Автор работы: Пользователь скрыл имя, 27 Мая 2014 в 13:12, реферат
Вихретоковый контроль осуществляется по методическим рекомендациям «О порядке проведения вихретокового контроля, технических устройств и сооружений, применяемых и эксплуатируемых на опасных производственных объектах Рд-13-03-2006»
Объект контроля 3
Классификация вихретоковых преобразователей 5
Физические основы вихретокового контроля 10
Выбор первичного преобразователя 18
Определение способа выделения информации 18
Список литературы 22
Сигналы накладных ВТП от дефектов, как и сигналы проходных ВТП, зависят от геометрических параметров дефекта и его ориентации относительно ВТП, значения обобщенного параметра контроля , параметров ВТП, тока возбуждения (для ферромагнитных материалов). Кроме того, на сигналы накладных ВТП от дефектов влияют форма и кривизна поверхности объекта в зоне контроля, а также в сильной степени расстояние (зазор) между ВТП и ОК.
Годографы приращений напряжения накладного ВТП, расположенного над неферромагнитным полупространством, от глубины h* узких длинных дефектов, а также от глубины залегания дефектов при и относительном зазоре приведены на рис.10. Для накладного ВТП зазор, глубина дефекта и глубина его залегания нормированы по эквивалентному диаметру преобразователя DЭK.
Рис.10. Годографы
от глубины узких длинных дефектов
в проводящем полупространстве.
На рис.11 показаны графики зависимости и , из которых видно, что максимальные приращения напряжения от поверхностных дефектов получаются при .
Рис.11. Графики зависимости сигналов накладного ВТП, обусловленных дефектами:
а- от обобщенного параметра
.
При использовании в дефектоскопах накладных ВТП для уменьшения влияния зазора очень часто применяют амплитудно-фазовый способ выделения информации. В связи с этим представляет интерес зависимость проекции приращения напряжения на направление вектора опорного напряжения, перпендикулярное линии влияния зазора. На рис.12 представлены графики зависимости и . Графики на рис.12б показывают, что у дефектоскопов с амплитудно-фазовым способом подавления влияния изменения зазора чувствительность к подповерхностным дефектам убывает медленно при увеличении глубины залегания и может быть даже выше чувствительности к поверхностным дефектам. Так, при кривая имеет резко выраженный максимум, а при чувствительность накладного ВТП к дефектам существенно не изменяется при изменении от 0 до 0,3.
Рис.12. Графики зависимости проекции векторов напряжений, обусловленных поверхностными (а) и подповерхностными (б) дефектами, на направление, перпендикулярное линии влияния изменения зазора
По зависимости приращения напряжения накладного ВТП от длины дефекта (рис. 13) видно, что сигналы от дефекта возрастают при увеличении длины дефекта .
Рис.13. Зависимость
Зависимости, приведенные на рис.10-13, показывают, что чувствительность накладного ВТП к дефектам определяется размерами дефектов, отнесенными к эквивалентному диаметру преобразователя. Отсюда следует вывод, что для обнаружения мелких дефектов необходимо уменьшать диаметр ВТП. В этом состоит одно из важнейших преимуществ накладного ВТП по сравнению с проходным.
При контроле, например, круглых латунных ( = 18 МСм/м) прутков диаметром D=20 мм с помощью проходного ВТП с диаметром измерительной катушки DИ = 25 мм, т.е. при коэффициенте заполнения = 0,64 следует прежде всего определить тип подлежащих обнаружению наиболее характерных дефектов. Пусть в качестве примера это будут узкие поверхностные дефекты, например, глубиной h = 2 мм и длиной l = 7,5 мм. Тогда оптимальным значением обобщенного параметра контроля будет х2 = 10, чему соответствует частота тока возбуждения ВТП Гц.
