3. Авторское свидетельство СССР

В 492797, кл. 6 01 и 27/86, 1974, (прототип).

862057 и7

8Ьсщавю ое гюнеки ри tn tc

Составитель A. Матвеев

Редактор С. Титова Техред М. Голинка Корректор Л. Иван Заиаз 6535/39 Тираж 907 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