RU2115115C1

RU2115115C1 - Process of detection of gas-saturated layers on titanium alloys and device for its implementation

Info

Publication number: RU2115115C1
Application number: RU93006588A
Authority: RU
Inventors: Владимир Сергеевич Митюрин
Original assignee: Владимир Сергеевич Митюрин
Priority date: 1993-02-03
Filing date: 1993-02-03
Publication date: 1998-07-10

Abstract

FIELD: nondestructive testing. SUBSTANCE: in agreement with invention value of frequency of excitation voltage of eddy current converter is set less than 20 Mhz. Eddy current converter is placed in series oscillatory circuit with adjustable capacitor and resistor. After detection output voltage U_out of circuit is amplified and fed into indicator. Values of capacitance and resistance are chosen from condition: phase φ of output voltage of circuit equals 1 var, amplitude U_cir of output voltage is constant under action of change of electric conductivity of flawless sections of tested articles. EFFECT: improved authenticity of process and device. 2 cl, 4 dwg , 6 tbl

Description

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к способу выявления газонасыщенных слоев ( α -слоев) на титиановых сплавах. The invention relates to the field of non-destructive testing, in particular to a method for detecting gas-saturated layers (α-layers) on titanium alloys.

Известны двухчастотный двухпараметровый способ вихретокового контроля и вихретоковый дефектоскоп, реализующий этот способ, применяемые для выявления поверхностных и подповерхностных дефектов с отстройкой от влияний зазора и электропроводимости [1]. Known two-frequency two-parameter method of eddy current control and eddy current flaw detector that implements this method, used to detect surface and subsurface defects with detuning from the effects of clearance and electrical conductivity [1].

Недостатком известных способа и дефектоскопа является не очень большой диапазон отстройки от влияния изменения электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия вследствие того, что отстройка от электропроводности осуществляется двухчастотным методом и обязательным условием этой отстройки является пропорциональность изменений электропроводности на обеих частотах. В действительности для достаточно больших изменений электропроводности они не являются пропорциональными, что следует из годографа вносимого сопротивления вихретокового преобразователя (ВТП), расположенного над немагнитном полупространством [2, с. 19]. A disadvantage of the known method and flaw detector is the not very large range of detuning from the influence of changes in the electrical conductivity of defect-free sections of the product under test due to the fact that the detuning from electrical conductivity is carried out by the two-frequency method and the necessary condition for this detuning is the proportionality of the changes in electrical conductivity at both frequencies. In fact, for sufficiently large changes in electrical conductivity, they are not proportional, which follows from the traveltime curve of the introduced resistance of the eddy current transducer (ETC) located above the nonmagnetic half-space [2, p. 19].

Наиболее близким изобретению является способ выявления α -слоев на титановых сплавах, заключающийся в том, что устанавливают ВТП на полированную поверхность образца, частоту напряжения возбуждения ВТП устанавливают равной нескольким сотням МГц, покачивают ВТП и фиксируют экстремум выходного сигнала по индикатору, проводят аналогичные операции на контролируемом участке изделия и используют зафиксированный экстремум для выявления α -слоев [3]. The closest invention is a method for detecting α-layers on titanium alloys, which consists in installing an ECP on the polished surface of the sample, the frequency of the excitation voltage of the ECP is set to several hundred MHz, the ECP is swayed and the output signal extremum is fixed according to the indicator, similar operations are performed on a controlled section of the product and use a fixed extremum to identify α-layers [3].

Недостатком способа является отсутствие отстроек от изменений электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия и от шероховатости и неровностей контролируемого изделия, а также, вследствие большого значения частоты, влияния на показания индикатора изменений распределенных емкостей между проводом, подводимым к датчику, и корпусом. The disadvantage of this method is the absence of detuning from changes in the electrical conductivity of the defect-free sections of the controlled product and from the roughness and unevenness of the controlled product, as well as, due to the high frequency value, the influence on the indicator readings of changes in distributed capacities between the wire supplied to the sensor and the housing.

Наиболее близким изобретению является также устройство вихретокового контроля, содержащее генератор синусоидального напряжения, рабочий и компенсационный последовательные контуры, каждый из которых содержит соответственно рабочий и компенсационный вихретоковые преобразователи, два амплитудных детектора, дифференцированный усилитель, индикатор. Устройство применяется для двухпараметрового контроля электропроводящих изделий [4, с. 132-133]. Closest to the invention is also an eddy current control device comprising a sinusoidal voltage generator, a working and compensating series circuits, each of which contains a working and compensating eddy current converters, two amplitude detectors, a differential amplifier, an indicator, respectively. The device is used for two-parameter control of electrically conductive products [4, p. 132-133].

Недостатком устройства является наличие отстройки только от одного мешающего фактора. The disadvantage of this device is the presence of detuning from only one interfering factor.

Целью изобретения является отстройка от влияния изменений электропроводности бездефектных участков и шероховатости и неровностей поверхности контролируемого изделия при выявлении α -слоев на титановых сплавах и устранение влияния распределенных емкостей на показания индикатора. The aim of the invention is the detuning from the influence of changes in the electrical conductivity of the defect-free areas and the roughness and surface roughness of the controlled product when detecting α-layers on titanium alloys and eliminating the effect of distributed capacities on the indicator readings.

