Вихретоковый способ неразрушающего контроля физико- механических параметров

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может использоваться в толщинометрии, дефектоскопии и при измерении других физико-механических параметров материалов и изделий. Целью изобретения является повышение точности контроля за счет отстройки от влияния изменения частоты колебаний контура вследствие температурной нестабильности индуктивности и емкости контура. Это достигается тем, что в вихретоковом способе неразрушающего контроля, заключающемся в том, что включенный в колебательный контур вихретоковый преобразователь размещают над контролируемым объектом, ударно возбуждают контур и измеряют параметр переходного процесса, в качестве которого используют абсолютный минимум разности между напряжением разряда RC- или RL-контура с постоянной времени, меньшей постоянной времени переходного процесса, и напряжением затухающих колебаний переходного процесса, а параметры RC- или RL-контура перед измерением абсолютного минимума изменяют до совпадения абсолютного минимума разности и минимума огибающей разностного напряжения. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

Л0„„1567967 (51)5 С 01 N 27/90

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ!

"ч

| а

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 3835126/25-28 (22) 02,01,85 (46) 30.05,90, Бюл, № 20 (72) И.Я,Керпель (53) 620.179,14(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1084667, кл. G Ol N 27/90, 1984. (54) ВИХРЕТОКОВЪ|Й СПОСОБ НЕРАЗРУША|0ЩЕГО КОНТРОЛЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

ПАРАМЕТРОВ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю и может использоваться в толщинометрии, дефектоскопии и при измерении других физико-механичес" ких параметров материалов и изделий, Целью изобретения является повышение точности контроля за. счет отстройки от влияния изменения частоты колебаний контура вследствие температурной нестабильности индуктивности и емкосИзобретение относится к неразрушающему контролю и может использоваться

Ъ в толщинометрии, дефектоскопии и при измерении других физико-механических параметров материалов и изделий.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет отстройки от влияния изменения частоты колебаний контура вследствие температурной нестабильности индуктивности и емкости контура.

На фиг.! устройство, с помощью которого реализуется способ; на фиг.2, 3 — кривые, поясняющие вихретоковый способ неразрушающего контроля физико-механических параметров

2 ти контура. Это достигается тем, что в вихретоковом способе неразрушающего контроля, заключающемся в том, что включенный в колебательный контур вихретоковый преобразователь размещают над контролируемым объектом, ударг но возбуждают контур и измеряют параметр переходного процесса, в качестве которого используют абсолютный минимум разности между напряжением разряда RC- или RL-контура с постоянной времени, меньшей постоянной времени переходного процесса, и напряжением затухающих колебаний переходного процесса, а параметры RC- или

RL-контура перед измерением абсолютного минимума изменяют до совпадения абсолютного минимума разности и минимума огибающей разностного напряжения, 3 ил, Устройство состоит из источника

1 постоянного напряжения Е, к выходу которого через ключ 2, собранный, например, на транзисторе, подключены через резистор 3 с сопротивлением R колебательный контур ударного возбуждения, содержащий вихретоковыйпреобразователь 4 с индуктивностью Т и конденсатор 5 с емкостью С,, и RC контур, содержащий резистор 6 с сопротивлением Йе, резистор 7 с сопротивлением R и кон-. денсатор 8 с емкостью С . Контуры соединены с входами дифференциального усилителя 9, выход которого подключен к входу пикового детектора 10, На фиг.2 кривая 11 характеризует напряжение затухающих колебаний, кри-.

1567967 вые 12 — их огибающие по максимумам и минимумам, кривая 13 — напряжение разряда КС- или RL-контура, На фиг.3 кривая 14 характеризует разностное напряжение между напряжением разряда RC- плп RL-контура и напряжениел< затухающих колебаний; кривая 15 — его огибающая по минимумам; точка А — минимум разностной кри<О вой, совпадающей с минимумом огибающей; Ь« <п — измеряемое напряжение, Изменение частоты затухающих колебаний н небольших пределах почти не отражается на результатах измерений, так как точка А при этом перемещается по огибающей относительно ее минимума.

