Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ современного состояния в области теории и практики многоэлементных электромагнитных устройств и способов улучшения их параметров 8
1.1 Обзор и анализ работ в области разработки и применения многоэлементных преобразователей и устройств для неразрушающего контроля промышленных изделий и основные направления их совершенствования 8
1.2 Классификация МЭП 16
1.3 Выводы ...17
2. Теория многоэлементных электромагнитных преобразователей для неразрушающего контроля электропроводящих изделий 18
2.1 Расчет электромагнитного поля МЭП от взаимодействия с электропроводящим изделием 18
2.2 Определение выходных сигналов и вносимых параметров МЭП 22
2.3 Разработка математической модели для определения вносимых параметров МЭП от взаимодействия с изделием, имеющем дефект сплошности 27
2.4 Выводы 32
3. Исследование и анализ выходных параметров МЭП .33
3.1 Исследование и анализ вносимых параметров МЭП при изменении удельной электрической проводимости, зазоров и расстояния между элементами 33
3.2 Определение и анализ чувствительности МЭП по удельной электрической проводимости и зазору 45
3.3 Исследование распределения плотности вихревых токов в изделии и вносимых трещиной сопротивлений МЭП 60
3.4 Экспериментальные исследования МЭП 73
3.5 Выводы 80
4. Разработка многоэлементных электромагнитных преобразователей и средств дефектоскопии 82
4.1 Разработка и усовершенствование МЭП 82
4.2 Разработка приборов с МЭП 95
4.2.1 Одноканальный импульсный дефектоскоп «ВД1-МЭП» с повышенной производительностью контроля 96
4.2.2 Вихретоковый дефектоскоп «ВД2-МЭП» с двухэлементным МЭП для выявления подповерхностных дефектов 101
4.2.3 Четырёх и шестнадцати канальные дефектоскопы «ВДФ-МЭП» и «ВД16-МЭП» 107
4.3 Результаты использования разработанных средств измерения 115
4.4 Выводы 118
Заключение и основные выводы по работе 119
Библиографии 121
- Обзор и анализ работ в области разработки и применения многоэлементных преобразователей и устройств для неразрушающего контроля промышленных изделий и основные направления их совершенствования
- Определение выходных сигналов и вносимых параметров МЭП
- Определение и анализ чувствительности МЭП по удельной электрической проводимости и зазору
- Одноканальный импульсный дефектоскоп «ВД1-МЭП» с повышенной производительностью контроля
Введение к работе
В настоящее время электромагнитные методы и средства неразрушающего контроля широко используются для определения качества металлопродукции как в процессе ее производства на предприятиях черной и цветной металлургии, машиностроительных заводах, предприятиях топливо энергетического комплекса, оборонно-промышленного комплекса, транспортного машиностроения и др., так и при эксплуатации и ремонте сложных технических объектов - тепловых и атомных станций, нефтехимического оборудования, авиационной и ракетно-космической техники, железнодорожного, морского, речного, автомобильного и трубопрововодного транспорта.
Для решения задач электромагнитного неразрушающего контроля -дефектоскопии, структуроскопии, толщинометрии, измерения физико-химических свойств и геометрических параметров используется большое количество различных типов портативных и стационарных электромагнитных приборов и установок, созданных отечественными и зарубежными фирмами: МНПО "СПЕКТР», МЭИ, МГАПИ, Технотест (Москва), Интротест (Екатеринбург), ВНИИНК, Волна (Кишинев), Ультрасон (Киев), Институт д-ра Ферстера, Фишер, Роман (Германия), Zetec, Centurion NDT, ЕСТ, Nortek (США), Hoking (Англия), Интерконтроль (Франция), и др. [1-Ю]
Сегодня развитие и совершенствование электромагнитных методов и средств обусловлено ростом объемов контроля, сложностью изделий и объектов контроля, высокими требованиями к информативности и достоверности результатов, производительности контроля. Все это привело к созданию многоэлементыных преобразователей, потенциальные возможности которых значительно выше, чем у одноэлементных преобразователей или системы из этих преобразователей, подключенных к многоканальному устройству [1,11-13].
Применение сканирующих электромагнитных систем [6,7,14,15] возможно только при контроле плоских или цилиндрических изделий. Кроме того при их практической реализации возникают разного рода труднопреодолимые конструктивные и схемные сложности.