Поставленная цель достигается тем, что способ выявления газонасыщенных слоев на титановых сплавах, заключающийся в том, что устанавливают ВТП, покачивают ВТП и фиксируют экстремум выходного сигнала по индикатору, проводят аналогичные операции на контролируемом участке изделия и используют зафиксированный экстремум для выявления газонасыщенных слоев, дополнен тем, что значение частоты напряжения возбуждения ВТП устанавливают меньше 20 МГц, включают ВТП в последовательный колебательный контур с регулируемой емкостью, детектируют, усиливают выходное напряжение контура U_вых и подают его на индикатор, устанавливают коэффициент усиления усилителя достаточным для выявления газонасыщенных слоев, подбирают емкость C₁ из условия: φ_к = var, U_k= const при поочередном влиянии различных значений электропроводности образцов, где φ_к - фаза выходного напряжения контура U_k - амплитуда выходного напряжения контура, устанавливают показания индикатора на нуль, размещают между полированной поверхностью образца и ВТП диэлектрическую прокладку толщиной 10-20 мкм и фиксируют показания P₁ индикатора, размещают между торцом ВТП и образцами с различными значениями электропроводности фольгу, подбирают емкость конденсатора C₂ из условия φ_к = var, U_k-const, устанавливают нуль индикатора, размещают между фольгой и торцом ВТП выбранную диэлектрическую прокладку и фиксируют показания индикатора P₂, подбирают коэффициент усиления усилителя, при котором P₁=P₂, размещают фольгу на контролируемом участке и деформируют ее, придавая ей форму поверхности контролируемого участка, устанавливают ВТП на дефорированную фольгу и фиксируют показания индикатора P₃, определяют показания индикатора P₄ при установке ВТП на контролируемом участке и подключении к колебательному контуру конденсатора емкостью C₁ определяют разность P₄-P₃ и по ней судят о наличии дефектов на контролируемом участке.This goal is achieved by the fact that the method for detecting gas-saturated layers on titanium alloys, which consists in installing an ECP, swinging the ECP and fixing the output signal extremum by an indicator, carry out similar operations on a controlled area of the product and use a fixed extremum to detect gas-saturated layers, supplemented by that the value of the frequency of the excitation voltage of the ECP is set to less than 20 MHz, include the ECP in a series oscillatory circuit with adjustable capacitance, detect, gain ivayut output voltage U _O circuit and supply it to the indicator, set the gain of an amplifier sufficient to identify gazonasyshchennyh layers selected capacitance C ₁ from the condition: φ _a = var, U _k = const while being alternately effect of different conductivity sample values, where φ _k - phase circuit output voltage U _k - the amplitude of the voltage output circuit, indicator reading is set to zero, sandwiched between a polished surface of the sample and pad dielectric ECP 10-20 microns thick and fixed readings P ₁ indica torus, is positioned between the end face of the probe and the samples with different values of electrical conductivity foil selected capacitance capacitor C ₂ _to the condition φ = var, U _k -const, set zero indicator is placed between the foil and the end of the selected ECP dielectric gasket and fixed readings of the indicator P ₂ , select the gain of the amplifier, at which P ₁ = P ₂ , place the foil on the controlled area and deform it, giving it the shape of the surface of the controlled area, set the ECP on the deformed foil and record the readings indicator P ₃ , determine the readings of indicator P ₄ when installing the ECP in the controlled area and connecting to the oscillating circuit of a capacitor with a capacity of C ₁ determine the difference P ₄ -P ₃ and it is used to judge the presence of defects in the controlled area.

Поставленная цель достигается также тем, что в устройство для реализации способа, содержащее генератор синусоидального напряжения, последовательный колебательный контур, образованный первым переменным резистором, первым переменным конденсатором и вихретоковым преобразователем, амплитудный детектор и индикатор, добавлены разделительный трансформатор, двойной переключатель, второй переменный конденсатор, первая и вторая схемы установки нуля, модуляционный усилитель, второй и третий переменные резисторы, переключатель, причем первичная обмотка разделительного трансформатора подсоединена параллельно к первому переменному резистору, выводы первого переменного конденсатора подсоединены по одному ко второму и пятому контактам двойного переключателя, выводы второго переменного конденсатора подсоединены по одному к третьему и шестому контактам двойного переключателя, второй и третий контакты двойного переключателя могут подключаться поочередно к первому его контакту, соединенному с одним концом параллельно соединенных первого переменного резистора и первичной обмотки разделительного трансформатора, другой конец которых соединен с выходом генератора синусоидального напряжения, одновременно и соответственно с поочередным подключением второго и третьего контакта двойного переключателя к первому его контакту, пятый и шестой контакты двойного переключателя могут подключаться поочередно к четвертому его контакту, соединенному с одним концом вихретокового преобразователя, подключенным другим концом к корпусу, вход амплитудного детектора соединен с одним концом вторичной обмотки разделительного трансформатора, другой конец которой соединен с корпусом, амплитудный детектор, первая схема установки нуля, модуляционный усилитель, вторая схема установки нуля и индикатор соединены последовательно, модуляционный усилитель имеет два резистора регулировки коэффициента усиления: второй и третий переменные резисторы, два конца которых соединены вместе и подключены к точке схемы модуляции усилителя, к которой должен подключаться один конец резистора регулировки коэффициента усиления модуляционного усилителя, два других конца второго и третьего переменных резисторов подсоединены по одному соответственно ко второму и третьему контактам переключателя, которые могут подключаться поочередно к первому его контакту, соединенным с точкой схемы, к которой должен подключаться другой конец резистора регулировки коэффициента усиления модуляционного усилителя. This goal is also achieved by the fact that in the device for implementing the method, containing a sinusoidal voltage generator, a series oscillatory circuit formed by the first variable resistor, the first variable capacitor and eddy current transducer, an amplitude detector and indicator, an isolation transformer, a double switch, a second alternating capacitor are added, the first and second zero-setting circuits, a modulation amplifier, second and third variable resistors, a switch, and the first The first winding of the isolation transformer is connected in parallel to the first variable resistor, the terminals of the first variable capacitor are connected one at a time to the second and fifth contacts of the double switch, the terminals of the second variable capacitor are connected one at a time to the third and sixth contacts of the double switch, the second and third contacts of the double switch can be connected alternately to its first contact connected to one end of the first variable resistor and the primary connected in parallel windings of an isolation transformer, the other end of which is connected to the output of a sinusoidal voltage generator, simultaneously and respectively by alternately connecting the second and third contacts of the double switch to its first contact, the fifth and sixth contacts of the double switch can be connected alternately to its fourth contact connected to one end of the eddy current converter connected at the other end to the housing, the input of the amplitude detector is connected to one end of the secondary winding of the second transformer, the other end of which is connected to the housing, an amplitude detector, a first zero-setting circuit, a modulation amplifier, a second zero-setting circuit and an indicator connected in series, the modulating amplifier has two gain adjustment resistors: the second and third variable resistors, the two ends of which are connected together and connected to the point of the amplifier modulation circuit, to which one end of the modulation amplifier gain adjustment resistor should be connected, the other two ends of the second of the first and third variable resistors are connected one at a time to the second and third contacts of the switch, which can be connected alternately to its first contact connected to a point in the circuit to which the other end of the gain adjustment resistor of the modulation amplifier should be connected.

