Способ многопараметрового контроля изделий

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области использования за счет контроля многослойных изделий. Для этого в способе многопараметрового контроля изделий, включающем размещение преобразователя в зоне контроля, регулирование частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразованию слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия, получение выходной характеристики преобразователя и определение расстояния от преобразователя до поверхности испытуемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на максимальной частоте, а также получение во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя много больше глубины проникновения в него возбуждающего поля, сравнение полученных характеристик, измерение параметров выходного сигнала преобразователя в точке их пересечения и определение по результатам их обработки физического параметра контролируемого слоя, последовательно для каждого слоя изделия, начиная с ближайшего к преобразователю слоя, выполняют операции, следующие за операцией определения расстояния до изделия. При этом -толщину контролируемого слоя определяют как функцию толщин слоев, расположенных между преобразователем и контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в контролируемом слое на частоте , измеренной в точке пересечения полученных характеристик. 1 ил. I I о Ј VJ О со о ся 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистичесКих

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4654731/28 (22) 12.01.89 (46) 07.01.92. Бюл. ЬЬ 1 (71) Московский энергетический институт (72) Е.Г.Беликов (53) 620,179,142.5.6(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1206682, кл. G 01 N 27/90, 1986.

Авторское свидетельство СССР

N. 1392347, кл. G 01 N 27/90, 1988. (54) СПОСОБ МНОГОПАРАМЕТРОВОГО

КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является расширение области использования эа счет контроля многослойных изделий. Для этого в способе многопараметрового контроля изделий, включающем размещение преобразователя в зоне контроля, регулирование частоты тока возбуждения преобразователя в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразованию слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия, получение выходной характеристики преобразователя и определение расстояния от и реобраэоватеИзобретение относится к контрольноизмерительной технике и может найти применение в неразрушающем контроле качества продукции. акустике, экранировании РЭА, индукционной электрораэведке полезных ископаемых и т.п.

Целью изобретения является расширение области использования за счет контроля многослойных иэделий.,, Я2„, 1703958 Al (и)з G 01 8 7/10, G 01 N 27/90 ля до поверхности испытуемого изделия по результатам измерения и обработки параметров выходного сигнала преобразователя на максимальной частоте. а также получение во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характери.стики преобразователя при наличии в зоне контроля изделия. отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя много больше глубины проникновения в него возбуждающего поля, сравнение полученных характеристик, измерение параметров выходного сигнала преобразователя в точке их пересечения и определение по результатам их обработки физического параметра контролируемого слоя, последова- 3 тельно для каждого слоя иэделия, начиная с ближайшего к преобразователю слоя, выполняют операции, следующие за операцией определения расстояния до изделия.

При этом. толщину контролируемого слоя определяют как функцию толщин слоев. расположенных между преобразователем и контролируемым слоем, и длин волн поля в этих слоях и в контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения полученных характеристик. 1 ил.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа многопараметрового контроля изделий.

Устройство содержит последовательно включенные гейератор 1 регулируемой частоты. преобразователь 2, блок 3 получения выходной характеристики преобразователя

2, второй вход которого соединен с выходом

1703958 генератора, блок 4 сравнения и первичной обработки информации, блок 5 управления и обработки информации, второй выход которого подключен к второму входу блока 4, а третий вход — к выходу генератора 1, и 5 блок 6 вывода информации, а также блок 7 ввода дополнительной информации, выход которого соединен с вторым входом блока

5.

Способ основан на наличии счетного 10 множества (n = 1,2„..) точек пересечения выходной характеристики системы преобразователь — испытуемое изделие и соответствующей выходноой характеристики системы преобразователь — изделие, от- 15 личающееся от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя 1оо .

При этом, как показали расчеты и эксперименты, на частоте а,, измеренной в и-й точке пересечения характеристик, в широ- 20 ких пределах изменения параметров слоев испытуемого изделия и зазора между преобразователем и испытуемым изделием справедливо соотношение

i=k .т1/Ь = m/4 =1 где tl, А т(рь Nnk ) — соответственно толщи- 30 на и длина волны поля в i-м слое испытуемого иэделия, включая k-й контролируемый слой, на частоте Nnk, ИЭМЕРЕННОК В П-й тОчке пересечения полученных выходных характеристик преобразователя; п-1,2,3„,.;

m = n, если точка пересечения определяется по АФХ или ФЧХ преобразователя;

m - (2n -1)/2, если точка пересечения 40 определяется по АЧХ преобразователя.

Для определенности далее принято п1, т.е. параметры выходного сигнала преобразователя 2 измеряют в первой иэ и точек пересечения выходных характеристик, где 45 иМ =вц, минимально, а в качестве выходных характеристик представляют АФХ преобразователя.