Такими же недостатками обладают твердотельные, матричные преобразователи с феррозондами, датчиками Холла, магнитодиодами и магнитотранзисторами [1,16,17,18-20, 27].
К тому же все эти преобразователи весьма чувствительны к зазору между ними и поверхностью объекта контроля, обладают большой температурной нестабильностью и очень чувствительны к перекосам оси при их установке на контролируемую поверхность. Разработкой многоэлементных электромагнитных преобразователей (МЭП) длдя контроля элементов и узлов при серийном производстве самолетов Ту-154 начали заниматься в СГАУ (Самара), ВИАМ и МГАПИ (Москва) еще в начале 80-х годов [23-30]. За это время было разработано несколько конструкций МЭП применительно к частным задачам контроля, например, обнаружения трещин на стыковочных узлах крыла самолета Ту-154 [30]. Однако дальнейшего широкого применения эти преобразователи не получили из-за несовершенства конструкции МЭП, что связано с отсутствием теории их расчета и проектирования.
Несмотря на большое количество теоретических исследований в области электромагнитных методов неразрушающего контроля с помощью накладных ЭМП с круглыми катушками [1-10, 25-29, 31-45], теория МЭП для неразрушающего контроля также не получила еще должного развития и не доведена до конечных математических выражений, удобных для расчета на ЭВМ выходных сигналов МЭП с учетом наиболее важных конструктивных параметров и мешающих факторов,
1. Цели и задачи диссертации.
Целью данной диссертации является создание строгой и адекватной теории расчета выходных сигналов МЭП с чувствительными элементами в виде круглых катушек индуктивности на базе решения задач электродинамики об их электромагнитном взаимодействии с контролируемым электропроводящим объектом и разработка на этой основе более совершенных конструкций МЭП с улучшенными метрологическими характеристиками.
2. Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:
1. Разработать математические модели взаимодействия электромагнитного поля МЭП с круглыми катушками с поверхностью контролируемого объекта без дефекта и с учетом влияния дефекта в виде трещины.
2. Создать математический аппарат, удобный для расчета на ЭВМ выходных сигналов МЭП при различном включения их катушек с учетом конструктивных и информативных параметров, а также мешающих факторов.
3. Выполнить анализ выходных сигналов МЭП и дать рекомендации по оптимизации их обобщенных параметров, построения совершенных конструкций МЭП и выбору режимов контроля. 4. Разработать принципиально новые МЭП с улучшенными метрологическими характеристиками и на их основе приборы и средства, имеющие высокую производительность и достоверность контроля.
3. Методы решения задач и исследований
Математическая модель МЭП определяется на основе решения задач электродинамики о взаимодействии N круговых контуров с переменным током с проводящей поверхностью без дефекта и с трещинной. Используя интегральное преобразование Фурье-Бесселя и теорему сложения волновых цилиндрических функций, полученные решения приводятся к виду, удобному для расчёта и анализа на ЭВМ выходных сигналов МЭП через обобщённые параметры о; Д у. Конструктивные параметры МЭП и режимы контроля определяются методом их оптимизации с учётом получения максимума чувствительности к контролируемому параметру.
4. Научная новизна основных результатов
• получены математические выражения для точного расчета на ЭВМ через обобщённые параметры вносимых напряжений и сопротивлений трансформаторных и параметрических МЭП при согласном и встречном включении их катушек, а также формулы для расчёта векторных потенциалов электромагнитного поля и составляющих плотности вихревых токов, наводимых в проводящем объекте от воздействии на него поля МЭП.
• для предложенной расчётной модели "МЭП - контролируемое изделие с дефектом типа трещина" получены математические формулы для расчёта и анализа вносимых трещинной параметров МЭП и разработан алгоритм их вычисления на ЭВМ.
• установлены закономерности изменения вносимых параметров МЭП при согласном и встречном включении их элементов в зависимости от электрофизических свойств, зазоров, величины дефектов и конструктивных размеров преобразователей, а также определены оптимальные значения обобщённых параметров а, /3, 7 для получения максимальной чувствительности по контролируемой величине.