Сопоставление заявленных технических решений с прототипами показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что значение частоты напряжения возбуждения вихретокового преобразователя устанавливают меньше 20 МГц, двухпараметровым методом отстраиваются от влияния изменений электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия, отстройка от влияния шероховатости и неровности поверхности контролируемого изделия осуществляется измерением с помощью фольги сигнала от этого влияния и последующим вычитанием этого сигнала из сигнала от влияния контролируемого участка на ВТП. A comparison of the claimed technical solutions with the prototypes shows that the claimed method differs from the known one in that the frequency value of the excitation voltage of the eddy current transducer is set to less than 20 MHz, the two-parameter method is detached from the influence of changes in the electrical conductivity of the defect-free sections of the controlled product, detuning from the influence of roughness and surface roughness of the controlled product measuring with a foil the signal from this effect and then subtracting this the first signal from the signal from the influence of SPM in the controlled section.

Заявляемое устройство отличается от известного наличием новых элементов и блоков: разделительного трансформатора, двойного переключателя, второго переменного конденсатора, первой и второй схемами установки нуля, модуляционного усилителя, второго и третьего переменных резисторов, переключателя с их связями с остальными элементами и блоками устройства. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют критерию изобретения "новизна". The inventive device differs from the known by the presence of new elements and blocks: an isolation transformer, a double switch, a second variable capacitor, the first and second zero-setting circuits, a modulation amplifier, second and third variable resistors, a switch with their connections to other elements and units of the device. Therefore, the claimed technical solutions meet the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемых решений с другими техническими решениями показывает, что установление значения частоты напряжения возбуждения вихретокового преобразователя меньше 20 МГц, двухпараметровый метод, использование фольги по заявляемому способу, а также новые элементы, блоки и веденные связи позволили получить новые технические свойства: отстроиться от влияния изменений электропроводимости бездефектных участков и шероховатости поверхности контролируемого изделия. Следовательно, заявляемые технические решения соответствуют критерию изобретения "существенные отличия". A comparison of the claimed solutions with other technical solutions shows that the establishment of the value of the frequency of the excitation voltage of the eddy current transducer is less than 20 MHz, the two-parameter method, the use of foil according to the claimed method, as well as new elements, blocks and conducted connections made it possible to obtain new technical properties: to rebuild from the influence of changes in electrical conductivity defect-free areas and surface roughness of the controlled product. Therefore, the claimed technical solutions meet the criteria of the invention "significant differences".

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для реализации способа; на фиг. 2 - пример выполнения устройства; на фиг. 3 - изображение комплексной плоскости приведенных напряжений последовательного колебательного контура; на фиг. 4 - изображение комплексной плоскости приведенных сопротивлений последовательного колебательного контура. In FIG. 1 shows a structural diagram of a device for implementing the method; in FIG. 2 - an example implementation of the device; in FIG. 3 is an image of a complex plane of reduced voltages of a sequential oscillatory circuit; in FIG. 4 is an image of a complex plane of reduced resistances of a sequential oscillatory circuit.

Заявляемый способ реализуется с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фиг. 1. Устройство содержит задающий генератор 1, к выходу которого подключен вход последовательного колебательного контура, состоящего из первого переменного резистора 2, разделительного трансформатора 3, первого переменного конденсатора 5, второго переменного конденсатора 6, двойного переключателя 4, вихретокового преобразователя 7, причем первичная обмотка разделительного трансформатора 3 подсоединена параллельно к первому переменному резистору 2, выводы первого переменного конденсатора 5 подсоединены по одному ко второму и пятому контактам двойного переключателя 4, выводы второго переменного конденсатора 6 подключены по одному к третьему и шестому контактам двойного переключателя 4, второй и третий контакты двойного переключателя 4 могут поочередно подключаться к первому его контакту, соединенному с одним концом параллельно соединенных первого переменного резистора 2 и первичной обмотки разделительного трансформатора 3, другой конец которых совместно с корпусной точкой является входом последовательного колебательного контура, одновременно и соответственно с поочередным подключением второго и третьего контактов двойного переключателя 4 к первому его контакту, пятый и шестой контакты двойного переключателя 4 могут подключаться поочередно к четвертому его контакту, соединенному с одним концом вихретокового преобразователя 7, подключенным другим концом к корпусу, вторичная обмотка разделительного трансформатора 3 является выходом последовательного контура и соединена со входом амплитудного детектора 8. К выходу амплитудного детектора 8 подключены последовательно соединенные первая схема установки нуля 9, модуляционный усилитель 10, вторая схема установки нуля 14 и индикатор 15, причем модуляционный усилитель 10 имеет два резистора регулировки коэффициента усиления: второй переменный резистор 11 и третий переменный резистор 12, два конца которых соединены вместе и подключены к точке схемы модуляционного усилителя 10, к которой должен подключаться один конец резистора регулировки коэффициента усиления модуляционного усилителя 10, два других конца второго и третьего переменных резисторов 11 и 12 подсоединены по одному соответственно ко второму и третьему контактам переключателя 13, которые могут подключаться поочередно к первому его контакту, соединенному с точкой схемы модуляционного усилителя, к которой подключен другой конец резистора регулировки коэффициента усиления модуляционного усилителя 10. The inventive method is implemented using a device whose structural diagram is shown in FIG. 1. The device contains a master oscillator 1, the output of which is connected to the input of a series oscillatory circuit, consisting of a first alternating resistor 2, an isolation transformer 3, a first alternating capacitor 5, a second alternating capacitor 6, a double switch 4, an eddy current transducer 7, and the primary winding of the isolating transformer 3 is connected in parallel to the first variable resistor 2, the terminals of the first variable capacitor 5 are connected one to the second and fifth contact of the double switch 4, the terminals of the second variable capacitor 6 are connected one to the third and sixth contacts of the double switch 4, the second and third contacts of the double switch 4 can be alternately connected to its first contact connected to one end of the first variable resistor 2 and the primary winding connected in parallel isolation transformer 3, the other end of which, together with the housing point is the input of a series oscillatory circuit, simultaneously and accordingly with by connecting the second and third contacts of the double switch 4 to its first contact, the fifth and sixth contacts of the double switch 4 can be connected alternately to its fourth contact, connected to one end of the eddy current transducer 7, connected to the housing by the other end, the secondary winding of the isolation transformer 3 is an output serial circuit and is connected to the input of the amplitude detector 8. To the output of the amplitude detector 8 are connected in series to the first installation circuit zero 9, a modulation amplifier 10, a second zero-setting circuit 14 and an indicator 15, the modulation amplifier 10 having two gain adjustment resistors: a second variable resistor 11 and a third variable resistor 12, the two ends of which are connected together and connected to a point in the circuit of the modulation amplifier 10 to which one end of the gain adjustment resistor of the modulation amplifier 10 should be connected, the other two ends of the second and third variable resistors 11 and 12 are connected one to the other respectively CB and third switch terminals 13, which can be connected alternately to the first its contact connected to the circuit point modulation amplifier, which is connected to the other end of the gain adjusting amplifier 10, a modulation resistor.

