Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття

Розроблена схема вихрострумового дефектоскопу з використанням двох однакових резонансних контурів — одного на основні котушки індуктивності вимірювального вихрострумового перетворювача, а іншого — на основі допоміжної котушки індуктивності. Відрізняється простотою настроювання частоти задаючого гене...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2012
Автор:	Маєвський, С.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України 2012
Назва видання:	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102539
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття / С.М. Маєвський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2012. — № 3. — С. 27-30. — Бібліогр.: 2 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-102539
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1025392016-06-13T03:04:34Z Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття Маєвський, С.М. Научно-технический раздел Розроблена схема вихрострумового дефектоскопу з використанням двох однакових резонансних контурів — одного на основні котушки індуктивності вимірювального вихрострумового перетворювача, а іншого — на основі допоміжної котушки індуктивності. Відрізняється простотою настроювання частоти задаючого генератора та роздільною індикацією за знаком вихідної напруги як поверхневого дефекту матеріалу об’єкта контролю, так і зазору між поверхнею цього матеріалу та вимірювальним перетворювачем. Висока чутливість дефектоскопу до поверхневих дефектів має місце завдяки використанню напівзамкнутого феритового магнітопроводу, що концентрує електромагнітний потік котушки вихрострумового вимірювального перетворювача для збудження в об’єкті контролю вихрових струмів в зоні обмежених розмірів. Circuit of eddy current flaw detector was developed, using two similar resonance circuits - one based on induction coil of measuring eddy current converter, and the other - based on an additional inductance coil. It features the simplicity of setting up the driving generator frequency and separate indication by output voltage sign of both the surface defect of examined object material and the clearance between this material surface and measuring converter. High sensitivity of flaw detector to surface defects is due to application of half-closed ferritic magnet core, which concentrates the electromagnetic flux of the coil of eddy current measuring converter to excite eddy currents in the examined object in a zone of limited dimensions. 2012 Article Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття / С.М. Маєвський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2012. — № 3. — С. 27-30. — Бібліогр.: 2 назв. — укр. 0235-3474 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102539 534.86 uk Техническая диагностика и неразрушающий контроль Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Маєвський, С.М. Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття Техническая диагностика и неразрушающий контроль
description	Розроблена схема вихрострумового дефектоскопу з використанням двох однакових резонансних контурів — одного на основні котушки індуктивності вимірювального вихрострумового перетворювача, а іншого — на основі допоміжної котушки індуктивності. Відрізняється простотою настроювання частоти задаючого генератора та роздільною індикацією за знаком вихідної напруги як поверхневого дефекту матеріалу об’єкта контролю, так і зазору між поверхнею цього матеріалу та вимірювальним перетворювачем. Висока чутливість дефектоскопу до поверхневих дефектів має місце завдяки використанню напівзамкнутого феритового магнітопроводу, що концентрує електромагнітний потік котушки вихрострумового вимірювального перетворювача для збудження в об’єкті контролю вихрових струмів в зоні обмежених розмірів.
format	Article
author	Маєвський, С.М.
author_facet	Маєвський, С.М.
author_sort	Маєвський, С.М.
title	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
title_short	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
title_full	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
title_fullStr	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
title_full_unstemmed	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
title_sort	роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття
publisher	Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
publishDate	2012
topic_facet	Научно-технический раздел
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/102539
citation_txt	Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття / С.М. Маєвський // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2012. — № 3. — С. 27-30. — Бібліогр.: 2 назв. — укр.
