Устройство вихретокового контроля изделий (варианты)

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано, например, для контроля наличия усталостных трещин в изделиях из электропроводящих материалов, и позволяет повысить достоверность результатов контроля. Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1 (ВТП), обмотки возбуждения которого, подключены к выходу генератора 2 через усилитель мощности 3. Выход ВТП подключен через аттенюатор 4 к одному из входов коммутатора 5. Ко второму входу коммутатора 5 подключен выход усилителя мощности 3. Выход коммутатора 5 подключен к сигнальному входу смесителя 6 и одному их входов коммутатора 7. Второй вход коммутатора 7 подключен через полосовой фильтр 8 к выходу смесителя. Ко второму входу смесителя подключен выход генератора 9. Выход коммутатора 7 подключен к входу измерителя комплексного напряжения 10. Управляющие входы генераторов 2 и 9, коммутаторов 5 и 7, а также измерителя комплексного напряжения 10, соединены соответствующими интерфейсами с выходами контроллера 11. Аналогичным образом контроллер соединен с устройством управления и индикации 12. В другом варианте выполнения устройство дополнительно снабжено блоком выделения сигнала 13, пропорционального току ВТП 1, выход которого подключен к третьему входу коммутатора 6. Оператор, с помощью устройства управления и индикации 12 задает рабочую частоту и величину усиления в измерительном тракте. Эти данные передаются в контроллер 11, который, вычислив значение частоты генератора 9 по наперед заданному значению промежуточной частоты, установит значение рабочей частоты в генераторе 2 и вспомогательной частоты (частоты гетеродина) в генераторе 9. 2 н.п.ф. 3 илл.

Полезная модель относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано, например, для контроля наличия усталостных трещин в изделиях из электропроводящих материалов.

Известен электроиндуктивный дефектоскоп для контроля в диапазоне частот 1-200 кГц. [Тетерко А.Я., Электроиндуктивный дефектоскоп для контроля в диапазоне частот 1-200 кГц., Дефектоскопия, 1974 г., 6, стр.114-115], использующий преобразование частоты для расширения диапазона используемых частот.

Недостатком устройства является фиксированный набор рабочих частот.

Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является устройство [см. Дорофеев А.Л., Казаманов Ю.Г., Электромагнитная дефектоскопия: 2-е изд., переработ, и доп. - М.: Машиностроение, 1980, с.143-146], содержащее вихретоковый преобразователь, два управляемых генератора, усилитель мощности, управляемый усилитель сигнала ВТП, два коммутатора, контроллер и устройство управления и индикации, смеситель, фильтр промежуточной частоты и измеритель комплексного напряжения, выполненный на основе блока фазовращателей и блока фазовых детекторов.

Недостатком устройства является наличие фазовых погрешностей при отображении сигнала, что нарушает воспроизводимость результатов и снижает достоверность результатов контроля.

Техническим результатом полезной модели является повышение достоверности результатов контроля.

Это достигается тем, что известное устройство вихретокового контроля изделий, содержит вихретоковый преобразователь (ВТП), два управляемых генератора, усилитель мощности, управляемый усилитель сигнала ВТП, два коммутатора, контроллер и устройство управления и индикации, смеситель, фильтр промежуточной частоты и измеритель комплексного напряжения, выходы усилителя мощности и усилителя сигнала ВТП, подключены через первый коммутатор к сигнальному входу смесителя, а выход первого коммутатора и фильтра промежуточной частоты подключены через второй коммутатор ко входу измерителя комплексного напряжения, соединенного интерфейсом с контроллером а входы синхронизации генераторов и измерителя к общему источнику синхросигнала, например, выходу микроконтроллера.

В другом варианте выполнения устройство вихретокового контроля может быть дополнительно снабжено устройством выделения сигнала, пропорционального току ВПТ, выход которого подключен к третьему входу первого коммутатора.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля изделий методом вихревых токов, на фиг.2 приведен пример возможной реализации устройства, на фиг.3 приведено основное окно программы устройства управления и индикации.

Устройство содержит вихретоковый преобразователь 1 (ВТП), обмотки возбуждения которого, подключены к выходу генератора 2 через усилитель мощности 3. Выход ВТП подключен через аттенюатор 4 к одному из входов коммутатора 5. Ко второму входу коммутатора 5 подключен выход усилителя мощности 3. Выход коммутатора 5 подключен к сигнальному входу смесителя 6 и одному их входов коммутатора 7. Второй вход коммутатора 7 подключен через полосовой фильтр 8 к выходу смесителя. Ко второму входу смесителя подключен выход генератора 9. Выход коммутатора 7 подключен к входу измерителя комплексного напряжения 10. Управляющие входы генераторов 2 и 9, коммутаторов 5 и 7, а также измерителя комплексного напряжения 10, соединены соответствующими интерфейсами с выходами контроллера 11. Аналогичным образом контроллер соединен с устройством управления и индикации 12.

В другом варианте выполнения устройство дополнительно снабжено блоком выделения сигнала 13, пропорционального току ВТП 1, выход которого подключен к третьему входу коммутатора 6.

Устройство вихретокового контроля работает следующим образом.

