вихретоковый дефектоскоп для контроля длинномерных проводящих изделий

Формула изобретения

Вихретоковый дефектоскоп для контроля длинномерных проводящих изделий, содержащий последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый дифференциальный преобразователь (ВТП) проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, предварительный усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, регулируемый усилитель низкой частоты, пороговое устройство, блок управления сортировкой, а также фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид; при этом генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора - через фазовращатель, отличающийся тем, что дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток, смещенной по оси ВТП на заданное расстояние l, аналого-цифровым преобразователем (АЦП), с помощью которого производится измерение выходных сигналов, программно-управляемым микропроцессором, вторым измерительным каналом, состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС, усилителя высокой частоты, амплитудно-фазового детектора, фильтра нижних частот, предварительного усилителя низкой частоты, фильтра верхних частот, регулируемого усилителя низкой частоты, фазовращателя, включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора, при этом микропроцессор связан по адресным шинам и шинам данных с генератором, двумя фазовращателями, двумя фильтрами верхних частот, двумя регулируемыми усилителями низкой частоты, АЦП, пороговым устройством и блоком управления сортировкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) длинномерных доводящих изделий, например труб и проката. Известен вихретоковый дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные задающий генератор, усилитель мощности, дифференциальный проходной вихретоковый преобразователь, усилитель и амплитудно-фазовый детектор, соединенные с выходом усилителя амплитудный детектор, индикатор, а также фазовращатель, включенный между выходом задающего генератора и вторым входом амплитудно-фазового детектора; источник постоянного тока, регулирующее устройство и электромагнит [1]. Недостатком такого дефектоскопа является сильное влияние шумов от неоднородностей магнитных свойств контролируемого изделия, что существенно понижает помехозащищенность прибора.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является дефектоскоп, содержащий последовательно соединенные генератор переменного тока, вихретоковый дифференциальный преобразователь проходного типа, компенсатор начальной ЭДС, усилитель высокой частоты, амплитудно-фазовый детектор, фильтр нижних частот, предварительный усилитель низкой частоты, фильтр верхних частот, регулируемый усилитель низкой частоты, пороговое устройство, блок управления сортировкой, а также фазовращатель, источник постоянного тока и соленоид; при этом генератор связан со вторым входом компенсатора напрямую, а со вторым входом амплитудно-фазового детектора через фазовращатель [2]. Недостатком такого дефектоскопа является слабая защищенность от помех, близких по спектру к сигналам от дефектов. Целью предлагаемого изобретения является повышение помехозащищенности дефектоскопа за счет отстройки от импульсных помех, возникающих при соударении трубы с роликами транспортного рольганга.

Эта цель достигается за счет того, что дефектоскоп дополнительно снабжен второй дифференциальной парой измерительных обмоток, смещеной по оси преобразователя на заданное расстояния аналого-цифровым преобразователем (АЦП), программно-управляемым микропроцессором, вторым измерительным каналом, состоящим из последовательно соединенных компенсатора начальной ЭДС, усилителя высокой частоты, амплитудно-фазового детектора, фильтра нижних частот, предварительного усилителя низкой частоты, фильтра верхних частот, регулируемого усилителя низкой частоты, фазовращателя, включенного между вторым выходом генератора и вторым входом дополнительного амплитудно-фазового детектора; при этом микропроцессор связан по адресным шинам и шинам данных с генератором, двумя фазовращателями, двумя регулируемыми усилителями низкой частоты, двумя фильтрами верхних частот, АЦП, пороговым устройством и блоком управления сортировкой.

На чертеже представлена структурная схема дефектоскопа.