series	Техническая диагностика и неразрушающий контроль
work_keys_str_mv	AT maêvsʹkijsm rozdílʹnijvihrostrumovijkontrolʹdefektívítovŝinifarbovogopokrittâ
first_indexed	2025-07-07T12:28:20Z
last_indexed	2025-07-07T12:28:20Z
_version_	1836991173360615424
fulltext	УДК 534.86 РОЗДІЛЬНИЙ ВИХРОСТРУМОВИЙ КОНТРОЛЬ ДЕФЕКТІВ І ТОВЩИНИ ФАРБОВОГО ПОКРИТТЯ С. М. МАЄВСЬКИЙ, д-р техн. наук (Нац. техн. ун-т України «Київський політехнічний інститут») Розроблена схема вихрострумового дефектоскопу з використанням двох однакових резонансних контурів — одного на основні котушки індуктивності вимірювального вихрострумового перетворювача, а іншого — на основі до- поміжної котушки індуктивності. Відрізняється простотою настроювання частоти задаючого генератора та роздільною індикацією за знаком вихідної напруги як поверхневого дефекту матеріалу об’єкта контролю, так і зазору між поверхнею цього матеріалу та вимірювальним перетворювачем. Висока чутливість дефектоскопу до поверхневих дефектів має місце завдяки використанню напівзамкнутого феритового магнітопроводу, що концентрує електромагнітний потік котушки вихрострумового вимірювального перетворювача для збудження в об’єкті кон- тролю вихрових струмів в зоні обмежених розмірів. Circuit of eddy current flaw detector was developed, using two similar resonance circuits - one based on induction coil of measuring eddy current converter, and the other - based on an additional inductance coil. It features the simplicity of setting up the driving generator frequency and separate indication by output voltage sign of both the surface defect of examined object material and the clearance between this material surface and measuring converter. High sensitivity of flaw detector to surface defects is due to application of half-closed ferritic magnet core, which concentrates the electromagnetic flux of the coil of eddy current measuring converter to excite eddy currents in the examined object in a zone of limited dimensions. Для контролю виробів з алюмінію і його сплавів, а також виробів з титану широко застосовується вихрострумовый контроль, особливо у сучасній авіаційній техніці для виявлення небезпечних поверхневих дефектів тонких дюралевих листів, що використовуються як обшивка фюзеляжу та площин крил літака, елементів конструкції літаків з титану. Основною проблемою реалізації подібного контролю є те, що вплив дефекту на зміну вихідної напруги вихрострумового перетворюва- ча (ВСП) збігає за знаком зміни напруги внаслідок існування навіть невеликого прозіру між котуш- кою перетворювача і поверхнею об’єкта контро- лю. До того ж такий прозір завжди існує, адже поверхня фюзеляжу і крил вкривається неп- ровідною фарбою і товщину цього покриття теж доцільно контролювати. Відома розробка фірми «Інститут доктора Фьостера» (ФРН) [1] вихрострумового дефек- тоскопу з включенням ВСП до складу резонан- сного контуру двохконтурного генератора з час- тотою f > 1 мГц, що дозволяє відповідним вибо- ром частоти генерації розділити знак зміни вихідної напруги генератора для випадку впливу дефекту чи прозіру. Певним недоліком такої ге- нераторної схеми включення ВСП є складність настроювання частоти генератора та можливість зриву генерації внаслідок впливу параметрів ма- теріалу об’єкта контролю, наприклад, градієнтів його провідності. В даній роботі наведені результати розробки високочутливого ВСП та схеми вихрострумового дефектоскопу, в якому також досягнуто розділен- ня за знаком вихідної напруги при індикації де- фекта (поверхневої тріщини) та зміні величини прозіру. Зрозуміло, що чутливість ВСП до дефектів мінімального розміру досягається за рахунок змен- шення об’єму зони існування вихрових струмів у середовищі матеріалу об’єкта контролю, що мож- ливо при використанні таких же обмежених за розмірами котушок