Режим выявления α -слоев заявляемым способом и устройством имеет следующие свойства. В грубом приближении за годограф влияния α -слоя на комплексное сопротивление ВТП можно принять годограф электропроводящего немагнитного слоя с постоянным значением электропроводности, расположенного на электропроводящем немагнитном полупространстве, электропроводность которого больше электропроводности слоя [2, с. 95]. The detection mode of α-layers of the claimed method and device has the following properties. In a rough approximation, for the hodograph of the influence of the α layer on the complex resistance of an ETC, one can take the hodograph of an electrically conductive nonmagnetic layer with a constant conductivity value located on an electrically conductive nonmagnetic half-space, whose conductivity is greater than the layer’s conductivity [2, p. 95].

В действительности же электропроводность α -слоя с увеличением толщины α -слоя от нуля и больше уменьшается от значения электропроводности основы металла. Этот факт сдвигает годограф α -слоя к годографу обобщенного параметра контроля. Информационными параметрами выявления α -слоев на частоте около одного МГц являются толщина α -слоя и электропроводность, что обуславливает возможность выявления α -слоев с двухпараметровой отстройкой от электропроводности. In reality, the electrical conductivity of the α layer with increasing thickness of the α layer from zero decreases even more from the value of the electrical conductivity of the metal base. This fact shifts the hodograph of the α-layer to the hodograph of the generalized control parameter. The information parameters for detecting α-layers at a frequency of about one MHz are the thickness of the α-layer and electrical conductivity, which makes it possible to detect α-layers with a two-parameter detuning from electrical conductivity.

Рассчитаем глубину проникновения вихревых токов в контролируемое изделие при значении электропроводности изделия, равном 0,4 МСмм на частоте 0,8 МГц. We calculate the penetration depth of the eddy currents in the controlled product with a conductivity value of the product equal to 0.4 MSmm at a frequency of 0.8 MHz.

При этом можно отметить, что на частотах несколько сотен МГц, вследствие небольшого значения глубины проникновения вихревых токов в металл, информационным параметром влияния α -слоев является только электропроводность, и α -слои нельзя выявлять с двухпараметровой отстройкой от электропроводности.

It can be noted that at frequencies of several hundred MHz, due to the small value of the penetration depth of eddy currents into the metal, the information parameter for the influence of α-layers is only electrical conductivity, and α-layers cannot be detected with a two-parameter detuning from electrical conductivity.

Наличие необходимой чувствительности вихретокового преобразователя к α- -слоям на частоте около 1 МГц автором было обнаружено практически. При этом практически, а также по годографам комплексного сопротивления ВТП установлено, что эта чувствительность в несколько раз меньше, чем такая же чувствительность на частоте несколько сотен МГц. Тем не менее эта чувствительность на частоте около 1 МГц является достаточной, что обуславливает возможность выявления α -слоев на частоте около 1 МГц с двухпараметровой отстройкой от электропроводности и с отстройкой от шероховатости и неровности контролируемой поверхности. The presence of the necessary sensitivity of the eddy current transducer to α-layers at a frequency of about 1 MHz was practically discovered by the author. At the same time, practically, as well as according to the hodographs of the integrated resistance of the ECP, it was found that this sensitivity is several times less than the same sensitivity at a frequency of several hundred MHz. Nevertheless, this sensitivity at a frequency of about 1 MHz is sufficient, which makes it possible to detect α-layers at a frequency of about 1 MHz with a two-parameter detuning from electrical conductivity and with detuning from the roughness and roughness of the surface being monitored.

Отстройка от влияния изменений электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия осуществляется с помощью последовательного колебательного контура, содержащего вихретоковый преобразователь 7. Принцип отстройки заключается в следующем. Введем обозначения: z₁ - комплексное сопротивление вихретокового преобразователя 7, при его установке на металл, равное R₀+R₁+ jωL₁ , где R₁ - вносимое активное сопротивление, R₀ - активная составляющая комплексного сопротивления вихретокового преобразователя при его нахождении в воздухе; L и L₀ - индуктивности вихретокового преобразователя на металле и в воздухе соответственно; C - емкость первого переменного конденсатора 5; L₂ - индуктивность первичной обмотки разделительного трансформатора 3; R₂ - сопротивление первого переменного резистора 2;
Z₂ - комплексное сопротивление параллельно соединенных переменных резистора 2 и первичной обмотки разделительного трансформатора 3; U_к - входное напряжение колебательного контура.Detuning from the influence of changes in the electrical conductivity of the defect-free sections of the controlled product is carried out using a sequential oscillatory circuit containing an eddy current transducer 7. The principle of detuning is as follows. Let us introduce the notation: z ₁ is the complex resistance of the eddy current transducer 7, when installed on a metal equal to R ₀ + R ₁ + jωL ₁ , where R ₁ is the introduced active resistance, R ₀ is the active component of the complex resistance of the eddy current transducer when it is in the air ; L and L ₀ are the inductances of the eddy current transducer on metal and in air, respectively; C is the capacity of the first variable capacitor 5; L ₂ - the inductance of the primary winding of the isolation transformer 3; R ₂ is the resistance of the first variable resistor 2;
Z ₂ - the complex resistance of the parallel-connected variables of the resistor 2 and the primary winding of the isolation transformer 3; U _to - input voltage of the oscillatory circuit.

Комплексное сопротивление последовательного колебательного контура определяется формулой:

Ток, протекающий через контур:

Напряжение на сопротивление Z₂

Данная формула представляет дробно-линейную функцию, которая преобразует прямые и окружности на комплексной плоскости сопротивлений последовательно колебательного контура в соответственно окружности и прямые на комплексной плоскости напряжений последовательного колебательного контура [5, стр.183-199].The complex resistance of a series oscillatory circuit is determined by the formula:

Current flowing through the circuit:

Resistance Voltage Z ₂

This formula represents a linear-fractional function that converts straight lines and circles on the complex plane of the resistances of a series oscillatory circuit into circles and straight lines on a complex plane of the voltages of a series oscillatory circuit [5, pp. 183-199].