Дефектоскоп состоит из вихретокового преобразователя 1, содержащего возбуждающую обмотку 2, две дифференциальные пары измерительных обмоток 3 и 4, генератора переменного тока 5, двух компенсаторов начальной ЭДС 6 и 7, фазовращателей 8 и 11, усилителей высокой частоты 9 и 10, ампитудно-фазовых детекторов 12 и 13, фильтров нижних частот 14 и 15, предварительных усилителей низкой частоты 16 и 17, фильтров верхних частот 18 и 19, регулируемых усилителей низкой частоты 20 и 21, порогового устройства 22, источника постоянного тока 23, программно-управляемого микропроцессора 24, блока управления сортировкой 25, соленоида 26.

Дефектоскоп работает следующим образом. Контролируемая труба перемещается по роликам транспортного рольганга и проходит внутри проходного преобразователя. С помощью генератора переменного тока 5 и возбуждающей обмотки 2 преобразователя в контролируемой трубе возбуждаются вихревые токи. При появлении в зоне преобразователя дефекта типа нарушения сплошности металла (трещины, волосовины, раковины, плены, непровары сварного шва и др.) происходит перераспределение вихревого тока, магнитное поле которого наводит в измерительной обмотке электрический сигнал, который усиливается, обрабатывается по фазе, фильтруется и регистрируется в измерительном канале дефектоскопа. По результатам анализа этих сигналов трубы сортируются на «годные» (при U_д<U_з.п) и брак (U_д U_з.п), где U_д - сигнал от дефекта, U_з.п - заданный пороговый уровень сигналов от опасных дефектов. В процессе контроля часто происходит соударение переднего конца трубы о ролики транспортного рольганга (из-за кривизны концевых участков, износа роликов, их несоосного размещения и др. причин). Возникающую при этом импульсную помеху подавить за счет частотной фильтрации, чаще всего, не удается, так как, во-первых, помеха имеет широкий частотный спектр, и значительная часть спектра совпадает со спектром сигналов от дефектов; и во-вторых, амплитуда таких помех значительно превышает амплитуду сигнала от дефектов.

В данном дефектоскопе осуществляется разделение сигналов от дефекта и помехи за счет их временного несовпадения. Сигналы от помехи возникают одновременно в двух измерительных каналах - основном: в составе компенсатора 6, усилителя 9, амплитудно-фазового детектора 12 с фазовращателем 8; фильтра нижних частот 14, предварительного усилителя 16, фильтра верхних частот 18, регулируемого усилителя 20; и дополнительном, с соответствующими аналогичными блоками 7, 10, 11, 13, 15, 17, 19.

Сигналы же от дефекта возникают сначала в измерительной обмотке 3, а следовательно и на выходе основного канала, а затем через время - смещение обмоток; V - скорость перемещения трубы) - в измерительной обмотке 4 и на выходе дополнительного канала.

Алгоритм временного разделения сигналов легко реализуют программно с помощью микропроцессора 24.

Измерение выходных сигналов U производится с помощью АЦП. Если U_сигн <U_з.п, его значение сбрасывается и в ОЗУ не заносится. На первом этапе измеряется сигнал основного канала. Если U _сигн>U_з.п, значение U₁ основного канала заносится в ОЗУ. Затем через t₁ 5 мкс измеряется сигнал дополнительного канала. Если U ₂>U_з.п, его значение также заносится в ОЗУ. При наличии двух сигналов оба значения сбрасываются (признак помехи). Если через время t₁ сигнал на выходе дополнительного канала не фиксируется, повторяют измерение сигнала U₂ через время . Его появление является признаком дефекта. Значение U ₂ заносится в ОЗУ, и по этому признаку блок управления сортировкой отбраковывает трубу в карман брака. С помощью описанного алгоритма удается отстраиваться от импульсной помехи при значениях ее амплитуды, в несколько раз превышающих амплитуду сигнала от дефекта.

Источники информации

1. Авт. свид. № 172539, кл. G 01 N 27/86, 1964.

2. Полевода А.А., Федосенко И.Ю. «О вихретоковой дефектоскопии с проходными преобразователями для поточного контроля труб и проката» Заводская лаборатория. Диагностика материалов, 1998, 1, с.35.