індуктивності ВСП. В свою чер- гу низьке значення індуктивного опору перетворю- вача для отримання необхідної чутливості вимагає підвищення частоти струму для їх живлення. Розроблений ВСП (рис. 1) складається з двох- шарової котушки індуктивності з внутрішнім діаметром 1 мм та такою ж довжиною, яка розміщується на центральному осерді майже зам- кнутого феритового магнітопроводу таким чином, щоб поле розсіювання цієї котушки повністю ви- користовувалось для взаємодії з провідним сере- довищем об’єкта контролю, відтворюючи в ньому вихрові струми. Діаметр мідного дроту котушки індуктивності становить 0,086 мм, число витків 18. При цьому індуктивність котушки становить 34 мкГн, що дозволяє на частоті струму у ко- тушці ВСП біля 1 мГц виявляти в дюралевих лис- тах поверхневі дефекти (тріщини) довжиною 0,5 мм, глибиною 0,1 мм та розкривом від 1 мкм. З метою усунення залежності результату кон- тролю від кута нахилу вісі перетворювача  відносно нормалі до поверхні об’єкта контролю у межах 30° центральна частина фериту (осердя) зроблена видовженою приблизно на 11,2 мм. Як показують реальні заміри при такому видов- женні центрального стрижня фериту індук- тивність котушки перетворювача практично не за- © С. М. Маєвський, 2012 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2012 27 лежить від кута нахилу його вісі у зазначених ку- тових межах (рис. 1, б). Наведемо реальні результати дослідження такого ВСП при його роботі у складі високочастотного (1 мГц) вихрострумового дефектоскопу. Індук- тивність перетворювача становить 3,806 мкГн. При встановленні перетворювача на поверхню виробу з дюралюмінію марки А1 його індуктивність зменшується за рахунок взаємодії поля котушки з полем вихрових струмів і становить 3,555 мкГн. Проходження перетворювачем дефекту (тріщини) з зазначеними вище розмірами приводить до зрос- тання індуктивності на 0,043 мкГн, тобто на 1,2 %. Встановлення ВСП на поверхню стального зразка (Ст3) приводить до зростання індуктив- ності перетворювача до 3,925 мкГн. Зміна індук- тивності в напрямку зростання від наявності тріщини з аналогічними розмірами становить 0,122 мкГн, тобто індуктивність зростає на 3 %. Наведені дані свідчать про те, якими невели- кими приростами параметрів перетворювача не- обхідно оперувати, щоб виявляти і класифікувати дефекти. Такого ж рівня зміни індуктивності та опору котушки перетворювача мають місце і при зміні величини зазору між перетворювачем і по- верхнею об’єкта контролю, наприклад, при зміні товщини фарбового покриття та локальних градієнтах провідності, що особливо часто спос- терігається при контролі стальних силових конс- трукцій, які зазнали утоми металу (мікроструктур- них деградацій на кристалічному рівні). Для максимального спрощення настроювання на необхідне значення робочої частоти, при якій має місце розділення за знаком приросту напруги на ВСП під впливом на неї поверхневого дефекту (тріщини) або зміни величини зазору між перет- ворювачем і поверхнею об’єкта контролю крім ко- тушки індуктивності згаданого вище перетворю- вача використано таку ж додаткову котушку індуктивності (ДКІ), що не взаємодіє своїм елек- тромагнітним полем з провідним середовищем. При цьому котушка ВСП і додаткова котушка включені до складу однакових за добротністю па- ралельних резонансних контурів з підключенням до кожного з них напруги генератора. Функціональна схема подібної системи вих- рострумового контролю представлена на рис. 2, де котушка індуктивності ВСП і допоміжна ко- тушка індуктивності представлені їх схемами заміщення — послідовним включенням однако- вих індуктивностей L та їх активних опорів r. На рис. 3, а наведена векторна діаграма напруг ВСП з урахуванням внесеної до котушки індуктивності ВСП реактивної та активної напруг за рахунок взаємної індуктивності витків