5. Практическая ценность и значимость: даны рекомендации по выбору оптимальных режимов контроля, конструированию различных типов МЭП, по разработке устройств позиционирования и ориентации элементов и схем их соединения;
• разработаны новые оригинальные конструкции 2-х, 4-х и 16-ти элементных МЭП с повышенной информативностью и производительностью контроля;
Разработано и усовершенствовано три типа дефектоскопов с МЭП: импульсный дефектоскоп "ВД1-МЭП", вихретоковый "ВД2-МЭП", 4-х и 16-ти канальные дефектоскопы "ВД4-МЭП" и "ВД16-МЭП" с высокой производительностью и информативностью контроля.
6. Реализация результатов KtmrfRmnT Разработанные МЭП и приборы успешно прошли опытно-промышленное применение для контроля ответственных элементов и узлов авиационной, космической и оборонной техники на предприятиях: ГП "НИМИ", Российский НИИ космического приборостроения, Межотраслевой научный центр оборонных отраслей промышленности "АТАКС" и ЗАО НИИИН МНПО «Спектр».
7. Апробация основных результатов.
Основные результаты докладывались на VI и VII Международных научно-практических конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г. Сочи, 2003, 2004г.), на 3-ей Международной научно-технической конференции «Применение средств неразрушающего контроля и диагностики в промышленности» (Москва, 2003 г.), научно-технических семинаров и НТС в МГАПИ, НИИИН МНПО "Спектр", ГП "НИМИ".
По теме диссертации опубликовано научных статей.
8. Структура диссертации.
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения и библиографии из 101 наименований, общим объёмом 130 стр. м.п. текста и 53 иллюстраций.
В первой главе приводится обзор и анализ современного состояния в области теории и практики многоэлементных преобразователей, во 2-ой главе излагается теория МЭП для неразрушающего контроля, в третьей приводятся исследование и анализ выходных характеристик МЭП, в четвёртой главе излагается разработка МЭП и средств дефектоскопии изделий.
Обзор и анализ работ в области разработки и применения многоэлементных преобразователей и устройств для неразрушающего контроля промышленных изделий и основные направления их совершенствования
Широкое использование электромагнитных средств для неразрушающего контроля н диагностики промышленных изделий, транспортных средств, оборудования и др. продукции стало возможным благодаря развитию теоретических, методологических и прикладных проблем методов электромагнитного и вихретокового контроля, в разработку и развитие которых значительный вклад внесли отечественные и зарубежные учёные - Сапожников А.Б., Бюллер Г.А., Зацепин Н.Н., Клюев В.В., Дорофеев А.Л., Герасимов В.Г., Покровский А.Г., Мужицкий В.Ф., Пустынников В.Г., Шкарлет Ю.М., Шатерников В.Е., Шкатов П.Н., Федосенко Ю.К., Сухоруков В.В., Стеблев Ю.И., Ф. Фёрстер, Ф. Шарп, Р. Хохшильд, С. Додд, П. Вайделих, Р. Ноймаер и др [1+10]
Разработкой теоретических и прикладных проблем элетромагнитных методов неразрушающего контроля занимается большое количество научно-исследовательских организаций и фирм в России и зарубежом - МНПО "Спектр", МЭИ, МГТУ им. Н. Баумана, МГАПИ, НПО "ЦНИИТМАШ", СГАУ (г. Самара), ИФМ УО РАН (г. Екатеринбург), ТГТУ (г. Томск), ФНЦ "ВИАМ", НИИЭРАТ, Институт прикладной физики БАН (г. Минск), ВНИИНК и ПО "Волна" (г. Кишинёв), Физико-технический институт УНАН (г, Львов), фирмы "Фёрстер", "Романн", "Фишер" (Германия), "Зетек", "Нортек", "НДТ технолджи", "ЕСТ" (США), "Хёкинг", Тектроникс" (Великобритания), "Интерконтроль" (Франция), "Эддио" (Япония) и др. [1-М0,31-М7],
В результате многолетней работы этих организаций и учёных решены основные проблемы в теории электромагнитного контроля с применение одноэлементных трансформаторных и параметрических датчиков и созданы на их основе современные приборы и системы для дефектоскопии, струкгуроскопии, толщинометрии и др. [1+7].
