Содержание к диссертации
Введение
1. ГЛАВА 1 Анализ методов и средств ЭМА толщинометрии 10
1.1. Особенности толщинометрии на основе ЭМА преобразования 10
1.2. История исследования ЭМА преобразования и создания толщинометрической аппаратуры на его основе 11
1.3. Механизмы ЭМА преобразования .14
1.4. Конструкции ЭМА преобразователей 17
1.5. Способы измерения временных интервалов, используемые в эхо-импульсной толщинометрии .21
1.6. Способы повышения соотношения сигнал-шум, используемые в эхо-импульсной толщинометрии .24
1.7. Обзор выпускаемых ручных ЭМА толщиномеров .25
1.8. Выводы .33
2. ГЛАВА 2 Теоретические исследования .35
2.1. Выбор конфигурации импульсного электромагнита .35
2.2. Расчет распределения магнитного поля импульсного электромагнита .37
2.3. Определение конфигурации сигнального индуктора .42
2.4. Исследование динамики формирования магнитного поля в ОК .46
2.5. Исследование влияния зазора на конфигурацию и динамику магнитного поля 51
2.6. Выводы 54
3. ГЛАВА 3 Экспериментальная часть .55
3.1. Проверка результатов, полученных в теоретической части 55
3.2. Исследование характеристик шумов Баркгаузена 72
3.3. Исследование соотношений уровней эхо-сигналов для ЭМАП с импульсным подмагничиванием и с магнитной системой на основе постоянных магнитов .74
3.4. Выводы 74
4. ГЛАВА 4 Разработка ЭМА толщиномера с импульсным подмагничиванием .76
4.1. Требования к узлам и блокам толщиномера .76
4.2. Аппаратная реализация 77
4.3. Алгоритмы обработки сигналов .83
4.4. Метрологическое обеспечение 84
4.5. Основные характеристики разработанного толщиномера А1270РМ .84
4.6. Режимы работы толщиномера А1270РМ 85
4.7. Выводы 86
5. Заключение 87
6. Литература
- История исследования ЭМА преобразования и создания толщинометрической аппаратуры на его основе
- Способы измерения временных интервалов, используемые в эхо-импульсной толщинометрии
- Определение конфигурации сигнального индуктора
- Исследование соотношений уровней эхо-сигналов для ЭМАП с импульсным подмагничиванием и с магнитной системой на основе постоянных магнитов
Введение к работе
Актуальность темы
Решение проблемы обеспечения безопасности промышленных объектов неразрывно связано с технической диагностикой (ТД) и неразрушающим контролем (НК), одним из направлений которого является толщинометрия металлоконструкций при наличии одностороннего доступа. Эта задача решается на множестве технических объектов, как при технологическом, так и при эксплуатационном контроле с использованием ультразвуковых (УЗ) толщиномеров ручного контроля.
В настоящее время основным методом УЗ толщинометрии является эхо-
импульсный метод, на основе которого работают практически все УЗ
толщиномеры, как ручного контроля, так и автоматизированные установки.
Необходимым элементом большинства УЗ приборов являются
пьезоэлектрические преобразователи, работающие только при наличии
контактной жидкости, обеспечивающей акустическую связь между
преобразователем и объектом контроля (ОК). И эта особенность УЗ метода во многом ограничивает его применимость, снижает производительность контроля, а так же ухудшает достоверность и воспроизводимость результатов измерений.
С середины 60-х годов началось развитие технологии возбуждения и приема УЗ колебаний позволяющей работать без использования контактной жидкости и основанной на эффекте электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования. В настоящее время несколькими компаниями выпускаются УЗ толщиномеры работающие с ЭМА преобразователями (ЭМАП) и не требующие при контроле применения контактной жидкости.
Отличительной особенностью этих приборов является использование в ЭМА преобразователях мощных постоянных магнитов. Этот фактор усложняет их практическое применение при ручном УЗ контроле, т.к. эффект притяжения преобразователя к ферромагнитым материалам затрудняет процедуры сканирования, приводит к частому повреждению ЭМАПов и выходу их из строя, создает травмоопасность для персонала.