Способ многопараметрового контроля изделий, например. методом вихревых то- 50 ков осуществляют следующим образом.

На предварительном этапе контроля выполняют такие операции:

1) размещение преобразователя 2 в зоне контроля; 55

2) регулирование с помощью генератора 1. соединенного последовательно с преобразователем 2, частоты N тока .возбуждения преобразователя 2 в диапазоне, обеспечивающем проникновение возбуждаемого поля на глубину от нескольких долей толщины ближайшего к преобразователю 2 слоя до величины, равной или большей толщины испытуемого изделия;

3) измерение с помощью блока 3, подключенного первым из входов к выходу преобразователя 2, а вторым входом — к выходу генератора 1, параметров (А1 — амплитуды, ф1- фаЗЫ, N>- чаСтаты) выхОднОгО Сигнала преобразователя 2 и получение АФХ-1 преобразователя 2 (во всем диапазоне вариаций (о) с последующим вводом АФХ-1 в блок

4, 4) определение в блоке 4 расстояния h от преобразователя 2 до испытуемого изделия по реэультатат обработки параметров

А1 и ф1 выходного сигнала преобразователя 2, измеренных в блоке 3 на максимальной частоте.

На этом же этапе осуществляют ввод в блок 5; а) информации о расстоянии h с выхода блока 4 на первый вход блока 5; б) сигнала, пропорционального току возбуждения преобразователя 2 с выхода генератора 1 на третий вход блока 5; в) с выхода блока 7 на второй вход блока

5 информации С1,г..., характеризующей размеры обмоток преобразователя 2. диапазоны возможных при контроле вариаций физических параметров р1.г... слоев изделия, частоты M и т.п.;

r) с выхода блока 7 на второй вход блока

5 алгоритма (1) определения толщины t 1,г...k слоев изделия и алгоритма определения физических параметров р1,г... слоев изделия, а также получения (во всем возможном при контроле диапазоне вариаций р ) выходной (АФХ-2) характеристики преобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия. отличающегося от испытуемого тем, что толщина контролируемого слоя tk много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля (тк Оо ). При этом в качестве второго алгоритма используют, например, выражение (A, p) = 1(Сi,гю; I: h; p>,ã,.k; т1,г -i). (2)

На первом такте измерений в счетчике числа слоев, размещенном в блоке 5, устанавливают k = 1. Здесь же (по заданным на предварительном этапе контроля значениям С1,г,..., I, h и диапазонам вариаций м, р1 и tt - m ) с помощью алгоритма (2) получают

АФХ-2 преобразователя 2 при наличии в зоне контроля изделия, отличающегося от испытуемого тем, что толщина ti первого (k-1) контролируемо о слоя tt оо, 1703958

Полученную АФХ-2 в виде массива сиг- ют кок1анду о завершении процесса контроналов(А,p) =(Az,pz) с второго выхода блока ля и осуществляют вывод полученной ин5 подают на второй вход блока 4. Одновре- формации(П, pl, tl. pz, tz =- k-1,...) с помощью менно с этим на первый вход блока 4 с блока 6, подключенного к первому выходу выхода блока 3 вводят АФХ-1, В блоке 4 5 блока 5. осуществляют сравнение полученных АФХ- Пример. Решение задачи вихретоко1 и АФХ-2 и фиксируют параметры(А11,///11, (l)11 ) вого кон1роля четырех параметров плоского выходного сигнала преобразователя 2 в немагнитного изделия с двумя слоями: перпервой точке их пересечения, где г/)„1 =о)11 вый, ближайщий к вихретоковому преобра(k=1, и =1)минимально.Послеэтогосигналы. 1О зователю (ВТП), и второй слои которого пропорциональные А», у 11 o)» с вь1хода выполнены соответственно из металла толблока 4 подают на первый вход блока 5, где щиной tl u tz с удельной электрической про(по заданным на предварительном этапе кон- водимостью 01 и о2. троля значениям Cl,z.„, 1, h.tl= oo и измерен- Изделие моделировалось пластинами ным значениям А= А»,p =//)» иг/) =o)» ) с 15 со следующими параметрами:о1 = 16,7 помощью алгоритма (2) определяют иско- МСмlм(сплавнаосновеалюминия);t1-0,55 моезначение физическогопараметра pl(k= мм; t)2 = 55 МСм/м (технически чистая