котушки ВСП з віртуальними витками вихрових струмів у сере- довищі об’єкта контролю. Амплітудно-частотні характеристики (АЧХ) чотирьохполюсників на основі резонансних кон- турів представлені на рис. 3, б. Крива 1 відповідає частотній характеристиці чотирьохполюсника на основі допоміжної котушки індуктивності, крива 2 — частотній характеристиці чотирьохполюсни- ка на основі ВСП, котушка індуктивності якого взаємодіє своїм електромагнітним полем з ма- теріалом об’єкта контролю, що супроводжується зменшенням її індуктивного та підвищенням ак- тивного опорів за рахунок відповідних опорів вне- сених полем індуктивності вихрових струмів в провідному матеріалі об’єкта. Значення робочої частоти задаючого генерато- ра Г (рис. 2) роб задаємо, виходячи з рівноваги вихідних напруг на контурі ВСП та на контурі допоміжної котушки індуктивності. На частотній вісі робочій частоті відповідає точка перетину АЧХ контуру ДКІ (крива 1 на рис. 3, б) та АЧХ контуру ВСП (крива 2). Робоча частота роб по- Рис. 1. Схематичне зображення ВСП (а) та залежність індук- тивності ВСП від кута нахилу його вісі відносно нормалі до поверхні об’єкта контролю (б) 28 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2012 винна бути меншою за резонансну частоту кон- туру допоміжної котушки індуктивності. Згідно векторній діаграмі напруг (рис. 3, а) на активному і реактивному опорах ВСП при конт- ролі діамагнітного матеріалу (алюміній та його сплави, титан) вплив поверхневого дефекту (тріщини) пояснюється вектором зміни напруги на котушці ВСП Pd, а впливу зазору між перет- ворювачем і поверхнею об’єкта контролю відпо- відає вектор зміни напруги Pпр. З експерименталь- них досліджень відомо, що згадані фактори впли- ву на зміну напруги на котушці ВСП відрізня- ються величиною зменшення індуктивного та, го- ловне, активного опорів, що вносяться до котушки індуктивності ВСП електромагнітним полем вих- рових струмів у матеріалі об’єкта контролю. Вплив зазору (рис. 3, а) приводить до приб- лизно пропорційного зменшення внесених індук- тивного і активного опорів, тоді як у випадку впливу поверхневого дефекту матеріалу об’єкта контролю перетворювача (тріщини) відповідно зменшується індуктивний внесений опір, але практично не зменшується активний внесений опір. Це приводить до того, що при приблизно однакових впливах дефекту і зазору АЧХ контуру робочого ВСП відрізняються добротністю Q  1  rLk  C [2]. Таким чином, добротність контуру на основі котушки ВСП у випадку зростання прозіру (АЧХ- 4, рис. 3, б) має бути більшою за добротність цього ж контуру при взаємодії поля перетворювача з ма- теріалом об’єкта контролю у випадку присутності дефекту (тріщини). Існування різної добротності резонансного контуру ВСП при наявності дефекту чи зазору приводить до різного знаку приросту напруги на цьому контурі відносно значення U0 на робочій частоті роб (рис. 3, б). Поява дефекту приводить до зростання вихідної напруги контуру ВСП на величину Ud, а відповідне зростання за- зору, наприклад, за рахунок більшої товщини фар- би, викликає зменшення вказаної напруги на ве- личину Uпр. Рис. 2. Функціональна схема вихрострумової системи контролю: (Г — генератор; Тр — трансформатор; ВСП — вихростру- мовий перетворювач; ДКІ — додаткова котушка індктивності; П1, П2 — повторювачі; Д1, Д2 — детектори (випрямлячі); Ф1, Ф2 — фільтри нижніх частот; ДП — диференційний підсилювач; І — індикатор дефекту; АЦП — аналого-цифровий перет- ворювач; МП — мікропроцесор; ЦТ — цифрове табло Рис. 3. Роздільний вплив дефекту контрольованого матеріалу (алюміній) та зазору між ВСП і об’єктом контролю: а — векторна діаграма струмів і напруг на елементах ВСП; б — амплітудно-частотні характеристики чотирьохполюсників на основі резонансних контурів ВСП і ДКІ ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2012 