Известно техническое решение, позволяющее исключить из
конструкции ЭМАПа мощные постоянные магниты путём замены их на импульсные электромагниты. Эта технология используется, как правило, для производственного контроля в стационарных установках. Её применение в приборах ручного контроля ограничивалось высокими требованиями по энергопотреблению и сложностью реализации в малогабаритном исполнении.
В настоящее время появление новых конструкционных материалов,
развитие электронной элементной базы и химических источников питания
сформировало предпосылки для реализации технологии импульсного
подмагничивания в малогабаритных ручных ЭМА толщиномерах. Создание и
внедрение подобных приборов позволит устранить вышеперечисленные
недостатки и расширить область применения УЗ ЭМА толщиномеров,
повысив их производительность, достоверность, точность и эффективность.
Поэтому разработка малогабаритного ручного УЗ толщиномера на основе
ЭМА технологии с импульсным подмагничиванием представляет
значительный интерес и является актуальной задачей.
Цель и задачи работы
Целью данной работы является разработка и практическое внедрение УЗ
толщиномера для ручного контроля на основе ЭМАП с импульсным
подмагничиванием, соответствующего по своим метрологическим,
массогабаритным и эксплуатационным характеристикам типовым УЗ толщиномерам, и свободного от основного недостатка УЗ ЭМА толщиномеров – эффекта сильного притяжения к ферромагнитным ОК.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Разработать математическую модель магнитной системы ЭМАП для импульсного режима работы, исследовать поведение поля подмагничивания в импульсном режиме и на этой основе разработать конструкцию системы импульсного подмагничивания.
2. Выполнить экспериментальные исследования с целью подтверждения
корректности разработанной математической модели и определения
особенностей и параметров помеховых сигналов, связанных с импульсным
характером поля подмагничивания.
3. Теоретически и экспериментально оптимизировать режимы работы
ЭМАП с индуктором импульсного подмагничивания и определить
энергетические затраты на создание поля подмагничивания.
4. Разработать систему питания и формирования импульсов тока
подмагничивания с учётом малогабаритного варианта исполнения,
применимого для использования в УЗ толщиномерах ручного контроля.
5. На основе полученных результатов разработать ЭМА толщиномер с
импульсным подмагничиванием и исследовать его основные
эксплуатационные и технические характеристики при контроле изделий из
различных металлов и сплавов.
Научная новизна
-
Теоретически и экспериментально установлено, что при конфигурации магнитной системы в виде разомкнутого броневого сердечника для создания требуемой магнитной индукции величиной не менее 0,6 Тл (такое значение индукции создают наилучшие магнитные системы на постоянных магнитах) на поверхности неферромагнитного ОК в области диаметром 7 мм (акустическая апертура ЭМАП) необходима энергия 0,7 Дж для одного цикла излучения и приёма УЗ эхо-сигналов, длительность которого 320 мкс. Данный факт позволяет сделать вывод о возможности реализации технологии импульсного подмагничивания в ручном УЗ толщиномере, которая при частоте измерений до 20 Гц потребует энергопотребления не более 14 Вт.
-
Из-за нелинейной зависимости магнитной индукции от
напряженности внешнего поля в материале сердечника нарушается принцип
суперпозиции в электромагнитном поле ЭМАП, поэтому при расчете силы
Лоренца для неферромагнитного материала ОК необходимо учитывать
взаимное влияние вихревых токов и подмагничивающего поля.
-
При контроле ферромагнитных материалов возникает дополнительный к известным помеховый фактор - шум Баркгаузена, регистрируемый на выходе сигнального индуктора ЭМАП при изменении поля подмагничивания. Дисперсия шума пропорциональна скорости изменения напряжённости подмагничивающего поля. Основной канал воздействия данного шума на сигнальный индуктор – магнитный. Для устранения влияния данного фактора зондирование и приём эхо-сигналов необходимо выполнять в интервале времени при почти установившемся значении поля подмагничивания, что соответствует задержке порядка 400…600 мкс от момента включения поля подмагничивания.
