Устройство вихретокового неразрушающего контроля

Авторы патента:

Полезная модель относится к устройствам для исследования и контроля объектов с помощью вихревых токов и может быть использована в авиационной, машиностроительной, металлургической и других областях промышленности для обнаружения поверхностных и подповерхностных дефектов в изделиях из электропроводящих материалов.

Технический результат полезной модели заключается в возможности подстраивать форму непосредственно обмоток возбуждения под профиль контролируемой поверхности.

Устройство вихретокового неразрушающего контроля, содержащее зондовый мат, на котором установлены измерительный блок и матрица вихретоковых преобразователей в виде обмоток возбуждения, опорную конструкцию, имеющую возможность изменения формы в соответствии с формой зондового мата.

Заявляемое устройство отличается от известного тем, что опорная конструкция выполнена такой же гибкой, как и зондовый мат, при этом обмотки возбуждения представляют собой плоские витки, расположенные между зондовым матом и опорной конструкцией.

Известно устройство вихретокового неразрушающего контроля [патент РФ 51748, G01N 27/90, 2006.02.27], содержащее n одноэлементных преобразователей, расположенных на диэлектрической подложке, включающих ферритовые сердечники, выполненные в виде стержней, на каждом из которых расположены чувствительные элементы (катушки индуктивности). Подложка может быть выполнена плоской, вогнутой, выпуклой в соответствии с формой контролируемой поверхности, что обеспечивает одновременный контроль всей поверхности объекта.

Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности, так как одна и та же подложка не подходит для контроля поверхностей различных форм, например, если диэлектрическая подложка выполнена для контроля выпуклой поверхности, то преобразователь не может быть использован для контроля вогнутой поверхности.

Известен ряд устройств вихретокового неразрушающего контроля объектов, в которых обмотки размещаются на гибких диэлектрических подложках.

В частности, известно устройство вихретокового неразрушающего контроля [заявка на изобретение 92011567, G01N 27/90, G01B 7/06, 1996.12.20], содержащее спиральные печатные обмотки возбуждения и чувствительные элементы (измерительные обмотки), расположенные с двух сторон на гибкой диэлектрической подложке, приклеенной к каркасу. В отличие от предыдущего данное устройство благодаря гибкому материалу подложки может принимать плоскую, выпуклую или вогнутую форму в зависимости от формы контролируемой поверхности.

К недостаткам известного устройства относятся ограниченные функциональные возможности в отношении поверхностей с достаточно малым радиусом кривизны из-за появления микро- и макротрещин при значительном перегибе печатной обмотки.

Известно также устройство вихретокового неразрушающего контроля [патент US 2010007342, G01N 27/82, 2010.01.14], имеющее возможность сопряжения с контролируемой поверхностью различной кривизны. При этом он содержит матрицу чувствительных элементов в виде катушек, расположенных на гибком основании в виде пластины со вставкой из более гибкого материала. Гибкий материал основания, упомянутая вставка и отсутствие печатных обмоток позволяют контролировать поверхности, имеющие малый радиус кривизны.

Недостатком данного устройства являются ограниченные функциональные возможности в отношении сложнопрофильных поверхностей, например, выпуклых поверхностей, имеющих локальные вогнутые участки, и наоборот.

Прототипом предлагаемого в качестве полезной модели устройства является устройство вихретокового неразрушающего контроля [патент US 5389876, G01N 27/82; G01R 33/12, 1995.02.14], включающее зондовый мат и опорный элемент, выполненные гибкими, между которыми установлены измерительный блок и матрица вихретоковых преобразователей в виде обмоток возбуждения, представляющих собой плоские витки гибкую подложку, расположенную над опорным элементом с возможностью отделения от него. При этом устройство позволяет подстраивать форму непосредственно обмоток возбуждения под профиль контролируемой поверхности.

Недостатками прототипа является то, что опорный элемент и зондовый мат, выполненные гибкими, даже при наличии дополнительной гибкий подложки не обеспечивают необходимого для проведения точных измерений плотного прилегания матрицы вихретоковых преобразователей к поверхности контролируемого изделия, в частности, сложнопрофильных поверхностей, так как поддержка конструкции осуществляется за счет упругой деформации. Кроме того, в прототипе не указан материал, из которого выполнен зондовый мат и опорный элемент. Из других источников информации [патент US 5659248A, G01N 27/82; G01N 27/90, 1997.08.19] известно, что такие элементы, как правило, выполняют из полимерной пленки, применение которой не обеспечивает достаточной надежности устройства, так как полимерная пленка не обладает достаточной прочностью, поскольку подвержена механическим повреждениям, например, разрывам при соприкосновении с острыми краями контролируемого изделия. Также полимерная пленка подвержена неблагоприятным воздействиям окружающей среды, например, высоких температур, солнечного света, приводящим к появлению микротрещин в полимерной пленке и ухудшению ее электроизоляционных свойств.

Задача полезной модели - повышение точности измерения устройством вихретокового неразрушающего контроля.

Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, выражается в обеспечении плотного прилегания к поверхности контролируемого изделия устройства вихретокового неразрушающего контроля, а также в повышении удобства его эксплуатации.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что устройство вихретокового неразрушающего контроля, включающее зондовый мат и опорный элемент, выполненные гибкими, между которыми установлены измерительный блок и матрица вихретоковых преобразователей в виде обмоток возбуждения, представляющих собой плоские витки, гибкую подложку, расположенную над опорным элементом с возможностью отделения от него, согласно полезной модели гибкая подложка выполнена в виде металлической сетки, при этом зондовый мат и опорный элемент выполнены из плотной ткани.