В настоящие время развитие и совершенствование элктромагнитных методов контроля обусловлено значительным ростом объёма контроля, расширением их функциональных возможностей, требованиям к повышению производительности, информативности и достоверности контроля. Это привело к разработке и созданию многопараметровых, многочастотных, переменночастотных и многоканальных методов и средств контроля с использованием в них одноэлементных классических преобразователей различного типа [І4-10].
Наиболее перспективным и эффективным для решения вышеуказанных задач представляет использование многоэлементных преобразователей и систем, потенциальные возможности которых значительно выше и шире чем у известных одноэлементных [164-28].
Известны устройства с большим количеством преобразователей, применяемые для магнитного [164-28], вихретокового [214-48, 44] и электромагнитного контроля [48]. В магнитных многоэлементных и матричных преобразователях в качестве чувствительных элементах используются магниторезисторы, магнитодиоды, магнитотриоды, датчики Холла, феррозонды и доменные преобразователи [164-21]. Следует отметить, что магнитодиоды и магнитотриоды обладают температурной нестабильностью и большими габаритами. Феррозондовые преобразователи и датчики Холла обладают большой чувствительностью и стабильностью, они могут объединяться в многоэлеменные матрицы [164-20] и широко используются в магнитной дефектоскопии и дефектометрии [164-20], также перспективно применение доменных преобразователей для контроля трубопроводов и другой металлопродукции [164-20].
В работе [19, 20] описаны многоэлементные преобразователи индукционного типа для магнитной дефектоскопии на основе переходных процессов. Многоэлементные преобразователи магнитных полей для магнитной диагностики широко используются в магнитных интроскопах, работающих в постоянных и переменных магнитных полях. В качестве чувствительных элементов в них используются индукционные, феррозондовые, холловские, вихретоковые, гальваномагнитные, мозаичные, доменные и др. [164-28].
В последние годы появилось новое направление миниатюризации магнитных устройств, использующее электромагнитные процессы на доменном уровне - матричные доменные преобразователе [18]. Они имеют определённые достоинства и недостатки, такие, как необходимость выполнения множества токоподводов, что приводит к усложнению устройства и снижению надежности работы. Основной недостаток матричных магнитных преобразователей состоит в ограничении области применения ферромагнитными изделиями, ограниченные возможности применения для контроля изделий сложной формы и сильное влияние на результаты контроля различного рода помех, неточности установки, зазоров и перекосов относительно контролируемой поверхности. В [18] описаны некоторые конструкции матричных вихретоковых преобразователей с секционными измерительными и возбуждающими обмотками, а также с обмотками возбуждения в виде двухпроводных линий вдоль осей х и у. Основной недостаток этих преобразователей - наличие перекрёстных помех, сложность изготовлений таких матриц, применение большого числа коммутаторов в цепях обмоток возбуждения и измерительных обмотках, что вносит дополнительные помехи и снижает надёжность. Использование таких преобразователей в вихретоковых интроскопах для диагностики газонефтепроводах как указано в [18] выявило такие недостатки, как высокий уровень помех, температурная нестабильность, влияние зазора между датчиком и изделием, неидентичность характеристик элементов матрицы, что создаёт трудности при компенсации начального уровня.
Наиболее перспективным направлением совершенствования вихретоковых многоэлементных преобразователей является применения матричных металлоплёночных [21] и твердотельных элементов [44] на основе технологии получения обмоток способом напыления. Основной недостаток этих преобразователей - это жёсткость конструкции, что не позволяет контролировать изделия с различной формой поверхности, имеющих малые радиусы кривизны, а также очень сильное влияние на точность контроля зазоров и перекосов при сканировании контролируемой поверхности.