Для обобщения результатов исследования данной формулы, разделим ее числитель и знаменатель на ωL₀.

Формулы зависимости координат центров окружностей - траекторий конца вектора приведенного напряжения

при изменении приведенных сопротивлений

полученные по методике, имеющейся в работе [5, стр. 189-192], имеют вид:

Примем следующие значения рабочей частоты F и параметров последовательного колебательного контура, соответствующие примеру выполнения устройства, приведенному на фиг.2.To summarize the results of the study of this formula, we divide its numerator and denominator by ωL ₀ .

Formulas for the dependence of the coordinates of the centers of circles - trajectories of the end of the vector of reduced voltage

when changing the given resistances

obtained by the technique available in [5, p. 189-192], have the form:

We accept the following values of the operating frequency F and the parameters of the sequential oscillatory circuit corresponding to the example embodiment of the device shown in figure 2.

F = 0,8 МГц, L₀= 400 мкГ, R₀ = 160 Ом, L₂ = 150 мкГ, R₂ = 1,5 ком, C = 100 пФ.F = 0.8 MHz, L ₀ = 400 μG, R ₀ = 160 Ω, L ₂ = 150 μG, R ₂ = 1.5 kom, C = 100 pF.

При этом

и уравнения (1) и (2) принимают вид:

Построение по этим формулам окружности - траектории конца вектора напряжения

при изменении приведенных сопротивлений

и

на комплексной плоскости приведенных напряжений последовательного колебательного контура с нанесением на них годографом приведенного комплексного сопротивления вихретокового преобразователя, расположенного над немагнитным полупространством изображены на фиг. 3.Wherein

and equations (1) and (2) take the form:

The construction according to these formulas of the circle - the trajectory of the end of the stress vector

when changing the given resistances

and

on the complex plane of the reduced voltages of a series oscillatory circuit with the hodograph plotting on them the reduced complex resistance of the eddy current transducer located above the non-magnetic half-space, are shown in FIG. 3.

Данные окружности аналогичны универсальной сетке линий уравновешивания приведенного выходного напряжения измерительного моста, верхняя ветвь которого является резонансной цепочкой, содержащей вихретоковый преобразователь, с нанесением на данную сетку годографами приведенного комплексного сопротивления вихретокового преобразователя, расположенного над немагнитными и магнитными, соответственно, проводящими полупространствами [6]. These circles are similar to the universal grid of balancing lines of the reduced output voltage of the measuring bridge, the upper branch of which is a resonant circuit containing an eddy current transducer, with the hodographs plotting this grid with the reduced complex resistance of the eddy current transducer located above non-magnetic and magnetic, respectively, conducting half-spaces [6].

При построении векторной диаграммы напряжений последовательного колебательного контура на комплексной плоскости его напряжения использовались следующие значения приведенных сопротивлений колебательного контура:

При этом учитывалось, что вектора приведенных напряжений

должны быть параллельны соответственно векторам приведенных напряжений

и

Принцип отстройки от влияния электропроводности бездефектных участков изделия заключается в том, что регулируют емкость с переменного конденсатора 5 и сопротивления R₂ переменного резистора 2 таким образом, что годограф приведенного комплексного сопротивления вихретокового преобразователя меняет свою форму и местоположение на окружностях- траекториях конца вектора приведенного напряжения

так, что при изменении электропроводности бездефектных участков изделия вектор приведенного напряжения

движется, не изменяясь по амплитуде, по окружности.When constructing a vector diagram of the voltages of a sequential oscillatory circuit on the complex plane of its voltage, the following values of the reduced resistances of the oscillatory circuit were used:

In this case, it was taken into account that the reduced stress vectors

must be parallel to the vectors of reduced voltages

and

The principle of detuning from the influence of the electrical conductivity of defect-free sections of the product is that the capacitance of the variable capacitor 5 and the resistance R _{2 of the} variable resistor 2 are controlled in such a way that the travel time curve of the reduced complex resistance of the eddy current transducer changes its shape and location on the circumferential paths of the end of the reduced voltage vector

so that when the conductivity of the defect-free sections of the product changes, the vector of reduced voltage

moves without changing in amplitude, in a circle.

Принцип отстройки поясняется также с помощью векторной диаграммы сопротивлений последовательного колебательного контура на комплексной плоскости его приведенных сопротивлений, изображенной на фиг. 4. The detuning principle is also explained with the help of a vector diagram of the resistances of a series oscillatory circuit on the complex plane of its reduced resistances, shown in FIG. 4.

На диаграмме изображены вектора приведенных реактивной

и активной

составляющих комплексного сопротивления вихревого преобразователя с нанесенным его годографом при расположении над немагнитным проводящим полупространством. При подключении последовательно к вихревому преобразователю 7 параллельно соединенных переменного резистора 2 и первичной обмотки разделительного трансформатора 3 начало координат 0 комплексной плоскости приведенных сопротивлений вихретокового преобразователя будет смещено влево и вниз на величину приведенных активной и реактивной составляющих комплексного сопротивления Z₂.The diagram shows the reduced reactive vectors

and active

components of the complex resistance of the vortex transducer with its hodograph plotted above a non-magnetic conducting half-space. When connected in parallel to the vortex transducer 7 in parallel connected variable resistor 2 and the primary winding of the isolation transformer 3, the origin 0 of the complex plane of the reduced resistances of the eddy current transducer will be shifted left and down by the magnitude of the reduced active and reactive components of the complex resistance Z ₂ .