-
Экспериментально обнаружено, что для ЭМАП с радиальной поляризацией при контроле ферромагнитных материалов амплитуда эхо-сигнала зависит от взаимного направления токов в подмагничивающем и сигнальном индукторах, если возбуждающий сигнал подается в момент, когда еще ток подмагничивания не установился.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Полученные в работе научные результаты легли в основу следующих
разработок, имеющих существенную практическую и прикладную
значимость:
1. На базе предложенной и оптимизированной конструкции
импульсного электромагнита, разработаны два типа УЗ ЭМАПов поперечных
волн – с радиальной и с линейной поляризацией.
2. Разработана система питания импульсного электромагнита для
ручного УЗ ЭМА толщиномера с использование литий-феррум-полимерных
аккумуляторов и сильноточных ключей с малым внутренним сопротивлением,
что обеспечило возможность формирования импульсов тока величиной до
150 А в индукторе подмагничивания.
3. Разработан малогабаритный УЗ ЭМА толщиномер с импульсным
подмагничиванием А1270PM, проведены его испытания и подготовлен
серийный выпуск.
Апробация работы
Основные положения работы были доложены на 7 международных и 2 отечественных научно-технических конференциях по НК и ТД:
-
3-я Международная конференция "Диагностика трубопроводов" (Москва, 21–26 марта 2001 г.)
-
XVI Российская научно-техническая конференция "Неразрушающий контроль и диагностика" (Санкт-Петербург, 9-12 сентября 2002 г.)
-
XXVIII Международное научно-техническое совещание по проблемам прочности двигателей ( 26-28 ноября 2002 г.)
-
3-я Международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». (17 – 18 марта 2004 г.)
-
16th World Conference on Nondestructive Testing. (Montral, Aug. 30 – Sep. 3, 2004)
-
17-я Российская научно-техническая конференция с международным участием «Неразрушающий контроль и диагностика» (Екатеринбург, 5-11 сентября 2005 г.)
-
European Conference on Non-Destructive Testing (Berlin, Sep. 25-29, 2006)
-
7-я Международная выставка и конференция «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности». (Москва, 11 – 13 марта 2008 г.)
-
10th European Conference on Non-Destructive Testing. (Moscow, June 7 – 11, 2010)
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 23 печатные работы: 8 статей в журналах, включая 2 из списка ВАК, 11 докладов на конференциях (в том числе 8 международных), получено 3 патента РФ на изобретения и 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объём диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения,
списка литературы и приложений. Объём составляет 95 страниц, включая 54
иллюстраций и 8 таблиц.
История исследования ЭМА преобразования и создания толщинометрической аппаратуры на его основе
Решение проблемы обеспечения безопасности промышленных объектов неразрывно связано с технической диагностикой и неразрушающим контролем, одним из направлений которого является толщинометрия металлоконструкций при наличии одностороннего доступа. Эта задача решается на множестве технических объектов, как при технологическом, так и при эксплуатационном контроле с использованием ультразвуковых (УЗ) толщиномеров ручного контроля.
В настоящее время основным методом УЗ толщинометрии является эхо-импульсный метод, на основе которого работают практически все УЗ толщиномеры, как ручного контроля, так и автоматизированные установки. Необходимым элементом большинства УЗ приборов являются пьезоэлектрические преобразователи, работающие только при наличии контактной жидкости, обеспечивающей акустическую связь между преобразователем и объектом контроля (ОК). И эта особенность УЗ метода во многом ограничивает его применимость, снижает производительность контроля, а так же ухудшает достоверность и воспроизводимость результатов измерений.