Оператор, с помощью устройства управления и индикации 12 задает рабочую частоту и величину усиления в измерительном тракте. Эти данные передаются в контроллер 11, который, вычислив значение частоты генератора 9 по наперед заданному значению промежуточной частоты, установит значение рабочей частоты в генераторе 2 и вспомогательной частоты (частоты гетеродина) в генераторе 9. Значение промежуточной частоты будет установлено в измерителе комплексного напряжения 10. В аттенюаторе 4 будет установлено выбранное значение усиления. В этом режиме сигнал с генератора 2 поступает на возбуждающие обмотки вихретокового преобразователя через усилитель мощности 3. Далее происходит циклический процесс, первый этап которого состоит в том, что выходной сигнал ВТП, усиленный в аттенюаторе 4 поступает через коммутатор 5 на сигнальный вход смесителя 6. Далее через полосовой фильтр 8 и коммутатор 7 сигнал поступает на вход измерителя комплексного напряжения 10. Результаты измерения передаются в контроллер 11. На втором этапе коммутатор 5 подключает к сигнальному входу смесителя выход усилителя мощности 3 и по схеме описанной выше, происходит измерение его выходного напряжения. В контроллере 11, результат измерения, полученный на первом этапе, нормируется на результат измерения выходного напряжения усилителя мощности, за счет чего повышается достоверность результатов контроля. Нормировка результатов измерения сигналов ВТП возможна и на величину тока через обмотки возбуждения. В этом случае коммутатор 5 должен подключить к сигнальному входу смесителя выход устройства выделения сигнала, пропорционального току ВПТ 13. В этом случае появляется возможность сопоставить результаты измерений с результатами теоретических исследований [Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.2: В 2 кн. - М.: Машиностроение, 2003. 688 с.: ил. Вихретоковый контроль. Книга 2 / Ю.К.Федосенко, В.Г.Герасимов, А.Д.Покровский, Ю.Я.Останин. Стр.472-473.].

Если рабочая частота не превышает максимальной рабочей частоты измерителя комплексного напряжения 10, то необходимость в преобразовании частоты отпадает, и контроллер, используя коммутатор 7, подключает вход измерителя напрямую к выходу коммутатора 5, минуя смеситель и фильтр. При этом принципы нормировки сохраняются. Результаты измерений отображаются в устройстве управления и индикации 12.

Пример возможной реализации устройства.

Вихретоковый преобразователь 1 выполнен по дифференциальной схеме и подключен к выходу генератора 2, на основе микросхемы DDS синтезатора фирмы Analog Device типа AD9833, через усилитель мощности 3, выполненного на основе операционного усилителя типа MAX4012 фирмы MAXIM. Генератор 9 выполнен на основе микросхемы DDS синтезатора фирмы Analog Device типа AD9833. Аттенюатор 4 выполнен на основе операционного усилителя типа MAX4012 фирмы MAXIM, операционного усилителя типа AD8061 фирмы Analog Device и канала A микросхемы коммутатора ADG729 фирмы Analog Device. Коммутатор 6 выполнен на основе канала B коммутатора ADG729 фирмы Analog Device. Коммутатор 7 выполнен на основе микросхемы коммутатора ADG719 фирмы Analog Device. Контроллер 11 выполнен на основе микропроцессора ATMEGA48 фирмы Atmel и кварцевого генератора CSX-750FB фирмы CITIZEN WATCH CO., LTD. В качестве устройства индикации и управления 12 используется компьютер PC, для подключения к которому контроллера 11 по интерфейсу USB используется преобразователь интерфейса UART-USB, на основе микросхемы CP2102 фирмы Silicon Labs. Смеситель 6 выполнен на основе микросхем коммутатора ADG719 и операционного усилителя типа AD8061 фирмы Analog Device. Полосовой фильтр 8 выполнен по схеме с многопетлевой обратной связью на основе микросхемы операционного усилителя типа AD8061 фирмы Analog Device. Измеритель комплексного напряжения 10 микросхемы преобразователя импеданса типа AD9833 фирмы Analog Device. Устройство выделения сигнала, пропорционального току ВПТ 13, представляет собой резистор R с малым сопротивлением, включенный последовательно с первичной обмоткой ВТП.

Использование полезной модели позволяет повысить достоверность результатов контроля.

1. Устройство вихретокового контроля изделий, содержащее вихретоковый преобразователь, два управляемых генератора, усилитель мощности, управляемый усилитель сигнала (ВТП), два коммутатора, контроллер и устройство управления и индикации, смеситель, фильтр промежуточной частоты и измеритель комплексного напряжения, отличающееся тем, что выходы усилителя мощности и усилителя сигнала ВТП подключены посредством первого коммутатора к сигнальному входу смесителя, а выход первого коммутатора и фильтра промежуточной частоты подключены посредством второго коммутатора к входу измерителя комплексного напряжения, соединенного интерфейсом с контроллером.

2. Устройство вихретокового контроля изделий, содержащее вихретоковый преобразователь, два управляемых генератора, усилитель мощности, управляемый усилитель сигнала (ВТП), два коммутатора, контроллер и устройство управления и индикации, смеситель, фильтр промежуточной частоты и измеритель комплексного напряжения, отличающееся тем, что выходы усилителя мощности и усилителя сигнала ВТП подключены посредством первого коммутатора к сигнальному входу смесителя, а выход первого коммутатора и фильтра промежуточной частоты подключен посредством второго коммутатора ко входу измерителя комплексного напряжения, соединенного интерфейсом с контроллером, при этом устройство дополнительно снабжено устройством выделения сигнала, пропорционального току ВТП, выход которого подключен к третьему входу первого коммутатора.