Траектория смещения начала координат при изменении значений сопротивления R₂ приведенная на комплексной плоскости сопротивлений колебательного контура (фиг. 4) соответствует рассчитанным значениям сопротивления Z₂. При включении переменного конденсатора 5 последовательно с вихретоковым преобразователем 7 и переменным резистором 2, параллельно которому включена первичная обмотка разделительного трансформатора 3, начало координат комплексной плоскости приведенных сопротивлений колебательного контура смещается вверх на величину по оси приведенной мнимой составляющей

При этом регулированием сопротивления K₂ и емкости С начало координат смещают в такую точку O₁, что вектор комплексного сопротивления колебательного контура при влиянии изменения электропроводности на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя движется, не меняясь по модулю, по окружности, что соответствует отстройке от влияния изменения электропроводности на выходной сигнал устройства.The trajectory of the displacement of the origin when changing the resistance values R ₂ shown on the complex plane of the resistance of the oscillatory circuit (Fig. 4) corresponds to the calculated values of the resistance Z ₂ . When you turn on the variable capacitor 5 in series with the eddy current transducer 7 and the variable resistor 2, in parallel with which the primary winding of the isolation transformer 3 is turned on, the origin of the complex plane of the reduced resistances of the oscillatory circuit is shifted up by the value along the axis of the imaginary component

In this case, by controlling the resistance K ₂ and capacitance C, the coordinate origin is shifted to a point O ₁ such that the complex resistance vector of the oscillatory circuit when the conductivity changes the complex resistance of the eddy current transducer moves without changing in absolute value in a circle, which corresponds to the detuning from the influence of the conductivity to the output signal of the device.

В данном способе применяется также отстройка от электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия при размещении между торцом вихретокового преобразователя и поверхностью контролируемого изделия фольги. Принцип этой отстройки такой же, что и вышеприведенный. Годографы влияния электропроводности немагнитного полупространства на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя при размещении вихретокового преобразователя над немагнитным полупространством, покрытым электропроводящим немагнитным слоем, электропроводность которого больше электропроводности полупространства, имеются в работе [4,с.101]. Из данных годографов следует, что в данном случае отстройка от электропроводности осуществляется при меньших значениях емкости конденсатора последовательного колебательного контура, чем при размещении вихретокового преобразователя непосредственно над проводящим немагнитным полупространством. This method also applies detuning from the electrical conductivity of defect-free sections of the controlled product when placed between the end of the eddy current transducer and the surface of the controlled foil product. The principle of this detuning is the same as the above. Hodographs of the effect of the non-magnetic half-space conductivity on the complex resistance of the eddy current transducer when placing the eddy-current transducer over a non-magnetic half-space covered with an electrically conductive non-magnetic layer whose electrical conductivity is greater than the half-space conductivity are available in [4, p. 101]. From these hodographs, it follows that in this case, detuning from electrical conductivity is carried out at lower capacitances of the capacitor of the sequential oscillatory circuit than when the eddy current transducer is placed directly above the conducting non-magnetic half-space.

Принцип отстройки от влияния шероховатости и неровности поверхности заключается в следующем. Обозначим h_пк - зазор между рабочим торцом вихретокового преобразователя и поверхностью контролируемого изделия; h_пф- зазор между рабочим торцом вихретокового преобразователя и поверхностью фольги, размещенной на поверхности контролируемого изделия; h_фк- зазор между фольгой и поверхностью контролируемого изделия.The principle of detuning from the influence of roughness and surface roughness is as follows. Let h _pc denote the gap between the working end of the eddy current transducer and the surface of the product under control; h _pf is the gap between the working end of the eddy current transducer and the surface of the foil placed on the surface of the controlled product; h _fc - the gap between the foil and the surface of the controlled product.

Если на шероховатой или неровной поверхности какого-либо объекта, слегка смоченной водой, поместить фольгу толщиной не более 30 мкм из электропроводящего немагнитного материала, например из алюминия, на фольге разместить лист эластичной резины и прижать листом резины фольгу к поверхности объекта, то фольга принимает форму шероховатости и неровности поверхности, на которой она находится, и приобретает хорошую адгезию к этой поверхности. При этом применяемая фольга должна быть гибкой, неупругой. (Если алюминиевая фольга является упругой, то упругость фольги можно устранить нагреванием ее в течение небольшого времени на огне). Этот факт подтвердился при использовании образцов с различными типами шероховатости и неровности поверхности. Для этого применялась алюминиевая фольга толщиной 17 мкм от электрического конденсатора марки К50-3, емкостью 50 мкф, напряжением 300 В. В качестве эластичной резины применялась стирательная резинка размером 50х20х10 мм. If on a rough or uneven surface of an object slightly moistened with water, place a foil with a thickness of not more than 30 microns from an electrically conductive non-magnetic material, such as aluminum, place a sheet of elastic rubber on the foil and press the sheet of rubber onto the surface of the object, the foil takes the form roughness and roughness of the surface on which it is located, and acquires good adhesion to this surface. In this case, the applied foil must be flexible, inelastic. (If the aluminum foil is elastic, then the elasticity of the foil can be eliminated by heating it for a short time on fire). This fact was confirmed when using samples with various types of roughness and surface roughness. To do this, we used aluminum foil 17 μm thick from an electric capacitor of the K50-3 brand, with a capacity of 50 microfarads, and a voltage of 300 V. As an elastic rubber, an eraser of 50 × 20 × 10 mm was used.