С середины 60-х годов началось развитие технологии возбуждения и приема УЗ колебаний, позволяющей работать без использования контактной жидкости и основанной на эффекте электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования. В настоящее время несколькими компаниями выпускаются УЗ толщиномеры работающие с ЭМА преобразователями (ЭМАП) и не требующие при контроле применения контактной жидкости.
Отличительной особенностью этих приборов является использование в ЭМАПе мощных постоянных магнитов. Этот фактор усложняет их практическое применение при ручном УЗ контроле, т.к. эффект притяжения преобразователя к ферромагнитым материалам затрудняет процедуры сканирования, приводит к частому повреждению ЭМАПов и выходу их из строя, создает травмоопасность для персонала.
Известно техническое решение, позволяющее исключить из конструкции ЭМАПа мощные постоянные магниты путём замены их на импульсные электромагниты. Эта технология используется, как правило, для производственного контроля в стационарных установках. Её применение в приборах ручного контроля ограничивалось высокими требованиями по энергопотреблению и сложностью реализации в малогабаритном исполнении.
В настоящее время появление новых конструкционных материалов, развитие электронной элементной базы и химических источников питания сформировало предпосылки для реализации технологии импульсного подмагничивания в малогабаритных ручных ЭМА толщиномерах. Создание и внедрение подобных приборов позволит устранить вышеперечисленные недостатки и расширить область применения УЗ ЭМА толщиномеров, повысив их производительность, достоверность, точность и эффективность. Поэтому разработка малогабаритного ручного УЗ толщиномера на основе ЭМА технологии с импульсным подмагничиванием представляет значительный интерес и является актуальной задачей.
Цели и задачи работы
Целью данной работы является разработка и практическое внедрение УЗ толщиномера для ручного контроля на основе ЭМАП с импульсным подмагничиванием, соответствующего по своим метрологическим, массогабаритным и эксплуатационным характеристикам типовым УЗ толщиномерам, и свободного от основного недостатка УЗ ЭМА толщиномеров – эффекта сильного притяжения к ферромагнитным ОК.
Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:
1. Разработать математическую модель магнитной системы ЭМАПа для импульсного режима работы, исследовать поведение поля подмагничивания в импульсном режиме и на этой основе разработать конструкцию индуктора импульсного подмагничивания.
2. Выполнить экспериментальные исследования с целью подтверждения корректности разработанной математической модели и определения особенностей и параметров помеховых сигналов, связанных с импульсным характером поля подмагничивания.
3. Теоретически и экспериментально оптимизировать режимы работы ЭМАПа с индуктором импульсного подмагничивания и определить энергетические затраты на создание поля подмагничивания.
4. Разработать систему питания и формирования импульсов тока подмагничивания с учётом малогабаритного варианта исполнения, применимого для использования в УЗ толщиномерах ручного контроля.
5. На основе полученных результатов разработать ЭМА толщиномер с импульсным подмагничиванием и исследовать его основные эксплуатационные и технические характеристики при контроле изделий из различных металлов и сплавов. Методы исследования
При выполнении работы использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Теоретические исследования выполнялись на основе теории электро-магнитного поля, теории радиотехнических цепей и сигналов, метода эквивалентных схем. В экспериментальных исследованиях использовались макетирование и натурный эксперимент.
