Вихрострумовий автоматизований дефектоскоп

1. Вихрострумовий автоматизований дефектоскоп, що складається з обмотки вихрострумового перетворювача і керованого конденсатора, які включені в робочий контур автогенератора, блока регенерації коливань, включеного між виходом автогенератора і джерелом живлення, що складається з послідовно включених конденсатора, підсилювача-обмежувача, формувача сигналу дефекту і схеми керування напругою живлення, вихід якої підключено до автогенератора, і блока індикації, підключеного до виходу індикації блока регенерації коливань, який відрізняється тим, що в схему вихрострумового дефектоскопа додатково введені піковий детектор з запам'ятовуючим конденсатором, очікувальний генератор наростаючої напруги, очікувальний генератор прямокутної напруги, регулятор напруги, інвертувальний суматор і перемикач запуску операції настроювання, а як керований конденсатор використано послідовно з'єднані розділювальний конденсатор і варикап, вихід формувача сигналу дефекту блока регенерації коливань підключено на входи скидання очі U 2 42920 1 3 автоматичного настроювання, що призводить до залежності результатів контролю від кваліфікації оператора. Відомий вихрострумовий дефектоскоп, який складається з вихрострумового перетворювача, включеного в робочий контур двоконтурного автогенератора на польовому транзисторі, джерела живлення, що підключено до виходу автогенератора через блок регенерації коливань, і блоку звукової індикації, підключеного до виходу автогенератора [3]. Недоліком відомого вихрострумового дефектоскопу є низька продуктивність і достовірність контролю через відсутність можливості автоматичного настроювання і вплив суб'єктивних факторів, пов'язаних з кваліфікацією оператора. Крім того, недоліком відомого дефектоскопу є низька надійність і чутливість контролю через недостатньо високий вхідний опір, обмежену граничну частоту і малу крутизну перехідної характеристики транзистора. Відомий вихрострумовий дефектоскоп, який складається з автогенератора, в робочий коливальний контур якого включена обмотка вихрострумового перетворювача і варикап, керований вхід якого підключений до блоку живлення через блок керованого подільника напруги. Автогенератор підключено до блоку живлення через блок регенерації коливань. До виходу автогенератора підключено блок індикації [4]. Недоліком відомого дефектоскопа є наявність тільки звукової індикації дефекту, що обмежує його використання в умовах високого рівня шумів. Крім того недоліком є відсутність автоматизації настроювання дефектоскопу, що підвищує вплив суб'єктивних факторів, зокрема кваліфікації оператора на достовірність контролю. Найбільш близьким до запропонованої корисної моделі є вихрострумовий дефектоскоп [5], що складається з обмотки вихрострумового перетворювача і керованого конденсатора, включених в робочий контур автогенератора. Вихід автогенератора через блок регенерації коливань підключено до джерела живлення. При цьому, блок регенерації коливань виконаний у вигляді послідовно включених конденсатора, підсилювача-обмежувача, формувача сигналу дефекту і схеми керування напругою живлення, а блок звукової сигналізації включений між виходом підсилювача обмежувача і загальною шиною блока живлення. Вихід формувача сигналу дефекту підключено до блоку світлової індикації у вигляді послідовно з'єднаних розширювача імпульсу і світлового індикатора. Недоліком відомого вихрострумового дефектоскопу є низька продуктивність через відсутність автоматизації процедури настроювання, а також низька достовірність контролю через вплив на якість настроювання дефектоскопу суб'єктивних факторів, пов'язаних з кваліфікацією оператора. Метою запропонованого способу є підвищення продуктивності і достовірності контролю. Мета досягається тим, що у вихрострумовий дефектоскоп, який складається з обмотки вихрострумового перетворювача і керованого конденсатора, включених в робочий контур автогенератора, 42920 4 блока регенерації коливань, включеного між автогенератором і джерелом живлення, який складається з послідовно включених конденсатора, підсилювача-обмежувача, формувача сигналу дефекту і схеми керування напругою живлення, вихід якої підключено до автогенератора, а також блока індикації дефектоскопу, підключеного до виходу індикації блоку регенерації коливань, додатково введені піковий детектор з запам'ятовуючим конденсатором, очікувальний генератор наростаючої напруги, очікувальний генератор прямокутної напруги, регулятор напруги, інвертувальний суматор і перемикач запуску операції настроювання. В якості керованого конденсатора використано послідовно з'єднані розділювальний конденсатор і варикап. Вихід формувача сигналу дефекту блока регенерації коливань підключено на входи скидання очікувального генератора наростаючої напруги і очікувального генератора прямокутної напруги. Вихід очікувального генератора наростаючої напруги підключено до входу пікового детектора, вихід якого підключено до першого входу інвертувального суматора. Вихід очікувального генератора прямокутної напруги