Для начального напряжения U = 1 В, для h* = h/D = 0,1 и х2 = 10 найдем относительное приращение напряжения измерительной обмотки . Абсолютное значение этого приращения составит
Учитывая ограниченную длину дефекта ( ),найдем поправку . Тогда
В случае использования для контроля накладного ВТП с эквивалентным диаметром 3 мм относительная длина дефекта составит , а относительная глубина h* = h/Dэк= 0,66. Тогда оптимальное значение обобщенного параметра составит . Для того же начального напряжения U0 = 1 В при зазоре, равном 1 мм, т.е. , получим В. Видно, что сигнал от рассматриваемого дефекта при использовании накладного ВТП в 6 раз больше, чем при использовании проходного, т.е. с точки зрения величины сигнала от дефекта накладной преобразователь имеет несравнимые преимущества перед проходным.
Выбор первичного преобразователя
Рис.14. Конструкции накладных ВТП: а-с жестким креплением катушек; б- с подпружиненной оправкой; 1- обмотки, 2- ферритовый сердечник, 3- керамическая втулка, 4- корпус, 5- оправка, 6- пермаллоевый экран, 7- пружина, 8- каркас катушки, 9- кабель, 10- крышка, 11- резиновая втулка.
Для нашего случая подходят накладные трансформаторные ВТП, т.к. они имеют более высокую чувствительность к локальным дефектам и меньшую зависимость от внешних условий (температура, влажность). Наличие ферритового сердечника позволяет уменьшить зону чувствительности ВТП, что влияет на увеличение разрешающей способности дефектоскопа. Подпружиненная оправка уменьшает влияние изменения зазора между ВТП и поверхностью ОК на результаты контроля.
Определение способа выделения информации
Выбираем двухпараметровый амплитудно-фазовый способ (способ проекции). Проекция вектора приращения напряжения ВТП на направление нормали NN' к линии влиянии рп в точке А (рис.15) мало зависит от изменений подавляемого мешающего фактора рп. Отношение проекций приращений напряжения, обусловленных изменением контролируемого и подавляемых факторов : Пк / Пп >> 1, так как >> . Такой способ ослабления влияния мешающего фактора называют способом проекции или амплитудно-фазовым способом двухпараметрового контроля. Его целесообразно применять в тех случаях, когда линии влияния рк и рп на комплексной плоскости UBH представляют собой почти параллельные прямые, а угол а между ними немного отличается от прямого. Обычно этот способ используют при изменениях параметров рк и рп в малых пределах. Это объясняется тем, что реальные годографы UBH(рк) и и UBH(рп) не являются прямыми, из-за чего возникает погрешность контроля, которая возрастает с увеличением и . Поэтому режим контроля при амплитудно-фазовым способе выбирают таким, чтобы участки годографов при заданных диапазонах изменения рк и рп были, по возможности, прямолинейными.
Рис. 15. Векторная диаграмма амплитудно-фазового способа выделения информации
При реализации этого способа начальную рабочую точку К обычно совмещают с точкой А, соответствующей номинальным значениям рк ном и рп ном. В этом случае выходное напряжение ВТП с учетом компенсирующего напряжения близко к нулю при номинальных параметрах ОК. Этот способ находит наиболее широкое применение в вихретоковых приборах.
Обобщенные параметры контроля х (для проходного ВТП) и (для накладного ВТП) следует выбирать так, чтобы угол между линиями влияния параметров рк и рп составлял несколько десятков градусов и чтобы обеспечивалась достаточная чувствительность к контролируемому параметру рк.
Структурные схемы приборов, основанных на использовании способа проекции (амплитудно-фазового способа), различны (рис. 16). На рис. 16, а представлена структурная схема прибора, в котором применен фазочувствительный детектор. Автогенератор (АГ) синусоидального напряжения обеспечивает ток возбуждения ВТП. Блок ВТП содержит компенсатор, позволяющий совмещать точку компенсации с точкой на годографе, соответствующей номинальным значениям параметров ОК. Сигналы на выходе блока ВТП усиливаются усилителем (У) и поступают на фазочувствительный детектор (ФД). Опорное напряжение на ФД подается от автогенератора через фазорегулятор (ФР). К выходу ФД подключен индикатор (И).