Определение выходных сигналов и вносимых параметров МЭП
Вносимые параметры многоэлементного электромагнитного преобразователя (МЭП), состоящего из N круглых катушек, сечение которых значительно меньше диаметра катушки, определяется через векторный потенциал электромагнитного поля этого преобразователя по формулам полученным в предыдущем разделе. Вносимое напряжение г -той катушки МЭП определяется выражением, в котором содержится две составляющие - первое слагаемое, вносимое в і-тую катушку от воздействия поля fc-той катушки, второе слагаемое представляет напряжение, вносимое в г -тую катушку собственным первичным электромагнитным полем. Первое слагаемое - это суммарное напряжение, вносимое в катушки МЭП собственным электромагнитным полем, от его взаимодействия с проводящим изделием. Второе слагаемое - суммарное напряжение, вносимое в катушки МЭП от вторичного поля вихревых токов, наводимых в изделии другими катушками МЭП. Используя формулы (2.20-2.22) можно определить вносимые параметры МЭП при произвольном количестве входящих в него катушек с учётом их взаимного расположения друг относительно друга я поверхности контролируемого изделия. Таким образом полученное выражение позволяет рассчитать полное комплексное вносимое сопротивление так называемого линейного многоэлементного преобразователя. Полученный математический аппарат был использован для расчёта вносимых параметров МЭП различных конструкций, применяемых в автоматизированных системах контроля. В дефектоскопии необходимо определить распределение плотности вихревых токов в изделии, что позволяет понять физическую сущность происходящих явлений в металлах, а также рассчитать вносимые параметры многоэлементного МЭП, зависящие от электрофизических свойств материала изделия и его дефектного состояния.
Для вычисление сопротивления, вносимого трещиной, используем методику, описанную для одноэлементного преобразователя [33, 34]. Трещину заменим источником переменного электромагнитного поля, в качестве которого примем бесконечно длинный провод, лежащий на поверхности проводящего полупространства и пересекающий ось двухэлементного МЭП. Зная ток /0 найдем вносимое трещиной сопротивление. Ток электрической нити /о в /-ой системе координат вычисляется по формуле где: Ат - модуль векторного потенциала с учётом влияния всех iV-витков в бездефектном проводящем полупространстве, AZJ- относительная глубина проникновения вихревых таков в металл по величине, которой производится интегрирование.
1. Для предложенной модели МЭГТ в виде ІУ-круговьіх контуров с переменным током, расположенных над электропроводящей средой на основе решения уравнения Гельмгольца с помощью интегральных преобразований Фурье-Бесселя и теоремы сложения волновых цилиндрических функций получены выражения для расчёта векторных потенциалов и напряженностей электромагнитного поля.
2. Получены математические выражения для точного расчёта на ЭВМ вносимых параметров МЭП при согласном и встречном соединении их катушек,
3. Выведены формулы для расчёта радиальной и касательной составляющих плотности вихревых токов, наводимых в проводящем объекте многокатушечным МЭП.
4. На основе предложенной расчётной модели, в которой трещина заменена эквивалентным источником электромагнитного поля от электрической нити с током, лежащей на поверхности изделия и пересекающей оси катушек МЭП, получены математические выражения для вносимых трещиной сопротивлений и напряжений МЭП.
Определение и анализ чувствительности МЭП по удельной электрической проводимости и зазору
Основной характеристикой МЭП, позволяющей провести сравнительный анализ, является их чувствительность к мешающим факторам и контролируемым параметрам. На Рис. 3.8 приведена диаграмма чувствительности Sff для согласного и встречного включения при изменяющихся параметрах # и 7 ce=Q,3=const Как видно, МЭП при согласном включении элементов имеет большую чувствительность к электропроводности, чем при встречном. С уменьшением 7 от 0,5 до 0 чувствительность в этом случае уменьшается, а при встречном включении увеличивается.
Кроме того, имеются две области параметра т» в которых чувствительность по активной составляющей вносимого сопротивления максимальная. По реактивной составляющей вносимого сопротивления и модулю максимальная чувствительность достигается в области параметров jS отличной от области, в которой чувствительность по активной составляющей максимальна. Для оценки влияния установочного зазора на чувствительность при измерении удельной электрической проводимости рассчитаны диаграммы чувствительности для различных значений а - при согласном включении элементов МЭП (Рис. 3.9) и встречном (Рис. 3.10). Для согласного включения с уменьшением параметра 7(Рис 3.9) при фиксированном а или увеличении параметра j8 при фиксированном % область значений параметра & при которых чувствительность по полному сопротивлению и его составляющих максимальна, смещается в сторону меньших значений /3. Увеличение а и уменьшение 7 приводит к уменьшению чувствительности. При изменении 7 от 0,5 до 0 значение 0, при котором Sajbw максимальны, изменяется от 4 до 5, при этом а=0,1 и от 3,5 до 4 при се=0,5. Рис. 3.8 Зависимость полного приращения вносимого относительного сопротивления МЭП от изменения электропроводимости на 5%, расстояния между катушками 7 и фиксированным «=0,3 при согласном и встречном включениях Значение 0 соответствует максимуму чувствительности SaRm и S H меняется от 15 до 30 при изменении 7от 0,5 до 0, а=0,1.