Влияние шероховатости и неровности поверхности на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя аналогично влиянию зазора. Следовательно, влияния шероховатости и неровности точек, расположенных одинаково относительно одинаковых участков поверхностей контролируемого изделия и фольги, имеющей форму шероховатости и неровности поверхности контролируемого изделия, на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя будут аналогичны влиянию одного и того же зазора. Это позволит, выровняв чувствительности дефектоскопа к влиянию зазоров h_пк и h_пф, устранить влияние шероховатости и неровности поверхности на результаты контроля вычитанием значений показаний индикатора при расположении вихретокового преобразователя рабочим торцом на поверхность фольги, размещенной на поверхности контролируемого изделия из значений показаний индикатора при расположении вихретокового преобразователя рабочим торцом на поверхности контролируемого изделия. При этом должно соблюдаться условие, чтобы при расположении вихретокового преобразователя на поверхности фольги, размещенной на поверхности контролируемого изделия, изменения удельной электрической проводимости бездефектных участков и α - слои контролируемого изделия не влияли на показания индикатора. Для соблюдения этого условия можно возбудить вихретоковый преобразователь напряжением, частота которого соответствует глубине проникновения вихревых токов в фольгу, меньшей толщины фольги. Однако этот способ имеет тот недостаток, что вследствие большого значения частоты напряжения возбуждения вихретокового преобразователя (при использовании алюминиевой фольги это значение находится около 20 МГц) на показания индикатора влияют изменения распределенных емкостей между проводом, проводимым к датчику и корпусам. Поэтому в заявляемом способе при размещении вихретокового преобразователя рабочим торцом на поверхности фольги, размещенной на поверхности контролируемой детали, используется та же рабочая частота, что и при размещении вихретокового преобразователя рабочим торцом на поверхности контролируемого изделия. При этом от влияния изменения удельной электрической проводимости бездефектных участков контролируемого изделия на выходное напряжение дефектоскопа отстраиваются двухпараметровым методом. α - слои при этом также не будут влиять на показания индикатора вследствие того, что алюминиевая фольга, как установлено практически, уменьшает чувствительность дефектоскопа к влиянию зазора h_фк в 10 раз по сравнению с чувствительностью дефектоскопа к влиянию зазора h_пк, а после выравнивания чувствительностей дефектоскопа к влияниям зазоров h_пк и h_пф это уменьшение усиливается еще примерно в три раза. Следовательно, влияние α -слоев на показания индикатора при этом ослабляется в 30 раз.The effect of surface roughness and roughness on the complex resistance of an eddy current transducer is similar to the influence of a gap. Consequently, the effects of the roughness and roughness of points located equally with respect to the same surface areas of the controlled product and foil having the shape of roughness and roughness of the surface of the controlled product, on the complex resistance of the eddy current transducer will be similar to the influence of the same gap. This will make it possible, by aligning the sensitivity of the flaw detector to the influence of gaps h _pc and h _pf , to eliminate the influence of roughness and surface roughness on the test results by subtracting the indicator readings when the eddy current transducer is placed on the surface of the foil placed on the surface of the controlled product from the indicator readings when the eddy current is located Converter working end on the surface of the controlled product. In this case, the condition must be met that, when the eddy current transducer is located on the surface of the foil placed on the surface of the controlled product, changes in the electrical conductivity of the defect-free sections and the α-layers of the controlled product do not affect the indicator readings. To comply with this condition, an eddy current transducer can be excited with a voltage whose frequency corresponds to the penetration depth of the eddy currents in the foil that is less than the thickness of the foil. However, this method has the disadvantage that due to the large frequency of the excitation voltage of the eddy current transducer (when using aluminum foil, this value is about 20 MHz), the indicator readings are affected by changes in distributed capacitances between the wire that is conducted to the sensor and the housings. Therefore, in the inventive method, when placing the eddy current transducer with the working end on the surface of the foil placed on the surface of the controlled part, the same operating frequency is used as when placing the eddy current transducer with the working end on the surface of the controlled product. In this case, from the influence of changes in the electrical conductivity of defect-free sections of the controlled product on the output voltage of the flaw detector, the two-parameter method is built up. In this case, the α-layers will also not affect the indicator due to the fact that aluminum foil has been shown to practically reduce the flaw detector’s sensitivity to the influence of the gap h _{fc by} 10 times compared to the flaw detector’s sensitivity to the influence of the gap h _pc , and after leveling the flaw detector’s sensitivity to the effects of the gaps h _pc and h _pf this decrease is further enhanced by about three times. Therefore, the influence of α-layers on the indicator readings is weakened by 30 times.

Конструкция датчика должна содержать резиновую манжету [7]. Резиновая манжета имеет двойное назначение: во-первых, она дополнительно прижимает второй вихретоковый преобразователь к фольге, во-вторых, при нахождении максимума показаний устройства с помощью покачивания датчика, резиновая манжета автоматически ориентирует второй вихретоковый преобразователь по нормали к контролируемой поверхности, чем упрощает нахождение минимума показаний устройства. The design of the sensor must contain a rubber sleeve [7]. The rubber cuff has a dual purpose: firstly, it additionally presses the second eddy current transducer against the foil, and secondly, when finding the maximum readings of the device by swaying the sensor, the rubber cuff automatically orientates the second eddy current transducer along the normal to the controlled surface, which simplifies finding the minimum device readings.

Устройство для реализации способа содержит две схемы установки нуля: первую 9 и вторую 14, стоящие соответственно на входе и выходе модуляционного усилителя 10. A device for implementing the method contains two zero-setting schemes: the first 9 and second 14, respectively, located at the input and output of the modulation amplifier 10.

Назначение первой схемы установки нуля 9 - уменьшить постоянную составляющую выпрямленного напряжения до уровня, при котором коэффициент усиления модуляционного усилителя 10 имеет максимальное значение. При выявлении α -слоев в дальнейшем первая схема установки нуля не используется, а установка значения показаний индикатора 15 на нуль осуществляется второй схемой установки нуля 14. The purpose of the first zero-setting scheme 9 is to reduce the direct component of the rectified voltage to a level at which the gain of the modulation amplifier 10 has a maximum value. If α layers are detected in the future, the first zero-setting scheme is not used, and the indicator 15 is set to zero by the second zero-setting scheme 14.

