Способ многочастотного вихретокового контроля и преобразователь для его осуществления

О П И С А Н И Е ()789730

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.05.78 (21) 26l 1760/25-28 с присоединением заявки Ж (23) Приоритет

Опубликовано 23Л2 80 Бюллетень Рй 47

Дата опубликования описания 25Л2.80 (51)М. Кл.

G0l К 27/90

Государственный комитет (53), УИ К. 620..1.79. 14: 620. .l9i/l92

0 8.8 ло делам изобретений и открытий

10. 3. Вилик, И. А. Ройтбурд и М. 3. Слуцкая (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский инс по разработке нераэрушаюших методов и с контроля качества материалов (ВНИИНК) (71) Заявитель (54) СПОСОБ МНОГОЧАСТОТНОГО ВИХРЕТОКОВОГО

КОНТРОЛЯ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к методам нераэрушаюшего контроля и предназначено, в частности, для дефектоскопии ответственных многослойных листовых соединений в силовых элементах конструкции самолета.

С помошью изобретения можно выявить усталостные трещины несущих конструкций под обшивкой (наружным слоем металла), т.е. поверхностные трещины.

Известен способ вихре токового контроля, заключающийся в том, что с помощью индуктивного преобразователя возбуждают в контролируемом. объекте. вихревые токи. выделяют сигнал и по его амплитудно-фазовым хатзактеристикам су- . дят о качестве, изделия 11., Недостаток способа - низкая точность что связано, с тем, что при одночастот-. ном контроле можно измерять лишь один параметр, если отстраиваться от мешаю-, щего фактора, например, от влияния неоднородностей.

Известен способ электромагнитного:

1сонтроля поверхностного слоя ферромаг1титных изделий, заключающийся в том, что двумя переменными полями разных. частот в изделии возбуждают вихревые токи и анализируют сигналы вихретокового преобразователя, при этом поле низкой частоты создают большей напряженности,. чем поле высшей частоты, выделяют оги баюшую высокочастотной составляющей выходного сигнала в момент действия максимальной напряженности низкочастотного поля, по значению которой судят о состоянии поверхностного слоя контропируемого иэделия (2).

Однако этот способ позволяет измерять

1олько поверхностные дефекты изделия и дает очень; большую ошибку при изме1зении подповерхностных дефектов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ многочастотного вихретокового контроля, . заключающийся в том, что Ш-образный индуктивный преобразователь устанавли973

3 78 веют на контролируемый, объект, возбуждают в объекте вихревые токи двух частот, перемещают преобразователь но объекту и с его помощью выделяют сигналы каждой частоты, сравнивают эти сигналы и по результатам сравнения судят о годности объекта (3).

Недостатком этого способа является невысокая точность при выявлении под поверхностных дефектов, так как возбуж дение на обеих частотах происходит посредством одной катушки. Это не поз воляет отстраиваться от неоднородностей изделия, например от края, что снижает точность измерения.

Известен вихретоковый преобразователь, содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, низкочастотную возбуждающую обмотку, расположенную на среднем стержне сердечника и индикаторные обмотки, расположенные на „боко-вых стержнях сердечника (4).

Недостаток преобразователя — наличие одной возбуждающей обмотки, что снижает точность контроля, так как не позволяет.калибровать преобразователь по неоднородностям изделия.

Целью изобретения является повышение точности при выявлении подповерхностных дефектов.

Поставленная цель достигается тем, что преобразователь устанавливают на поверхности объекта так, что продольная

0cb магнитопровода перпендикулярна ме иаюшей контролю неоднородности объекга на расстоянии, определяемом требуемой амплитудой сигнала высшей частоты от этой неоднородности, и перед перемещением преобразователя устанавливают посредством изменения тока возбуждени! низшей частоты равенство по амплитуде. сигналов обеих частот, по крайней мере в одной точке.

Преобразователь для осуществления способа снабжен двумя высокочастотными возбуждающими,обмотками, помещенными на боковом стержне сердечника и включенными последовательно согласно.

На фиг. l приведено схематическое изображение Ш-образного индуктивного преобразователя, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - электричео кая схема преобразовать!ля; на фиг. 3блок-схема дефектоскопа с индуктивным преобразователем на входе.

Ш-образный индуктивный преобразователь (фиг.1) содержит ферромагнитный сердечник 1, низкочастотную воз0 4. буждающую обмотку 2, расположенную на среднем стержне 3 сердечника. индика торные обмотки 4 и 5, расположенные на боковых стержнях 6 и 7, высокочастот ные возбуждающие обмотки 8 и 9, также.расположенные на стержнях 6 и 7.

Обмотки 8 и 9 (фиг. 2) преобразователя lO соединены последовательно и подключены к генератору ll высокой частоты, Обмотка 2 подключена к генератору l2 низкой частоты. Индикаторные обмотки 4 и 5 и резистор 1.3 образуют мостовую схему. Со средних точек балансировочных резисторов 1 4 и l5, включенных параллельно измерительной диагонали мостовой схемы, образованной обмотками 4 и 5 и резистором l3, снимают .соответственно сигнал низкой частоты и сигнал высокой частоты. Преобразователь lO (фиг. 3) соединен с гене раторами ll и 12, и через резисторы

l4 и 15 с измерительно-преобразовательными каналами l6 и l7 дефектоскопа, которые соединены с входами, например, схемы 18 вычитания. Выходной сигнал преобразователя l0 считывают по выходному индикатору 19. Преобразователь устанавливают на иэделие, состоящее из обшивки 20 из электропроводящего металла и внутреннего металлического листа 2l, Устройство работает следующим образом.