При 05=0,5 0 изменяется от 9 до 12. При увеличении а от 0,1 до 0,5 значения & соответствующие максимальному Sa изменяются от 4,5 до 3,5 при 7= 0,5 и от 4 до 3 при 7=0,3. Для встречного включения (Рис. ЗЛО) с уменьшением параметра у и фиксированном а, или с увеличением параметра ос при фиксированном 7 область значений параметра Д, в которой чувствительности Sazm, и SCRm максимальны, смещается в сторону меньших значений 0. Увеличение сей 7также приводит к уменьшению чувствительности. При изменении 7 от 0,48 до 0 значения 0, при которых З вн и Saxm максимальны, уменьшается от 8 до 5 при О5=0,1; от 5 до 4 при о=0,5, Значения /?, соответствующие максимуму чувствительности, изменяются от 40 до 30, при изменении 7 от 0,5 до 0, при а =0,1; от 15 до 12 при №=0,5. При увеличении а от ОД до 0,5 значение 0, соответствующее максимуму SOZBH изменяется от 5 до 4,5 при т=0,5 и от 7 до 5 при 7=0,3. Как видно из зависимостей, приведенных на Рис. 3.6 и Рис. 3.8 область параметров 0 в которой возможен раздельный контроль зазоров и удельной электрической проводимости, совпадает с областью параметров 0, в которой &явн максимальные. Это позволяет, измеряя активную составляющую полного сопротивления МЭП, получать максимальную чувствительность по электропроводности или к дефектам сплошности и представляет возможность уменьшать влияние зазора.
Для встречного и согласного включений элементов с увеличением зазора чувствительность падает при изменении 70т 0,5 до 0,2 и 0 от 1 до 40. При изменении 0, от 1 до 40 имеется максимум чувствительности ПО SR3B, Szm и 1%ън все время возрастает. В случае изменения расстояния между элементами МЭП и уменьшении 7 ПРИ согласном включении обмоток Sxm уменьшается, при встречном увеличивается.
Одноканальный импульсный дефектоскоп «ВД1-МЭП» с повышенной производительностью контроля
Задающий генератор вырабатывает последовательность синхронизирующих импульсов. С выхода задающего генератора синхронизирующие импульсы поступают на двенадцатиразрядный делитель частоты, который формирует импульсы питания автогенератора, а также кодирующие импульсы, поступающие на сумматор и звуковую сигнализацию. Импульсы питания поступают на измерительный автогенератор, колебательной системой которого является МЭП, который через электромагнитное поле связан с объектом контроля. В качестве информации о состоянии контролируемого объекта используется изменение времени установления высокочастотных колебаний автогенератора, которое пропорционально сопротивления МЭП.
Информационные сигналы, снимаемые с автогенератора, детектируются. После детектора видеоимпульсы с экспоненциально изменяющимся передним фронтом поступают на пороговое устройство, в котором происходит преобразование изменения амплитуды сигнала в изменение его длительности. Структурная схема одноканального дефектоскопа «ВД1-МЭП» С порогового устройства импульсы, с изменяющейся по переднему фронту длительностью, поступают на вход сумматора, на другой вход которого поступают кодирующие импульсы с делителя частоты. На выходе сумматора образуются "пачки" импульсов. Изменения количества импульсов в "пачке" пропорциональны изменению времени установления высокочастотных колебаний.
Счетчик преобразует изменение количества приходящих импульсов в изменение цифрового кода. Количественная оценка дефекта производится с помощью цифровой индикации. Дешифратор служит для преобразования двоичного кода в код семисегментного индикатора.
Для качественной оценки состояния контролируемого объекта информация, снимаемая со счетчика, сравнивается в схеме сравнения с некоторым числовым значением, поступающим с задающего устройства установки "нормы". Режим "норма" соответствует отсутствию трещины под преобразователем и допустимому зазору между МЭП и КО. В зависимости от того больше, равно или меньше значение, снимаемое со счетчика, значения, принятого за "норму", на одном из трех соответствующих выходах схемы сравнения появляются сигнальные импульсы, управляющие светодиодами.