Рис.16. Структурные схемы приборов, основанных на амплитудно-фазовом способе
выделения информации:
а - с фазочувствительным детектором; б - с ЭЛТ в режиме «синусоида»; в - с ЭЛТ в режиме «точка»
Если в качестве фазочувствительного устройства используется электроннолучевая трубка (ЭЛТ), то в зависимости от способа индикации применяют две схемы приборов. На рис. 16, б приведена структурная схема с временной разверткой на экране - способ «синусоида». На вертикальные пластины ЭЛТ подается усиленное выходное напряжение блока ВТП, а на горизонтальные - пилообразное напряжение развертки с генератора линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), синхронизируемого напряжением автогенератора, поступающим на ЭЛТ через ФР. На экране ЭЛТ возникает периодическая кривая, фаза которой плавно изменяется с помощью ФР. Это позволяет фиксировать мгновенное значение сигнала, а при синусоидальном выходном напряжении UВЫХ ВТП - проекцию UВЫХ на принятое направление. Если при анализе кривой на экране ЭЛТ использовать линейку со щелевой прорезью, то можно фиксировать мгновенное значение напряжения соответствующее проекции вектора на определенное направление. Например, можно фиксировать величину .
На рис. 16, в приведена структурная схема прибора с ЭЛТ и двумя фазочувствительными детекторами (ФД1 и ФД2), в котором реализуется способ «точки». Опорные напряжения на детекторы ФД1 и ФД2 поступают через фазорегулятор ФР1. Фазорегулятор ФР2 сдвигает на 90° фазу опорного напряжения, поступающего на ФД2. Постоянные напряжения на выходе ФД1 и ФД2 пропорциональны проекциям напряжения на выходе блока ВТП на два взаимно-перпендикулярных направления. С помощью ФР1 можно добиться, чтобы под влиянием мешающего фактора светящаяся точка на экране ЭЛТ смещалась по одной из осей, тогда изменение контролируемого параметра может быть определено по смещению этой точки по другой оси. Таким образом, на экране ЭЛТ отображается комплексная плоскость выходных напряжений ВТП.
Настройка вихретоковых приборов, реализующих амплитудно-фазовый способ ослабления влияния меняющих факторов, заключается в том, что с помощью компенсатора устанавливается выходное напряжение при использовании образца с номинальными параметрами ОК. Затем посредством фазорегулятора по образцам с различными значениями рп и рк выбирается нужное направление проекций - нормаль к годографам . Калибровка (установка нужного коэффициента усиления усилителя) выполняется по образцам с различными значениями рк и рп.
Наиболее простая схема вихретокового прибора, реализующая амплитудно-фазовый способ, представлена на рис. 16, а. Прибор экономичен, поскольку не содержит ЭЛТ. Схема прибора рис. 16, в наиболее сложная. В приборе, выполненном по схеме рис. 16, б, контроль осуществляется по гармоникам выходного напряжения ВТП, т.е. путем анализа несинусоидального напряжения при контроле ферромагнитных объектов. С помощью прибора, представленного на рис. 16, в, получают информацию, необходимую для автоматической сортировки. Такие схемы используются в автоматических установках для контроля мелких деталей. Преимущество прибора, построенного по схеме на рис. 16, в, перед другими типами приборов, реализующих амплитудно-фазовый способ (схемы рис. 16, а, б), состоит в том, что он может работать в режиме изменяющейся частоты автогенератора, с которого в данном случае снимают два синусоидальные напряжения, сдвинутые по фазе на и подаваемые на фазовые детекторы. Приборы, выполненные по схемам а и б рис. 16, обычно работают лишь на фиксированной частоте автогенератора. Иногда вихретоковые приборы содержат блоки, необходимые для реализации всех трех схем амплитудно-фазового способа, а режим их работы выбирает оператор.
Список литературы