Вихорострумовий дефектоскоп

1. Вихорострумовий дефектоскоп, який містить формувач синусоїдальних сигналів, вихорострумовий перетворювач, генератор тактових імпульсів, блок порівняння, компенсатор, перший пороговий блок та блок індикації, який відрізняється тим, що в нього введені фазовий детектор, блок калібровки фази, блок калібровки амплітуди та другий пороговий блок, причому перший вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний з першим входом блока калібровки фази, а другий - з першим входом фазового детектора, перший вихід формувача синусоїдальних сигналів з'єднаний з першим входом блока калібровки амплітуди, а другий вихід, з'єднаний з входом-виходом вихорострумового перетворювача, підключений через вузол розв'язки до першого входу блока порівняння та до другого входу фазового детектора, вихід якого з'єднаний з першим входом компенсатора та з другим входом блока калібровки фази, вихід якого підключений до входу формувача синусоїдальних сигналів, другий вхід блока порівняння з'єднаний з виходом блока калібровки амплітуди, а вихід - з першим входом блока індикації, з входом першого порогового блока, з другим входом блока калібровки амплітуди та з другим вхо A (54) ВИХОРОСТРУМОВИЙ ДЕФЕКТОСКОП 36886 забезпечує необхідної достовірності результатів контролю. Відомий вихорострумовий дефектоскоп [2], який містить генератор синусоїдальних коливань, в коливальний контур якого включений вихорострумовий перетворювач. В склад пристрою входять також генератор тактових імпульсів, амплітудний детектор, пороговий пристрій, блок індикації. Недоліком такого пристрою є те, що він не враховує впливу на оцінку міри дефектності контрольованого виробу неминучих довільних коливань величини проміжку між вихорострумовим перетворювачем та поверхнею контрольованого виробу в процесі переміщення перетворювача по цій поверхні, що знижує достовірність показань. Цього недоліку не має найбільш близький за технічною суттю до винаходу вихорострумовий перетворювач [3], який містить формувач синусоїдальних коливань, вихорострумовий перетворювач, генератор тактових імпульсів, блок порівняння, компенсатор, блок індикації. Проте цей пристрій, як і всі вищезгадані, має недостатньо високу чутливість, а, отже, і достовірність контролю, оскільки наявність та міру дефектності виробу вони оцінюють за приростом амплітуди вихідного сигналу вихорострумового перетворювача, який мало залежить від зміни структури матеріалу контрольованого виробу. Крім того, відомі рішення в процесі контролю не реєструють дефекти, викликані порушенням однорідності покриття (наприклад, лакофарбового) контрольованого виробу, що немаловажно при виявленні прихованих дефектів. Задачею винаходу є підвищення достовірності контролю дефектів виробів із феромагнітних матеріалів шляхом реєстрації приросту не тільки амплітуди, але і фази вихідного сигналу вихорострумового перетворювача при його переміщенні по поверхні контрольованого виробу. При цьому реєструються не тільки порушення в структурі матеріалу контрольованого виробу, але і неприпустимі відхилення товщини його покриття від норми, що конче необхідно для виявлення прихованих дефектів, наприклад, в кузовах автомобілів. Для вирішення цієї задачі в вихорострумовий дефектоскоп, який містить формувач синусоїдальних сигналів, вихорострумовий перетворювач, генератор тактових імпульсів, блок порівняння, компенсатор, перший пороговий блок та блок індикації, згідно з винаходом, введені фазовий детектор, блок калібровки фази, блок калібровки амплітуди та другий пороговий блок. Перший вихід генератора тактових імпульсів з'єднаний з першим входом блока калібровки фази, а другий - з першим входом фазового детектора. Перший вихід формувача синусоїдальних сигналів з'єднаний з першим входом блока калібровки амплітуди, а другий вихід, з'єднаний з входом-виходом вихорострумового перетворювача, підключений через вузол розв'язки до першого входу блока порівняння та до другого входу фазового детектора, вихід якого з'єднаний з першим входом компенсатора та з другим входом блока калібровки фази. Вихід блока калібровки фази підключений до входу формувача синусоїдальних сигналів, другий вхід блока порівняння з'єднаний з виходом блока калібровки амплітуди, а вихід - з першим входом блока індикації, з входом першого порогового бло ка, з другим входом блока калібровки амплітуди та з другим входом компенсатора. Вихід компенсатора підключений до входу другого порогового блока та до другого входу блока індикації, третій та четвертий входи якого з'єднані відповідно з виходом першого порогового блока та виходом другого порогового блока. Блок калібровки фази містить послідовно з'єднані перший формувач сигналу зупину, перший генератор керуючого сигналу та регульований блок фазової затримки, сигнальний вхід якого є першим входом блока калібровки фази, а вихід виходом блока калібровки фази. Другий вхід блока