29 Одночасна присутність дефекту і збільшеного зазору у зоні дії електромагнітного поля ВСП не виключає індикацію дефекту. Безумовно її чут- ливість зменшується у залежності від величини за- зору. Як показали експериментальні дослідження, що виконувалися з перетворювачами (див. рис. 1) на частоті струму у котушці 12 мГц, дефекти у вигляді тріщин з глибиною до 0,2 мм та дов- жиною до 1 мм однозначно фіксуються навіть при існуванні зазору до 0,5 мм. Підвищення чутливості вихрострумового де- фектоскопу виконуємо за допомогою дифе- ренційного підсилювача ДП (див. рис. 2). Попе- редньо напруги контурів з ВСП і допоміжною ко- тушкою випрямляємо детекторами Д1, Д2 з фільтрами нижніх частот Ф1, Ф2 на їх виходах. Для виключення шунтування резонансних кон- турів на їх виходах встановлені повторювачі П1, П2 на польових транзисторах. Вихідний сигнал диференційного підсилювача подається на індикатор, який в залежності від знаку напруги фіксує наявність дефекту матеріалу або зростання зазору. Для визначення величини дефек- ту чи зазору вказана напруга вимірюється, перет- ворюється у цифровий код за допомогою АЦП та реєструється на цифровому табло ЦТ. Висновки Розроблена схема вихрострумового дефектоскопу з використанням двох однакових резонансних кон- турів — одного на основі котушки індуктивності вимірювального ВСП, а іншого на основі до- поміжної котушки індуктивності, відрізняється простотою настроювання частоти задаючого ге- нератора та роздільною індикацією за знаком вихідної напруги як поверхневого дефекту ма- теріалу об’єкта контролю, так і зазору між по- верхнею цього матеріалу та вимірювальним пе- ретворювачем. Висока чутливість дефектоскопу до поверхневих дефектів має місце завдяки ви- користанню напівзамкнутого феритового магніто- проводу, що концентрує електромагнітний потік котушки вихрострумового вимірювального перет- ворювача для збудження в об’єкті контролю вих- рових струмів в зоні обмежених розмірів. Конструкція феритового осердя ВСП розроб- лена з певним видовженням центрального стриж- ня, що дозволило виключити залежність резуль- татів контролю від нахилу вісі котушки перетво- рювача в межах 30° відносно нормалі до повер- хні об’єкта контролю. Приведены результаты разработки вихрето- кового высокочастотного (1 МГц) преобразова- теля и дефектоскопа на его основе, позволяющего раздельно в соответствии со знаком отклонения выходного напряжения контролировать наличие поверхностных трещин и зазора (толщины крас- ки). Для раздельного контроля кроме катушки вих- ретокового преобразователя использована допол- нительная аналогичная индуктивность, которая, как и вихретоковый преобразователь, включена в состав параллельного резонансного контура. Частота задающего генератора выбирается из условия равенства напряжений на резонансных кон- турах при установке вихретокового преобразова- теля в рабочее положение на поверхности безде- фектного участка объекта контроля. В этом слу- чае наличию дефекта или изменению зазора будет соответствовать различный знак отклонения раз- ностного напряжения на резонансных контурах. Катушка измерительного вихретокового преоб- разователя помещена в ферритовый полуброневой сердечник со специально удлиненным центральным стержнем, что обеспечивает независимость ре- зультатов контроля от углового (30°) положения преобразователя при выполнении контроля. 1. Герасимов В. Г., Покровский А. Д., Сухоруков В. В. Элек- тромагнитный контроль / Под ред. В. В. Сухорукова. — М.: Высш. шк., 1992.—380 с. 2. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы. Ч. 1. — М.: Изд-во, 1967.— 320 с. Надійшла до редакції 10.02.2012 30 ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ, №3,2012

Роздільний вихрострумовий контроль дефектів і товщини фарбового покриття

Репозитарії

Схожі ресурси