Способы измерения временных интервалов, используемые в эхо-импульсной толщинометрии
Спиральный индуктор может применяться для ЭМАП продольных волн и сдвиговых волн (радиальная поляризация сдвиговых УЗ волн). В случае использования сдвиговых волн, он имеет недостаток – ослабление амплитуды УЗ волн в дальней зоне, из-за сложения волн, которые имеют противоположную поляризацию. Причиной этому является осевая симметрия, магнитное поле направлено по нормали к поверхности ОК, а вихревые токи повторяют рисунок катушки, поэтому любой точке ОК, где возбуждаются вихревые токи, найдется симметричная, относительно цента, точка с противоположным направлением вихревого тока. Соответственно, направление поляризации акустической волны в этих точка будет противоположной. В дальней зоне суммарный сигнал от этих точек будет равен нулю. Для преодоления этого ограничения используют спиральный индуктор удлиненной формы рис.3 и индуктор «бабочка» рис.4. Для удлиненного индуктора магнитная система состоит из двух магнитов, обеспечивающие магнитные потоки противоположного направления, через области поверхности твердого слоя с наведенными вихревыми токами тоже противоположного направления. Силы Лоренца при этом синфазны в обеих областях поверхности, поэтому сигнал в дальней зоне не будет ослабляться из-за противоположной поляризации. Для индуктора бабочка используется такая же, как и на рис.2 подмагничивающая система. На рис.4 красным контуром обозначена область подмагничивающего поля. Как видно из рисунка, только часть витков, которая попадает внутрь красного контура, используется для ЭМА преобразования. Направление токов в этих частях витков одинаковое, поэтому и поляризация УЗ волн будет одинаковой (линейной). Недостатком индукторов этого типа является то, что часть витков индуктора не используется для ЭМА преобразования, что приводит к лишним энергозатратам.
Индукторы могут быть выполнены объемными (намотанными объемным проводом) или печатными, у которых диэлектрик из стектотекстолита или полиимида. Печатные индукторы более технологичны в производстве по сравнению с объемными, но проигрывают им по габаритам, поскольку для печатных индукторов необходим дополнительный объем для диэлектрика (стеклотекстолита или полиимида), на которым печатным способом выполняется индуктор. Печатные индукторы на основе полиимида наиболее перспективны, поскольку полиимид имеет большее пробивное напряжение и позволяет изготавливать их более тонкими, по сравнению с вариантом из стеклотекстолита. Чем тоньше диэлектрик, тем ближе к поверхности ОК витки, расположенные на всех слоях, кроме наиболее близкорасположенного к ОК, а это обеспечивает большую эффективность преобразования. Полиимидные индукторы так же являются гибкими, что обеспечивает адаптацию к поверхности ОК, что так же увеличивает эффективность на криволинейных поверхностях ОК.
Поляризующее поле в ЭМА преобразователях создается при помощи постоянных магнитов, магнитных систем на основе постоянных магнитов, импульсных магнитных систем, в которых магнитное поле создается при помощи импульса тока.
Для постоянных магнитов для ЭМАП в основном используются два типа материалов Nd-Fe-B (ниодим железо бор) и Sm-Co (самарий кобальт). Остаточная намагниченность составляет 1,4 и 0,8 Тл соответственно. Точка Кюри составляет +180 С и +250 С, а для некоторых производных материалов с большей индукцией и ниже до +80С. Это является ограничивающим фактором, поскольку использование ЭМАП при температурах близких к точке Кюри может вызвать выход из строя подмагничивающей системы. Поэтому необходимо или ограничивать температурный диапазон ЭМАП или обеспечивать воздушное (жидкостное) охлаждение. Последнее заметно усложняет конструкцию ручных приборов.
Для увеличения индукции применяют магнитные системы, в которых выполняется фокусирование магнитного поля в месте установки индуктора [24, 1]. Недостатками являются большие габариты магнитной системы, что приводит к увеличению габаритов всего ЭМАПа. В этом случает сложно обеспечить локальность измерения, сложно установить ЭМАП на поверхность ОК, где ограничен доступ. Общим недостатком ЭМАПов на основе постоянных магнитов является эффект сильного притяжения к ферромагнитным материалам, что затрудняет процедуры установки и снятия, сканирования, приводит к частому повреждения ЭМАПов и выходу их из строя.
Определение конфигурации сигнального индуктора
Для проведения экспериментальных исследований была разработана и изготовлена установка с использованием макета генератора импульсов возбуждения сигнального индуктора ЭМАП и малошумящего приёмного тракта. В соответсвии с полученными в предыдущей главе результатами, был изготовлен макет ЭМАП, который представлял собой броневой сердечник из стали 10 (рис 26) с подмагничивающим индуктором и сигнальным индуктором в виде плоской спирали, расположенным на керне магнитопровода.