калібровки фази є входом формувача сигналу зупину. Перший генератор керуючого сигналу є, переважно, генератором пилкоподібно-ступеневої напруги. Блок калібровки амплітуди містить послідовно з'єднані другий формувач сигналу зупину, другий генератор керуючого сигналу та регульований підсилювач напруги, сигнальний вхід якого є першим входом блока калібровки амплітуди, а вихід - виходом блока калібровки амплітуди. Другий вхід блока калібровки амплітуди є входом формувача сигналу зупину. Другий генератор керуючого сигналу є, переважно, генератором пилкоподібно-ступеневої напруги. Суть винаходу пояснюється графічними матеріалами, де зображені на: фіг. 1 - структурна схема вихорострумового дефектоскопа; фіг. 2 структурна схема одного з можливих варіантів виконання блока індикації. Вихорострумовий дефектоскоп містить вихорострумовий перетворювач 1, підключений до виходу формувача 2 синусоїдальних сигналів, генератор 3 тактових імпульсів, фазовий детектор 4, блок 5 калібровки фази, блок 6 калібровки амплітуди, блок 7 порівняння, компенсатор 8, перший 9 і другий 10 порогові блоки та блок 11 індикації. Генератор 3 тактових імпульсів виконаний на базі високостабільного задавального генератора, наприклад, кварцового, що забезпечує високу частотну та фазову стабільність серій вихідних імпульсів генератора 3. Формувач 2 синусоїдальних сигналів з'єднаний через вузол 12 розв'язки з першим входом блока 7 порівняння та з другим входом фазового детектора 4. Як вузол 12 розв'язки може бути використаний емітерний повторювач. Блок 5 калібровки фази містить послідовно з'єднані перший формувач 13 сигналу зупину, перший генератор 14 керуючого сигналу та регульований блок 15 фазової затримки. Блок 6 калібровки амплітуди містить послідовно з'єднані другий формувач 16 сигналу зупину, другий генератор 17 керуючого сигналу та регульований підсилювач 18 напруги. Генератори 14, 17 керуючого сигналу можуть бути виконані як генератори лінійно змінної напруги, зокрема, пилкоподібної. Оптимальним є виконання їх як генераторів пилкоподібно-ступеневої напруги, що забезпечує при достатньо високій дискретності точну та стабільну фіксацію їх вихідної напруги на необхідному рівні, а отже високу точність калібровки. Один із варіантів виконання блока 11 індикації зображено на фіг. 2. Він може містити блок 19 фо 2 36886 рмування сигналів індикації, індикатор 20 рівня відхилення фази та/або амплітуди, сигналізатор 21 перевищення порога амплітуди, сигналізатор 22 перевищення порога фази, тональний генератор 23 звуку та звуковий випромінювач 24. Працює вихорострумовий дефектоскоп таким чином. Вихорострумовий перетворювач 1, на вхід якого з виходу формувача 2 надходить синусоїдальний сигнал, збуджує вихрові струми в приповерхневому шарі контрольованого виробу. І в той же час він є приймачем сигналів вторинного поля, породжуваного згаданими вихровими струмами. Рівень та фаза вихідного сигналу перетворювача 1 залежить від структури матеріалу контрольованого виробу та від товщини його покриття, наприклад, лакофарбового, яка визначає величину проміжку між вихорострумовим перетворювачем та поверхнею контрольованого виробу. Вихорострумовий перетворювач 1 установлюють нерухомо на явно бездефектну ділянку поверхні контрольованого виробу. Після запуску генератора 3 серія стабілізованих по фазі імпульсів з його першого виходу надходить на перший вхід блока 5 калібровки фази, що є сигнальним входом блока 15 фазової затримки. Під впливом лінійно змінної, переважно, пилкоподібно-ступеневої напруги, що надходить з виходу генератора 14 на керуючий вхід блока 15 фазової затримки, на виході блока 5 калібровки фази з'являється імпульсний сигнал (меандр), фаза якого може змінюватися від 0° до 180°. Цей сигнал надходить на вхід формувача 2, де він перетворюється в синусоїдальний. З виходу формувача 2 синусоїдальний сигнал з лінійно змінною фазою надходить на вхід вихорострумового перетворювача 1, який збуджує в приповерхневому шарі контрольованого виробу вихрові струми. Вихорострумовий перетворювач 1 приймає сигнали породженого цими вихровими струмами вторинного поля та перетворює їх в електричний сигнал, амплітуда та фаза якого залежить від стану контрольованого виробу. На виході перетворювача 1 цей електричний сигнал об'єднується з раніше згаданим синусоїдальним сигналом, що надходить з виходу формувача 2. І результуючий сигнал, тобто синусоїдальний сигнал з лінійно змінною фазою, доповнений сигналом, що характеризує бездефектну ділянку контрольованого виробу, через вузол 12 розв'язки надходить на другий вхід фазового детектора 4, на перший вхід якого з виходу генератора 3 тактових імпульсів подається опорний сигнал, стабілізований по фазі. На виході фазового детектора 4 формується сигнал, пропорційний різниці фаз вхідних сигналів. Як тільки фази вхідних сигналів зрівняються, на виході фазового детектора 4 установлюється нульовий