Генератор ll запитывает обмотки 8 и 9 током высокой частоты, генератор

12-обмотку 2 током низкой частоты. В связи с прохождением тока по указан» ным обмоткам силовые магнитные линии пойдут через стержни сердечнйка L u обшивку 20, и лист 2l изделия. Изменение потока обмоток 8 и. 9 характеризует дефект в обшивке 20. Изменение потока обмотки 2 характеризует подповерхностный дефект в листе 2l. Изменение потока через обмотки 4 и 5 поступает на измерительную диагональ (балансировочный резистор l3) моста и на входные резисторы l4 и l 5 измери тельных каналов 16 и l7, откуда послв усиления и дефектирования сигналы попа дают на схему 18 выжтания. По paaaocat сигналов, считанной с индикатора 1.9, можно судить о характере и расположении дефекта. Предварительно мостовую схему балансируют с помощью резисто» ра l3 на бездефектном участке изделия, добиваясь отсутствия сигнала на выходе измерительной диагонали (нулевые поха» зания индм . тора 19) . При появлении

5 7897 аефекта, например, в подповерхностном слое листе 2l произойдет разбаланс моста по низкой частоте, т.е. сигнал в

Канале 16 превысит сигнел в канале 3.7, что отметит индикатор l9. 8 случае приближения преобразователя к краю иэделия, низкочастотное поле, как убывающее медленнее, чем высокочастотное, уже эа lO-l5 мм от края изделия покажет наличие ложного подповерхностного 1О дефекта. Для устранения указанного недостатка преобразователь устанавливают на таком расстоянии от края изделия (в обшем случае or любой неоднородности,. не являющейся дефектом), на ко- >5 тором высокочастотное поле отмечает наличие края изделия, возбуждают (фиг.l) эквивалентные контуры 22 и 23 ви: хревых токов изменением .напряжения питания генераторов ll и l2, уравновеши- щ вают в этом положении, нейример, регулировкой чувствительности каналов 16 и 1.7 амплитуды сигналов низкой и вы-, сокой частоты (индикатор l9 должен показывать нуль), после чего производят д контроль изделия обычным методом. Для полной компенсации сигналов от мешаюших факторов необходима абсолютная идентичность высокочастотного и низкочастотного сигналов на выходе каналов

16 и 17 при сканировании преобразователя. Чтобы избежать этого, компенсируют помеху по крайней мере в одном положении преобразователя, а для остальных его положений обеспечивают поляр Э5 ность сигнала от помехи, противоположную полярности сигнала от,дефекта (на выходе схемы вычитания l8). Такого положения можно добиться при ука эанном расположении возбуждающих обмоток 8, 9 и 2 и предварительной установке питающих преобреэователь l0 напряжений. При этом достигается не только резкое уменьшение амплитуды сигнала-помехи, но и изменение ее

45 полярности по сравнению с полярностью сигнала от дефекта, что облегчает селекцию сигналов от дефектов на фоне сигналов-помех. Таким образом, если дефектов нет и преобразователь приближается к краю изделия (либо к другой неоднородности, не являющейся дефектом), в обоих каналах дефектоскопа на входах схемы 3.8 вычитания, появятся сигналы примерно одинаковых амплйтуд, что не приводит к срабатыванию индикатора 19 дефектоскопа. Но если подповерхностный дефект расположен вблизи края изделия, то стюбатывание индикато30 6 ра 19 произойдет, так как сигнал по низкой частоте значительно возрастает благодаря совместного действия края и дефекта и будет превышать сигнал высокочастотного канала.

Положительный эффект изобретения заключается в том, что после предварительной калибровки по краю изделия повышается точность при выявлении подповерхностных дефектов путем исключения сигнала помехи от неоднородности контролируемого изделия.

Формула изобретения

l. Способ многочастотного вихретокового контроля, заключающийся в том, что Ш-образный индуктивный преобразователь устанавливают на контролируемый объект, возбуждают в объекте вихревые токи двух частот, перемешают преобразователь по объекту и . его помошью выделяют сигналы каждой частоты, сравни;вают эти сигналы и по результатам сравнения судят о годности объекта, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности при выявлении подповерхностных дефектов, преобразователь устанавливают на поверхности объекта так, что продольная ось магнитопровода перпендикулярна мешающей контролю неоднородности объекта на расстоянии, определяемом требуемой амплитудой сигнала высшей частоты от этой неоднородности, н перед перемещением преобразователя устанавливают посредством изменения тока возбуждения низшей частоты равенство по амплитуде сигналов обеих частот, по крайней мере в одной точке.

2. Преобразователь для осуществления способа по п. l, содержащий Ш-образный ферромагнитный сердечник, низкочастотную возбуждающую обмотку, расположенную на среднем стержне сердечника и индикаторные обмотки, расположен" ные на боковых стержнях сердечника, отличающийся тем, что он снабжен двумя высокочастотными возбуждающими обмотками, помещенными на боковые стержни сердечника и включен« ными последовательно согласно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Дорофеев А. Л. Электроиндуктивни (индукционная) дефектоскопия. N., Машиностроение, 1967, с. 43-46.

2. Авторское свидетельство СССР

Ъ 3l4l3l, кл. GOl Й 27/82, l969.

7 78973

3. Методы нераэрушающих испытаний.

Под ред. P. Шарпа. М., Мир", 4.972, с. 359-360 (прототип).

0 8

4. Авторское свидетельство СССР

N- 593l34 кл. 603, N 27/86, 1976 (прототип) .

ФЕЯ

ВНИИПИ Заказ 9024/37 Тираж 10 Х9 Подписное

В °

Филиал ППП 4 Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4