Чертеж сердечника подмагничивающей системы. Подмагничивающий индуктор выполнен проводом 0,41 мм, количество витков равно 20. Сигнальный индуктор выполнен в 2-х вариантах: для ферромагнитных ОК 26 витков (максимальный диаметр индуктора 7 мм) и для неферромагнитных ОК 18 витков проводом 0,12 мм (максимальный диаметр индуктора 5 мм). Генератор, возбуждающий сигнальный индуктор, формировал короткие импульсы тока прямоугольной формы, которые сигнальный индуктор преобразовывал в акустические импульсы с длительностью по огибающей приблизительно в 300 нс и с частотой максимума спектра около 4 МГц. Эффективное значение собственного шума приёмного тракта, приведённое к входу, не превышало 5 мкВ в полосе частот 5 МГц.
Импульсное подмагничивание обеспечивалось за счет подключения индуктора подмагничивания к стационарному источнику питания на заданное время. Импульс тока через индуктор подмагничивания имел экспоненциальный характер. Длительность интервалов нарастания и установившегося значения варьировалась в процессе выполнения экспериментов для определения оптимальных параметров подмагничивающего поля.
Полученное в предыдущей главе значения тока для индуктора подмагничивания составляет порядка 100 А, время на которое необходимо обеспечить такой ток составляет до 1 мс. Поэтому в установке необходимо использовать накопительный элемент, который обеспечивает быструю отдачу энергии. В качестве такого элемента обычно используют конденсатор, который заряжается при помощи источника напряжения, но для упрощения установки импульсное подмагничивание питается напрямую от аккумуляторов. Более подробно о выборе типа аккумулятора приведено в четвертой главе. В установке использовался аккумулятор на основе 4-х включенных последовательно элементов на основе LiFeP04 типа ANR26650M1-B, значение внутреннего сопротивления этого элемента составляет 6 мОм, а допустимый импульсный ток достигает 150 А. Для формирования тока в подмагничивающем индукторе используется наиболее простая схема источника тока - источник напряжения с активным сопротивлением и транзисторным ключом, схема изображена на рис.27. Рис.27 Схема электрическая принципиальная системы импульсного подмагничивания.
В качестве активного сопротивления используется сумма сопротивлений: внутреннего сопротивления аккумулятора 24 мОм, активного сопротивления подводящего кабеля около 20 мОм, сопротивление датчика тока 10 мОм, активного сопротивление открытого транзистора IXTA260N055T2-7 3,3 мОм
На рис.28-рис.31 представлены зависимости нормальной составляющей магнитной индукции от времени после подачи напряжения на индуктор подмагничивания в воздухе на расстоянии 0,4 мм от керна, снятые при помощи датчика Холла (обозначены синим цветом) и полученные расчетным путем (обозначены зеленым цветом). Зависимости получены для 4-х точек: на оси керна, на расстоянии 1,15 мм от оси, 2,3 мм от оси и 3,4 мм от оси.
Как видно из рисунков рис.28-31, форма зависимостей полученных расчетным путем и полученных на экспериментальной установке имеют один и тот же характер. Небольшие отличия в значениях объясняются отклонением реальных параметров лабораторной установки от заданных в расчете, а так же тем, что датчик Холла измеряет магнитную индукцию на некоторой площадке, а не в точке. Отрицательный наклон на экспериментальных кривых в установившемся режиме обусловлен увеличением сопротивления канала ключевого транзистора VT1, напряжение аккумуляторов не изменялось.
Исследование соотношений уровней эхо-сигналов для ЭМАП с импульсным подмагничиванием и с магнитной системой на основе постоянных магнитов
Регулируемый усилитель выполняет автоматическую перестройку усиления для обеспечения необходимого динамического диапазона, который определяется уровнем сигнала с ЭМАП и входным диапазоном АЦП.