Кроме цифровой и световой индикации в приборе предусмотрена звуковая сигнализация режимов: "норма", "отвод", "дефект". Отличительным признаком трех режимов является изменение частоты, которое прослушивается на телефонах.
Принципиальная схема дефектоскопа приведена на Рис. 4.12. Задающий генератор выполнен по схеме мультивибратора на микросхемах Д1-3, Д1-4, транзисторе VT1, конденсаторе С1, резисторах Rl, R2. Температурный дрейф мультивибратора не превышает 1%/10С. Минутная нестабильность колебаний 10 4. Подстройка частоты мультивибратора осуществляется построечным резистором R2 "частота опроса".
Пороговое устройство выполнено на микросхеме Д1-2, транзисторе VT6, резисторах R9, R10. Резистором R9 выбирается порог срабатывания. Сумматор выполнен на микросхеме Дб, Д5-1. Счетчик на микросхемах Д7, Д8.
Одновибратор, устанавливающий счетчик в нуль перед приходом очередной пачки импульсов, на микросхемах Д5-2, Д5-3, Д5-4, конденсаторе С2 и резисторе R3. Дешифратор собран на микросхемах Д9, Д10 и согласующих ключевых схемах на транзисторах VT7-5-VT15 и резисторах Rl 1+R28. Цифровая индикация выполнена на вакуумных индикаторах ИВ-12. Схема установки нормы содержит переключатели S2, S3, на которых устанавливается число, принимаемое за норму в десятичной системе исчисления, и микросхемы ДІЇ, Д12, Д13-2, Д18, Д19, Д20-2, переводящие это число в двоичный код.
Схема сравнения выполнена на микросхемах Д13-1, Д-14, Д-.Г7, Д20-1, Д20-3, Д20-4, Д21 - Д25, Д26-1, Д-26-2. Световая индикация - на световодах VD1, VD2, VD3 "норма", "дефект", "зазор". Звуковая сигнализация состоит из мультивибратора, реализованного на микросхемах Д13-3, Д13-4, транзисторе VT16, конденсаторе С7, резисторах R3HR33, двух триггеров - на микросхемах Д27, схемы объединения сигналов нормы, дефекта, зазора - на микросхеме Д26-3 и эмиттерного повторителя - на транзисторе VT17 и резисторах R3 5, R3 б.
В данном дефектоскопе используются 4-х, 8-х и 16-х элементные МЭП с параллельно-последоватльным включением обмоток, конструкции и схемы которых приведены в разделе 4.1 При эксплуатации авиационных конструкций возникают усталостные трещины на деталях и узлах, которые защищены различными технологическими накладками, обшивочным листом над лонжероном, станковочным профилем и другими силовыми несущими конструкциями. В связи с этим был разработан дефектоскоп "ВД2-МЭП" для выявления дефектов, которые расположены под электропроводящими накладками, практическая толщина которых колеблется от 0,8 до 4 мм. Структурная схема прибора представлена на Рис. 4.13. Она состоит из генератора (Г), измерительного трансформатора (Тр), преобразователя, избирательного усилителя, схемы фазовой обработки сигнала, блока индикации. Работа прибора основана на фазовом методе обработки информации от измерительного трансформаторного моста, включающего в себя дифференциальный МЭП. Прибор работает следующим образом. Низкочастотный сигнал с генератора подается на измерительный трансформатор, который содержит две одинаковые обмотки, включенные согласно. Параллельно этим обмоткам включаются две обмотки дифференциального МЭП. Такое включение 2-х обмоток МЭП образует мост переменного тока, который предварительно сбалансируется. Измерительный трансформатор содержит также фазосдвигающий контур, сигнал с которого поступает в опорный канал схемы фазовой обработки информации. Если при сканировании датчиком по поверхности изделия, одна из обмоток преобразователя попадает в зону подповерхностного дефекта, то происходит разбаланс переменного тока. Сигнал разбаланса поступает в измерительный канал схемы фазовой обработки, где он сравнивается с опорным сигналом, и в случае несовпадения сигналов по фазе вырабатывается сигнал дефекта.
