Введение к работе
Актуальность проблемы. Важной народнохозяйственной задачей является задача контроля качества изделий различного назначения как в процессе их производства, так н в условиях эксплуатации. Ведущую роль в решении задач подобного вида играют методы неразрушающего контроля, позволяющие выявлять дефекты внутренней структуры материалов и изделий. Заметное место среди применяемых в настоящее время методов неразрушающего контроля принадлежит магнитным методам. Они позволяют проводить диагностику изделий из ферромагнитных материалов на наличие в них дефектов сплошности и находят применение в металлургии, машиностроении, трубопроводном транспорте. Аварии и неисправности, связанные с дефектами внутренней структуры изделий, могут приводить к значительным материальным потерям и жертвам. Поэтому задача разработки и совершенствования средств неразрушающего контроля является в настоящее время очень актуальной.
Несмотря на значительные успехи, достигнутые в создании средств магнитного неразрушающего контроля, используемые в настоящее время приборы н установки обладают существенными недостатками: имеют невысокую точность и производительность контроля, обладают низким уровнем автоматизации, не позволяют определять параметры дефектов.
Дальнейшее совершенствование и развитие магнитного метода связано с разработкой и применением автоматизированных систем неразрушающего контроля, строящихся с применением современных микропроцессорных вычнели-телыгых устройсі'в. Использование средств вычислительной техники в составе подобных систем позволяет добиться повышения качества, надежности и производительности контроля.
_ 2 —
Автоматизированные системы неразрушающего контроля предъявляют повышенные требования к используемым в их составе преобразователям магнитного поля. Они должны обладать высокой чувствительностью, разрешающей способностью, производительностью, динамическим диапазоном. Перечисленным требованиям во многом отвечают активно развиваемые в настоящее время строчные и матричные преобразователи магнитного поля. Их отличает высокая производительность, что особенно важно при контроле крупногабаритных изделий, и возможность получения магнитного рельефа поля рассеяния дефектов за счет перехода от механического к электро-механическому сканированию поверхности объекта контроля.
Цель работы н задачи, решаемые в ней. Целью работы является разработка автоматизированной системы магнитного неразрушающего коїггроля, в основе которой используется многоэлемептный феррозондовый преобразователь магнитного поля с частотно импульсным выходом.
Поставленная цель предполагает необходимость решения ряда задач, к которым относятся:
разработка функциональной схемы автоматизированной системы магнитного неразрушающего контроля;
разработка основных функциональных блоков автоматизированной системы магнитного неразрушающего контроля;
разработка математической модели элемента частотно - импульсного преобразователя магнитного поля;
разработка математической модели магнитной системы преобразователя;
теоретическое исследование свойств системы и основных ее функциональных блоков; '
— з — _. -
экспериментальное исследование характеристик системы и сравнение
теоретических и экспериментальных результатов.
Научная попита полученных автором результатов заключается в том, что:
впервые разработана функциональная схема автоматизированной системы магнитного нсразрушающего контроля с феррозоидовым частотно-импульсным преобразователем ;
разработана математическая модель элемента частотно - импульсного преобразователя магнитного поля ;
разработана математическая модель магнитной системы преобразователя;
проведено теоретическое исследование свойств системы и основных ее функциональных блоков;
Практическая иеіаюсть данной работы заключается в том, что:
разработана автоматизированная система неразрушающего коїгтроля, применяемая для выявления дефектов сплошности материала объекта контроля;
предложены оригинальные конструкции многоэлементных феррозон-довых частотно-импульсных преобразователен магнитного поля, отличающиеся простотой, высокой чувствительностью, значительным динамическим диапазоном, сравшггелыюй простотой сопряжения с ЭВМ;
разработана математическая модель преобразователя и создано программное обеспечение, позволяющее выполнять расчеты основных характеристик преобразователя;
разработано программное обеспечение, позволяющее в реальном масштабе- времени получать аксонометрические изображения полей рассеяния дефектов, создавать каталоги магнитных полей типовых дефектов.
— 4 —
Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты теоретических и экспериментальных исследований, основные положения и выводы работы, разработанные и изготовленные опытные образцы используются:
организацией ИРКУТСКНИИХИММАШ в составе автоматизированного магнитного дефектоскопа на предпрятиях химического машиностроения, что подтверждается актом о внедрении;
в учебном процессе по специальности "Приборы и методы контроля качества и диагностики" в виде лабораторной работы и раздела учебного пособия "Техника магнитной интроскопии" по курсу "Электромагнитные методы контроля", что подтверждается актом о внедрении;
при выполнении научно - исследовательских работ, проводимых на кафедре Электротехники и электроники Обнинского института атомной энергетики.
На защиту выносятся:
-
принципы построения и функционирования автоматизированной системы магнитного неразрушающего контроля;
-
принципы построения и конструкции строчного частотно - импульсного преобразователи магнитного поля;
-
математическая модель феррозондового частотно-импульсного преобразователя магнитого поля н его магнитной системы;
-
результаты исследования условий функционирования преобразователя;
-
результаты исследования чувствительности преобразователя и его основных характеристик;
-
результаты экспериментальных исследований характеристик автоматизированной системы магнитного неразрушающего контроля.
АіШЙ^аідт работы. Основные теоретические и практические результаты работы докладывались и обсуждались на:
XII Всесоюзной научно - технической конференции "Неразрушающне физические методы контроля", Свердловск, 1990г.;
«торой международной конференции "Научно - технические проблемы бечопасности АЭС и подготовка кадров", Обнинск, і 991г.;
региональной научно - технической конференции "Автоматизация исследования, проектирования и испытаний сложных технических систем и проблемы математического моделирования", Калуга, 1991г.;
XI! 1 научно - технической конференции "Неразрушающие физические методы и средства контроля", Санкт-Петербург, 1993г.;
научных семинарах Обнинского института атомной энергетики.
Ііхбл'ії^ини. Но материалам диссертации опубликовано четыре печатных
работы, получено семь авторских свидетельсгв на изобретения.
Объем и структура работы. Диссертационная работа изложена на 185 страницах машинописного текста, содержит 34 рисунка и 5 таблиц. Работа со-стоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 111 наименований, и приложения.