Блок управления и обработки выполнен на микроконтроллере и программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС).
Микроконтроллер выполняет управление всеми системами прибора, реализует интерфейс с пользователем, выполняет сложные, но не ресурсоемкие операции обработки. Ресурсоемкие операции обработки, такие как быстрое преобразование Фурье, вычисление огибающей с помощью преобразования Гильберта, автокорреляционная обработка выполняет ПЛИС. Такая схема построения прибора позволяет получить гибкость и высокую производительность при минимальном энергопотреблении.
Условия малогабаритности накладывают ограничения на среднюю потребляемую мощность. Поэтому в приборе предусмотрено два режима работы. Первый режим – режим обнаружения, при котором прибор автоматически определяет, что ЭМАП установлен на ОК и необходимо выполнять измерения. Особенностью данного режима является то, что импульсное подмагничивание выключено. Принцип обнаружения установки ЭМАПа на ОК аналогичен принципу однокатушечного импульсного металлоискателя. Поэтому в прибор введен дополнительный канал, который обеспечивает необходимое усиление и обработку принятого сигнала для обнаружения факта установки ЭМАП на ОК. Для упрощения на функциональной схеме этот канал не показан.
Второй режим – измерительный. Переход в этот режим осуществляется после обнаружения установки ЭМАП на ОК. Рассмотрим работу прибора по функциональной схеме. При включении прибора блок управления и обработки (10) вырабатывает сигналы управления генератором зондирующего импульса (4), который формирует импульс, идущий в сигнальный индуктор. Если сигнальный индуктор находится над ОК, в сигнальном индукторе появляется реакция на ОК. Входной сигнал с этой реакцией поступает в блок управления и обработки (10). В блоке управления и обработки выполняется автоматический алгоритм «металлоискателя». При обнаружении установки на ОК, прибор переходит в режим эхо-импульсного толщиномера. Перед формированием зондирующего импульса для сигнального индуктора с помощью генератора (4) включается импульсное подмагничивающее поле в подмагничивающем индукторе (2). Для устранения помех, вызванных переходными процессами как в ОК, так и электронных цепях входного каскада, зондирующий импульс подается с задержкой. При подаче зондирующего импульса в сигнальный индуктор в приповерхностной области ОК возбуждаются УЗ колебания обусловленные взаимодействием вихревых токов в приповерхностном слое и подмагничивающего поля (эффект Лоренца), которые распространяются к противоположной стороне ОК, отражаясь от нее распространяются обратно. При приходе УЗ волны на поверхность, где установлен ЭМАП в его сигнальном индукторе индуцируются напряжения пропорциональные смещениям частиц в приповерхностном слое. Далее сигнал проходит через усилительные каскады (6,7) и оцифровывается АЦП (8), обработка сигнала выполняется в блоке управления и обработки (9).
Для обеспечения автоматического режима работы были разработаны алгоритмы обработки получаемых данных. Состав алгоритмов: определение установки на ОК, обнаружение отраженного сигнала, автоматический алгоритм измерения толщины. Рассмотрим кратко работу каждого из перечисленных алгоритмов. Алгоритм определения установки на ОК (режим «металлоискателя») автоматически определяет установку на ОК, анализируя изменения параметров сигнала с сигнального индуктора (анализ фазы и амплитуды). Алгоритм обнаружения отраженного сигнала определяет факт наличия сигнала и подстраивает уровень для корректной работы алгоритма автоматического определения толщины. В приборе для автоматического измерения толщины используются комбинация двух алгоритмов: на основе автокорреляционной функции и по превышению порога (Патент РФ на изобретение № 2231753).
К метрологическому обеспечению толщиномера относятся методика поверки как первичная, так и периодическая, а так же повседневная проверка работоспособности. Поверка проводится с помощью аттестованных наборов стандартных образцов эквивалентной ультразвуковой толщины КУСОТ-180 или КМТ-176М-1. Для повседневной проверки используется встроенный в корпус плоскопараллельный образец.