підключено до регулятора напруги, вихід якого підключено до другого входу інвертувального суматора. Один контакт перемикача запуску операції настроювання з'єднано з входами запуску очікувального генератора наростаючої напруги і очікувального генератора прямокутної напруги. Другий контакт перемикача запуску операції настроювання підключено до входу скидання пікового детектора і через запам'ятовуючий конденсатор пікового детектора до загального проводу. Середній контакт перемикача запуску операції настроювання з'єднано з загальним проводом. Вихід інвертувального суматора підключено до керуючого електроду варикапа. Регулятор напруги може бути виконаний у вигляді потенціометра, включеного між виходом очікувального генератора постійної напруги і загальним проводом, а виходом регулятора напруги є рухомий електрод потенціометру. Напруга на виході очікувального генератора наростаючої напруги може після запуску збільшуватися за лінійним законом. На Фіг.1 представлено схему вихрострумового автоматизованого дефектоскопа. На Фіг.2 представлено сигнали, які пояснюють роботу вихрострумового автоматизованого дефектоскопа: а - наростаюча напруга Ut на виході очікувального генератора лінійно наростаючої напруги: t1 - момент запуску при відпусканні перемикача 15, t2 - момент скидання (зупинки) при надходженні імпульсу дефекту, Uмакс - максимальна напруга в момент зупинки генератора; б - прямокутний імпульс на виході очікувального генератора прямокутної напруги 17; в - напруга DU прямокутного імпульсу після регулятора напруги 18; г - короткий імпульс дефекту для зупинки очікувальних генераторів 14 і 17; д - вихідна напруга пікового детектора 16; е - напруга на керуючому електроді варикапа (виході інвертувального суматора 10). Вихрострумовий автоматизований дефектоскоп складається з обмотки 1 вихрострумового перетворювача, розділювального конденсатора 2 і 5 варикапа 3, які включено в робочий коливальний контур автогенератора 4. В склад дефектоскопу входить блок регенерації коливань 5, який складається з конденсатора 6, підсилювача-обмежувача 7, формувача сигналу дефекту 8 і схеми керування напругою живлення 11. Автогенератор 4 живиться від блоку живлення 12 через схему керування напругою живлення 11 блоку регенерації коливань 5. До виходу формувача сигналу дефекту 8 блоку регенерації коливань 5 підключено блок індикації 9. Вихід формувача сигналу дефекту 8 підключено також до входів зупинки очікувального генератора наростаючої напруги 14 і очікувального генератора прямокутної напруги 17. Вихід очікувального генератора наростаючої напруги 14 підключено до входу пікового детектора 16, вихід якого підключено до першого входу інвертувального суматора 10. Вихід очікувального генератора прямокутної напруги 17 підключено до регулятора напруги 18 у вигляді потенціометра, вихід (рухомий електрод) якого підключено до другого входу інвертувального суматора 10. Один контакт перемикача запуску операції настроювання 15 з'єднано з входами запуску очікувального генератора наростаючої напруги 14 і очікувального генератора прямокутної напруги 17. Другий контакт перемикача запуску операції настроювання 15 підключено до входу скидання пікового детектора 16 і через запам'ятовуючий конденсатор 13 пікового детектора 16 підключено до загального проводу 19. Середній контакт перемикача запуску операції настроювання 15 з'єднано з загальним проводом 19. Вихід інвертувального суматора 10 підключено до керуючого електроду варикапу 3. Вихрострумовий автоматизований дефектоскоп працює наступним чином. Вихрострумовий перетворювач встановлюють обмоткою 1 на бездефектну ділянку контрольованого об'єкту (не показано). Натискають кнопку перемикача запуску операції настроювання 15, контакти якого замикають виводи запам'ятовуючого конденсатора пікового детектора 13, що призводить до встановлення на ньому нульової напруги. При відпусканні кнопки перемикача 15 в момент часу t1 (Фіг.2-а) вона повертається в початкове положення і одночасно замикає входи запуску очікувальних генераторів 14 і 17 на загальний провід. Це призводить до одночасного запуску очікувального генератора наростаючої напруги 14 і очікувального генератора прямокутної напруги 17. Розглянемо випадок, коли напруга на виході очікувального генератора наростаючої напруги після запуску збільшується за лінійним законом. З виходу очікувального генератора наростаючої напруги 14 лінійно наростаюча напруга (Фіг.2-а) надходить на піковий детектор 16. На виході очікувального генератора прямокутної напруги 17 формується прямокутний імпульс (Фіг.2-6), який продовжується до зупинки генераторів в момент часу t2. Після регулятора напруги 18 одержуємо напругу DU (Фіг.2-в), яка надходить на один із входів інвертувального суматора 10. Для автоматичного настроювання необхідно забезпечити плавне зниження частоти автогенератора 4 з моменту часу t1, коли відпусканням кно 42920 6 пки перемикача 15 запускається генератор наростаючої напруги 14 і очікувальний генератор прямокутної напруги 16. Амплітуда прямокутного імпульсу на виході очікувального