1), а искомое значение толщины tl (k = 1) медь); t2 = 0,2 мм. Для сравнения с резульконтролируемого слоя определяют из алго- татами, полученными по предлагаемому ритма (1) при k = и = m = 1 и kl - f((/)» р 1) = 20 способу, значения t и о пластине измеря2 )т I 2 / г/)»р1 . Заносят найденные значе- лись с помощью микрометра типа МК и сения параметров pl u tl в память. блока 5. Рийного прибора типа ВЭ-20. Кроме того, На втором такте измерений в счетчик для определения частот в» и г))12 в точках числа слоев изделия блока 5 добавляют н1н переСечения выходных характеристик ВТП (k=2). Здесьже(поэаданным значениям Cl, 25 использовалисьтакжецилиндрическиедис2...,, 1, h, pl, tl, t2 = Оо и диапазонам вариа- ки диаметром 50 мм и высотой 50 мм, выполций и и р2) с помощью алгоритма (2) пол- ненные из материалов са=о2 и cd. учают новую АФХ-2 преобразователя 2 при Эксперименты осущетвлялись с испольналичии в зоне контроля изделия, отличаю- зованием накладного ВТП диаметром 3 мм, щегося от испытуемого тем, что толщина tz 30 генератора ГЗ-ЗЗ, цифровых вольтметра тивторого (М 2) контролируемого слоя tz-oo . па 87/27, фазометра типа Ф 2-16 и чэстотоПолученную АФХ-2 с второго выхода мера типа ЧЗ-34. Частота генератора блока 5 подают на второй вход блока 4. варьировалась в пределах от20до200кГц.

Одновременно с этим на первый вход блока В результате экспериментов установле4 с выхода блока 3 вводят АФХ-1. В блоке 4 35 но. что в точках пересечения выходных хэосуществляют сравнение полученных АФХ- рактеристик АФХ-1 и, АФХ-2 при

1 и АФХ-2 и фиксируют параметры определении параметров ст1 и tl верхнего (A12.ð12, N12 ) выходного сигнала преобра- слоя частота f» составила 100 кГц, а при зователя 2 в первой (и = 1) точке их пересе- определении параметров и tz частота f12 чения, где в12 (п = 1, k = 2) минимально. составила 40 кГц. При этом отличие пара40

После этого сигналы, пропорциональные метров О<, tl. ст,, t2 от измеренных с поА12.//)12,(д12, с выхода блока 4 подают на мощью стандартных измерительных первый вход блока 5, где (по заданным эна- средств не превышало 10-15 . чениям С1, z ... h,1,11, pl, tz = oo и измерен45

Формула изобретения ным значениям А = А12. р =//)12.о) = г/)12 ) с Способ многопараметрового контроля помощью алгоритма (2) определяют иско- изделий. заключающийся в размещении мое значение физического параметра р2, а преобразователя в зоне контроля, в регулиискомое значение толщины т2 контроли- ровании частоты тока возбуждения преобруемого слоя определяют из алгоритма раэователя в диапазоне, обеспечивающем (1) при k = 2, п = m = 1Я1 =2)т 2Л/т/)12Р1, проникновение возбуждаемого поля íà глу г = 2гтт/2/т/шгг ргипо измеренному в пер- бину от нескольких довеи баииаишего к вом такте значению tl. Далее процесс изме- преобразователю слоя до величины, равной рений повторяется и завершается на одном или большей толщины контролируемого изиэ тактов измерений при совпадении (с „a делия, в получении выходной характеристипередзаданной точностью) сравниваемых в ки преобразователя и в определении блоке 4 выходных характеристик преобра Расстояния от пРеобРазователя до повеРхзователя 2, т.е. при отсутствии точек пере- ности контролируемого изделиЯ по Резульсечения. сравниваемых AcDX, При этом на татам измерения и обработки параметров первый вход блока 5 с выхода блока 4 пода- вь ходного c rHana преобразователя на мак1703958

Составитель И.Кесоян

Редактор Т.Зубкова Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Заказ 54 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 симальной частоте, а также в получении во всем возможном при контроле диапазоне вариаций физического параметра контролируемого слоя выходной характеристики преобразователя при наличии в зоне контроля 5 иэделия, отличающегося от контролируемого тем, что толщина его много больше глубины проникновения в него возбуждаемого поля, в сравнении полученных характеристик, в измерении параметров выходного 10 сигнала преобразователя в точке пересечения характеристик и в определении по результатам обработки измеренных параметров выходного сигнала физического параметра контролируемого слоя, о т л и- 15 ч а ю шийся тем, что, с целью расширения области использования за счет контроля многослойных изделий, начиная с ближайшего к преобразователю слоя контролируемого изделия, повторяют операции, следующие за определения расстояния от преобразователя до контролируемого изделия, при этом толщину данного контролируемого слоя определяют квк функцию толщин слоя, расположенных между преобразователем и данным контролируемым слоем, и длин волн поля в этик слоях и в данном контролируемом слое на частоте, измеренной в точке пересечения характеристик.