Кроме того, согласно полезной модели зондовый мат и опорный элемент могут образовывать пакет, в котором размещены плоские витки обмотки возбуждения.

В заявляемом устройстве вихретокового неразрушающего контроля применение над опорным элементом металлической сетки позволяет обеспечить лучшее прилегание устройства вихретокового неразрушающего контроля к поверхности контролируемого изделия, что необходимо при проведении неразрушающего контроля сложнопрофильных поверхностей. При этом металлическая сетка обеспечивает поддержку конструкции за счет необратимой пластической деформации металлической сетки, причем осуществляемой вручную, и придания ей устойчивой формы, в точности соответствующей форме контролируемой поверхности. При использовании устройства вихретокового неразрушающего контроля для контроля других поверхностей, металлическая сетка может быть вручную выправлена, после чего ей можно придать другую форму. Также в устройстве вихретокового неразрушающего контроля обеспечивается надежность, так как плотная ткань, из которой выполнены зондовый мат и опорный элемент, обладает высокой прочностью и высокими электроизоляционными свойствами,

Кроме того, возможно объединение зондового мата и опорного элемента в пакет, что повысит перечисленные выше положительные качества устройства вихретокового неразрушающего контроля и обеспечит удобство его использования. При необходимости могут быть использованы такие конструктивные элементы, как ремни из ткани.

Сущность заявляемого в качестве полезной модели устройства вихретокового неразрушающего контроля поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена блок-схема устройства вихретокового неразрушающего контроля; на фиг. 2 - плоский виток обмотки возбуждения; на фиг. 3 и 4 - возможные виды применения устройства вихретокового неразрушающего контроля.

Устройство вихретокового неразрушающего контроля (фиг. 1) содержит матрицу вихретоковых преобразователей 1, генератор переменного тока 2, блок регулирования частоты 3, блок обработки и отображения информации 4, измерительный блок 5 в виде датчиков Холла, блок питания 6. Матрица вихретоковых преобразователей 1 подключена к генератору переменного тока 2 через блок регулирования частоты 3, который связан с блоком обработки и отображения информации 4. С матрицей вихретоковых преобразователей 1 соединен измерительный блок 5 в виде датчиков Холла, подключенный к блоку питания 6 и блоку обработки и отображения информации 4. Матрица вихретоковых преобразователей 1 представляет собой плоские витки 7 (фиг. 2).

В устройстве вихретокового неразрушающего контроля (фиг. 3), подготовленном к контролю поверхности объекта 8, матрица вихретоковых преобразователей 1 расположена между зондовым матом 9 и опорным элементом 10, для дополнительного поддержания формы контролируемой поверхности устройством над опорным элементом 10 помещена металлическая сетка 11, имеющая возможность отделения от опорного элемента.

В устройстве вихретокового неразрушающего контроля (фиг. 4), подготовленном к контролю поверхности трубы сложного профиля 12, для крепления матрицы вихретоковых преобразователей 1, расположенной между зондовым матом 9 и опорным элементом 10, к трубе используются ремни 13. Зондовый мат 9 и опорный элемент 10 могут образовывать пакет, в котором размещены плоские витки 7 обмотки возбуждения.

Непосредственно перед началом контроля матрице вихретоковых преобразователей 1, расположенной между зондовым матом 9 и опорным элементом 10, вручную придается форма контролируемой поверхности объекта.

Устройство вихретокового неразрушающего контроля работает следующим образом.

Матрица вихретоковых преобразователей 1, расположенная между зондовым матом 9 и опорным элементом 10, помещается на контролируемую поверхность объекта. При подключении матрицы вихретоковых преобразователей 1 к генератору переменного тока 2 с блоком регулирования частоты 3 по обмоткам возбуждения начинает протекать ток, который создает первичное магнитное поле. Под действием первичного магнитного поля на контролируемой поверхности 8 объекта возникают вихревые токи, которые создают вторичное поле реакции, противодействующее первичному полю и ослабляющее его. Ослабление первичного магнитного поля регистрируется с помощью измерительного блока 5, сигнал от которого поступает на блок обработки и отображения информации 4.

Наличие в контролируемом изделии дефекта в виде несплошности или трещины приводит к изменению распределения вихревых токов, а, следовательно, и картины распределения вторичного магнитного поля, которое, в свою очередь влияет на изменение результирующего магнитного поля изделия.

Регулирование частоты тока производится с помощью блока обработки и отображения информации 4 и позволяет изменять глубину проникновения магнитного поля в слои изделия.

Итак, заявляемая полезная модель позволяет обеспечить высокую точности измерения за счет плотного прилегания к поверхности контролируемого изделия устройства вихретокового неразрушающего контроля, а также в повышении удобства эксплуатации.

1. Устройство вихретокового неразрушающего контроля, включающее зондовый мат и опорный элемент, выполненные гибкими, между которыми установлены измерительный блок и матрица вихретоковых преобразователей в виде обмоток возбуждения, представляющих собой плоские витки, гибкую подложку, расположенную над опорным элементом с возможностью отделения от него, отличающееся тем, что гибкая подложка выполнена в виде металлической сетки, при этом зондовый мат и опорный элемент выполнены из плотной ткани.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зондовый мат и опорный элемент образуют пакет, в котором размещены плоские витки обмотки возбуждения.