прямокутного генератора дорівнює напрузі живлення Uж. Імпульс прямокутної напруги триває від моменту часу t1, до моменту часу t2, так як в момент часу t2 відбувається зупинка обох генераторів 14 і 17 коротким імпульсом (Фіг.2-г), який надходить з блоку регенерації коливань 5. Цей імпульс надходить також на блок індикації 9 для сигналізації про зрив коливань. В залежності від особливості дефектоскопу використовується світлова і/або звукова індикації. Для управління варикапом 3 в процесі автоматичного настроювання шляхом пониження частоти необхідно сформувати спадаючу напругу. Це досягається за допомогою інвертувальний суматора 10, який формує напругу для керування ємністю варикапа 3. Зрив коливань автогенератора 4 відбувається з двох причин: у випадку пониження частоти коливального контуру автогенератора 4 з варикапом 3 в процесі настроювання дефектоскопа або через зменшення добротності обмотки 1 вихрострумового перетворювача під дією дефекту в процесі сканування контрольованого об'єкту. В момент t2 наростання напруги Ut зупиняється і її максимальне значення Uмакс запам'ятовується в запам'ятовуючому конденсаторі 13 пікового детектора 16. Це значення напруги зберігається на протязі роботи оператора з дефектоскопом. За необхідності виконують повторне автоматичне настроювання дефектоскопа шляхом встановлення вихрострумового перетворювача 1 на бездефектній ділянці і натискання кнопки перемикача 15. З моменту часу t1 до моменту часу t2 інвертувальний суматор 10 подає на варикап 3 сумарну напругу Uв=Uж-(Ut+DU), де Ut - наростаюча напруга в момент часу t. Напруга на варикапі 3 Uв є результатом інвертування суми двох напруг: максимальної напруги Uмакс з виходу пікового детектору 16 (Фіг.2-д) і напруги DU з виходу регулятора напруги 18 (Фіг.2-в). З моменту часу t2 прямокутний імпульс (Фіг.2-в) закінчується і на входах інвертувального суматора 10 залишається тільки одна напруга Uмакс. На виході інвертувального суматора 10 формується напруга U=Uж-Uмакс (Фіг.2-е), яка надходить на керуючий електрод варикапу 3. В момент часу t2 вихідна напруга інвертувального суматора 10 підвищується на величину DU. Це призводить до зменшення ємності варикапу 3 і збільшення частоти автогенератора 4. При цьому встановлюється режим стійкої генерації. Величина напруги DU визначає віддаленість встановленого режиму від режиму зриву коливань автогенератора 4 і, по суті, визначає чутливість дефектоскопа до дефектів після проведення настроювання. Значення DU встановлюється оператором за допомогою регулятора напруги 18. Чим меншим є значення напруги DU, тим більша чутливість дефектоскопу. При настроюванні чутливості оператор, зазвичай, користується стандартним зразком з мінімальним дефектом, який необхідно виявляти. Процес автоматичного на 7 42920 строювання дефектоскопу з моменту часу t1 (відпускання кнопки перемикача 15) до моменту часу t2, коли настроювання завершено, триває не більше 0,2 с. Час зберігання напруги в запам'ятовуючому конденсаторі 13 без суттєвих змін досягає 60 хвилин і залежить від якості діелектрика і ємності конденсатора. Виконання елементів схеми вихрострумового дефектоскопа з автоматичним настроюванням, зокрема автогенератора, генератора наростаючої напруги, пікового детектора і суматора описано в літературі [1, 6-8]. Запропонований винахід використано при створенні макета автогенераторного вихрострумового дефектоскопу з функцією автоматичного настроювання. Це дозволило забезпечити повторюваність при настроюванні автогенератора в робочий режим. Таким чином, на чутливість дефектоскопа після настроювання не впливають суб'єктивні фактори, наприклад, кваліфікація оператора або ретельність проведення настроювання. Це дозволило підвищити достовірність контролю і його продуктивність, так як операція ретельного ручного настроювання займає багато часу. Випробування макету дефектоскопу підтвердили ефективність запропонованої схеми. Джерела інформації: Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 8 1. Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г. Электромагнитная дефектоскопия. - М.: Машиностроение, 1980. - 232с. 2. А.с. №418788, МКИ G01N27/86. Вихретоковый дефектоскоп / М.Э.Хургин, Ф.А.Жислин, Р.И.Лихачев. - № 1769326/25-28; Заявлено 6.04.72; Опубл. 5.03.74, Бюл. №9. - 3с. 3. А.с. №838546 СССР, МКИ G01N27/90. Вихретоковый дефектоскоп / О.А.Селиванов, Ф.И.Жислин. №2834939/25-28; Заявлено 30.10.79; Опубл. 15.06.81, Бюл. №22. - 3с. 4. Учанін В.М., Черленевський В.В. / Вихрострумовий дефектоскоп. - Рішення про видачу деклараційного патенту на винахід (корисну модель) №200811903U, 2008р. 5. Учанін В.М., Черленевський В.В. / Вихрострумовий автогенераторний дефектоскоп. - Рішення про видачу деклараційного патенту на винахід (корисну модель) №200812095U, 2008p. 6. Коломбет Е.А. Таймеры. М.: Радио и связь, 1983. - 125с. 7. Пептон А.Дж., Волш В. Аналоговая электроника на операционных усилителях. М.: Бином, 1994.-350 с. 8. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. М.: Мир, 1985.-572с. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601