Способ осущес твляе тс я следующим образом °

Вихретоковый преобразователь 4 размещают над поверхностью контролируемого объекта (не показан). В исходном состоянии ключ разомкнут, Ток чеpcs преобразователь 4 и напряжение на конденсаторе 5 равны нулю, После замыкания ключа 2 происходит заряд

LC u RC-контуров, По окончании заряда через преобразователь 4 течет ток Е/R<1 а конденсатор 5 заряжен до напряжения F.. При раэмыкании ключа 2 происходит разряд колебательного и RC-контурон: магнитна я энергия, накопленная в преобразователе 4, преобразуется в энергию затухающих колебаний iколебател ного контура (LC,), а конденсатор 8 (С,) разряжается через резисторы б (К ) и 7 (К ), Напряжения с контуров поступают на входы дифференциального усилителя 9, с выхода которого раэностное напряжение подается на пиковый детектор 10, Процесс затухания колебаний. описывается уравнением и< Ь,e cos 2ift, 45 где u - мгновенное значение напряже1 ния на контуре;

U< — начальное напряжение; — время;

С, — постоянная времени переходного процесса;

f — частота колебаний.

Из выражения (1) видно, что огибающие затухающих колебаний являются экспонентами, Экспонентой "вляется также кривая напряжения на RC- или

RL-контуре при их разряде

U2.е (2) где u — мгновенное значение напряг женин на контуре; начальное напряжение; постоянная времени переход2 ного процесса, Если вычесть напряжение и из напряжения Б (например, с помощью дифференциального усилителя), то при <.,огибающая по минимумам разностного напряжения будет иметь минимум с абсциссой t, определяемой равенством л л и.

<, <-а 132

= - —.с.— 1п (--- - -) . .(3) о,— ь, и< "г

Гз выражения (3) следует, что, нарьпруя нс.личшыми Ь и <, (при

2 . задапных U< и, ), можно совместить с минимумом любой полуволны разо ностного напряжения, Измеряя затем минимум разнос тного напряжения с помощью пикового детектора, осуществляют контроль объекта.

Пример, Пусть затухающие колебания контура при установке «а

6 изделие имеют параметры f = 10 Гц, — 5 мкс. Совместив л<инимум огибаю1 щей разностного напряжения с минимумом четвертой полунолны разностного напряжения, т.е. <, = 4 мкс, принян л <., /<,, = 0,9, и решив уравнение (3) относительно U /U,, получим U /U„ = — О, 98.

Пусть требуется измерить толщину диэлектрического покрытия на нсмагпитном основании 0,5 мкм, При использовании нихретокового преобразователя со стержневым сердечником такому перемещению ВТП будет соответствовать полезное изменение напряжения колебательного контура приблизительно на

3 .10, Приняв нестабильность напряжения за счет нестабильности частоты колебаний контура не более 0,37, от его полезного изменения, т,е, не более 10 напряжения и анализируя

-б огибающую разностного напряжения видим, что такому изменению напряжения н точке ее минимума соответствует нестабильность частоты контура в

0,57, что легко осуществимо °

Использование способа позволяет повысить чувствительность и точность измерений, расширить границы примене-. ния вихретокового способа контроля, Формулаизобретения

Вихретоковый способ неразрушающего контроля физико-механических параметров электропроводящих объектов, 5 1 заключающийся в тoM что включенныйн KoëåÜательный контур вихретоковый преобразователь раэмещают над контролируемым объектом, ударно возбуждают контур и измеряют параметр переходного процесса, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве параметра переходного процесса используют абсолютный минимум разности

567967 6 между напряжением разряда RC- или

RL-контура с постоянной времени, мейьшей постоянной времени переходного процесса, и напряжением затухающих колебаний переходного процесса, а параметры RC- или RL-контура перед измерением абсолютного минимума изменяют до совпадения абсолютного минимума разности и минимума огибаюшей по минимумам разностного напряжения, Составитель И,Кесоян

Техред Л.Сердюкова Корректор М.Шароши

Редактор М.Келемеш

Заказ 1319

Тира к 506

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 т

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101