сигнал, який є початком відліку для приросту фази в процесі контролю. По цьому ж нульовому сигналу формувач 13 посилає команду зупину на вхід генератора 14 керуючого сигналу. При цьому на виході генератора 14 фіксується той рівень напруги, який забезпечує на виході блока 5 калібровки фази, а, отже, і на виході формувача 2, сигнал, стабілізований по фазі, яка відповідає стану бездефектної ділянки контрольованого виробу і збігається з фазою згаданого опорного сигналу. В той же час стабілізований по фазі та амплітуді синусоїдальний сигнал з виходу формувача 2 надходить на перший вхід блока 6 калібровки амплітуди, що є сигнальним входом регульованого підсилювача 18 напруги, на керуючий вхід якого надходить лінійно змінний, переважно, пилкоподібно-ступеневий сигнал з виходу генератора 17 керуючого сигналу. В результаті, з виходу підсилювача 18, що є виходом блока 6 калібровки амплітуди, на другий вхід блока 7 порівняння надходить синусоїдальний сигнал, змінний за амплітудою від Umin до Umax. На перший вхід блока 7 порівняння з виходу вузла 12 розв'язки надходить синусоїдальний сигнал з ознаками вторинного поля, породженого вихровими струмами. Як тільки амплітуди сигналів на входах блока 7 зрівняються, спрацьовує формувач 16 сигналу зупину і на виході генератора 17 керуючого сигналу фіксується той рівень напруги, який забезпечує на виході підсилювача 18, тобто на виході блока 6 калібровки амплітуди, стабілізований по фазі та амплітуді синусоїдальний сигнал, рівень якого відповідає бездефектному стану контрольованого виробу, зокрема, стандартній товщині лакофарбового покриття. Цей сигнал подається на перший вхід блока 7 порівняння і є опорним сигналом для наступного контролю відхилення амплітуди від норми. Для дослідження контрольованого виробу з метою пошуку прихованих дефектів вихорострумовий перетворювач переміщують по поверхні згаданого виробу. При цьому синусоїдальний електричний сигнал, амплітуда та фаза якого відображують стан досліджуваного об'єкту в області контролю, надходить на перший вхід блока 7 порівняння та на другий вхід фазового детектора 4. На виході фазового детектора 4 виділяється сигнал, пропорційний різниці фаз вхідних сигналів, і подається на перший вхід компенсатора 8. В цей же час на виході блока 7 порівняння виділяється сигнал DА, приросту амплітуди, що характеризує степінь відхилення товщини покриття від норми, і подається на другий вхід компенсатора 8, на перший вхід блока 11 індикації та на вхід першого порогового блока 9. На виході компенсатора 8 формується сигнал DF приросту фази, звільнений від впливу на його рівень неоднорідності товщини покриття. Цей сигнал DF, що характеризує міру відхилення структури матеріалу від норми, подається на другий вхід блока 11 індикації та на вхід другого порогового блока 10. Як тільки одна із контрольованих характеристик виходить за припустимі межі, спрацьовує відповідний пороговий блок 9 або 10. На виході блока 9 з'являється сигнал AП перевищення порога амплітуди, а на виході блока 10 - сигнал FП перевищення порога фази, які засвідчують наявність відповідного дефекту в області контролю. Кожний з цих сигналів АП, FП надходить на відповідний сигналізатор 21, 22 перевищення порога, кожний з яких може бути світловим та/або звуковим. Таким чином, пристрій інформує про наявність відповідного дефекту в області контролю. В той же час сигнали DА, DF, АП, FП надходять на вхід формувача 19 сигналів індикації, який може бути виконаний на базі регульованих ключів та може бути обладнаний перемикачем режимів індикації. Індикатор 20 відображує відхилення 3 36886 структури матеріалу контрольованого виробу та/або товщини його покриття від норми. Крім того, при виявленні дефекту включається тональний генератор 23 зі звуковим випромінювачем 24 на виході. Тон випромінюваного звуку залежить від міри відхилення однієї з контрольованих характеристик від норми, що створює додаткові зручності в процесі контролю. Таким чином, вихорострумовий дефектоскоп завдяки введенню в нього нових елементів та зв'язків має, порівняно з відомими рішеннями, більш високу чутливість та забезпечує більш високу достовірність виявлення дефектів у виробах з феромагнітних матеріалів шляхом реєстрації приросту не тільки амплітуди, але і фази вихідного сигналу вихорострумового перетворювача при його переміщенні по поверхні контрольованого виробу. При цьому реєструються не тільки порушення в структурі матеріалу контрольованого виробу, але і неприпустимі відхилення товщини його покриття від норми, що конче необхідно для виявлення прихованих дефектів, наприклад, в кузовах автомобілів. Джерела інформації. 1. Авторське свідоцтво СРСР № 1635115, кл. G01N 27/90, 1991. 2. Авторське свідоцтво СРСР № 1105802, кл. G01N 27/90, 1984. 3. Патент Російської Федерації №2020470, кл. G01N 27/90, 1994. Фіг. 1 4 36886 Фіг. 2 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 5