Предлагаемый способ выявления α - слоев на титановых сплавах реализован следующим образом. На вихретоковый преобразователь 7 подают от задающего генератора 1 синусоидальное напряжение, частотой около 0,8 МГц. С помощью двойного переключателя 4 к последовательному колебательному контуру подключается первый переменный конденсатор 5. С помощью переключателя 13 к модуляционному усилителю 10 подключается второй переменный резистор 11. Регулированием элемента первой схемы установки нуля уменьшается постоянная составляющая выпрямленного напряжения до уровня, при котором коэффициент усиления модуляционного усилителя 10 имеет максимальное значение. Вихретоковый преобразователь 7 устанавливают рабочим торцом последовательно на стандартные образцы удельной электрической проводимости, диапазон значений которых включает в себя значение удельной электрической проводимости контролируемого изделия (около 0,7 Мсм см/м). Регулированием первого переменного резистора 2 и первого переменного конденсатора 5 отстраиваются от влияния изменений удельной электрической проводимости на выходной сигнал устройства. Вихретоковый преобразователь 7 устанавливают рабочим торцом на полированной поверхности бездефектного эталонного образца, в качестве которого можно использовать один из стандартных образцов. Регулированием элементов второй схемы установки нуля 14 устанавливают значение показаний индикатора 15 на нуль. Полированную поверхность эталонного образца освобождают от вихретокового преобразователя 7 и на ней размещают диэлектрическую прокладку, например, конденсаторную бумагу, толщиной 12 мкм. Устанавливают на диэлектрическую прокладку рабочим торцом вихретоковый преобразователь 7 и измеряют значение показаний индикатора 15. Устанавливают вихретоковый преобразователь 7 рабочим торцом на поверхности контролируемого изделия и измеряют значение показаний индикатора 15. Если это значение отлично от нуля, то оно является результатом влияния на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя 7 или α - слоя, или шероховатости поверхности, или α -слоя и шероховатости поверхности вместе. The proposed method for detecting α - layers on titanium alloys is implemented as follows. The eddy current transducer 7 is supplied from the master oscillator 1 by a sinusoidal voltage with a frequency of about 0.8 MHz. Using the double switch 4, the first variable capacitor 5 is connected to the series oscillatory circuit 5. Using the switch 13, the second variable resistor 11 is connected to the modulation amplifier 10. By adjusting the element of the first zero-setting circuit, the DC component of the rectified voltage decreases to a level at which the gain of the modulation amplifier 10 has maximum value. The eddy current transducer 7 is installed in series with the working end on standard samples of specific electrical conductivity, the range of values of which includes the value of specific electrical conductivity of the controlled product (about 0.7 Mcm cm / m). By adjusting the first variable resistor 2 and the first variable capacitor 5, they are detached from the influence of changes in the electrical conductivity on the output signal of the device. The eddy current transducer 7 is installed with a working end on the polished surface of a defect-free reference sample, which can be used as one of the standard samples. By adjusting the elements of the second zero-setting circuit 14, the value of the indicator 15 is set to zero. The polished surface of the reference sample is freed from the eddy current transducer 7 and a dielectric pad, for example, a 12 micron thick paper, is placed on it. The eddy current transducer 7 is installed on the dielectric laying with the working end 7 and the indicator readings are measured 15. The eddy current transducer 7 is installed with the working end on the surface of the product being monitored and the indicator readings are measured 15. If this value is non-zero, it is the result of the effect on the complex resistance of the eddy current transducer 7 or α - layer, or surface roughness, or α - layer and surface roughness together.

С помощью двойного переключателя 4 от последовательного колебательного контура отключают первый переменный конденсатор 5 и подключают второй переменный конденсатор 6. С помощью переключателя 13 от модуляционного усилителя 10 отключают третий переменный резистор 12. Поверхности тех же стандартных образцов удельной электрической проводимости слегка смачивают водой и на них размещают лист фольги из сильнопроводящего немагнитного материала, толщиной около 15 мкм. На фольге размещают лист эластичной резины и прижимают листом резины фольгу к поверхности стандартных образцов, в результате чего фольга приобретает хорошую адгезию к этим поверхностям. Поверхность фольги освобождают от листа эластичной резины и на ней устанавливают последовательно вихретоковый преобразователь 7 в точках, под которыми находятся стандартные образцы удельной электрической проводимости. Using a double switch 4, the first variable capacitor 5 is disconnected from the series oscillatory circuit and the second variable capacitor 6 is connected. Using the switch 13, the third variable resistor 12 is disconnected from the modulation amplifier 10. The surfaces of the same standard samples of electrical conductivity are slightly moistened with water and placed on them a foil sheet of highly conductive non-magnetic material, about 15 microns thick. A sheet of elastic rubber is placed on the foil and the foil is pressed onto the surface of the standard samples by the rubber sheet, as a result of which the foil acquires good adhesion to these surfaces. The surface of the foil is freed from the sheet of elastic rubber and an eddy current transducer 7 is installed sequentially on it at the points under which standard samples of electrical conductivity are located.

Регулированием второго переменного конденсатора 6 отстраиваются от влияния изменений удельной электрической проводимости стандартных образцов на выходной сигнал устройства соответственно векторной диаграмме комплексных сопротивлений последовательного колебательного контура на годографах вносимого сопротивления вихретокового преобразователя, расположенного под немагнитным проводящим полупространством, покрытым немагнитным проводящим слоем [4, с.101]. Полированную поверхность эталонного образца слегка смачивают водой, размещают на ней фольгу. На фольге размещают лист эластичной резины и прижимают листом резины фольгу к полированной поверхности эталонного образца. Освобождают поверхность фольги от листа эластичной резины и на ней размещают рабочим торцом вихретоковый преобразователь 7. By adjusting the second variable capacitor 6, they are detached from the influence of changes in the electrical conductivity of standard samples on the output signal of the device according to the vector diagram of the complex resistances of a series oscillatory circuit on the travel time curves of the eddy current transducer located under a non-magnetic conductive half-space covered by a non-magnetic conductive layer [4, p. 101] . The polished surface of the reference sample is slightly moistened with water, foil is placed on it. A sheet of elastic rubber is placed on the foil and the foil is pressed onto the polished surface of the reference sample by the rubber sheet. The surface of the foil is freed from the sheet of elastic rubber and an eddy current transducer 7 is placed on it with a working end.

Регулированием элементов второй схемы установки нуля 14 устанавливают значение показаний индикатора на нуль. Поверхность фольги освобождают от вихретокового преобразователя и на ней размещают ту же диэлектрическую прокладку, толщиной 12 мкм. Устанавливают вихретоковый преобразователь 7 на диэлектрическую прокладку и измеряют значение показаний индикатора 15. Регулированием значений переменного резистора 12 устанавливают такое значение коэффициента усиления модуляционного усилителя 7, что приращение показаний индикатора 15 от влияния зазора размером 12 мкм становится равным значению показаний индикатора 15 при установке вихретокового преобразователя 7 рабочим торцом на поверхности той же диэлектрической прокладки, размещенной на полированной поверхности эталонного образца. Освобождают поверхность фольги от диэлектрической прокладки. Размещают на поверхности фольги рабочим торцом вихретоковый преобразователь 7. By adjusting the elements of the second zero-setting circuit 14, the indicator value is set to zero. The surface of the foil is freed from the eddy current transducer and the same dielectric pad, 12 μm thick, is placed on it. Install the eddy current transducer 7 on the dielectric gasket and measure the value of the indicator 15. By adjusting the values of the variable resistor 12, set the gain of the modulation amplifier 7 such that the increment of the indicator 15 from the influence of a gap of 12 μm becomes equal to the value of the indicator 15 when installing the eddy current transducer 7 a working end face on the surface of the same dielectric strip placed on the polished surface of the reference sample . Free the surface of the foil from the dielectric strip. A eddy current transducer 7 is placed on the foil surface with a working end.

Регулированием элементов второй схемы установки нуля устанавливают значение показаний индикатора 15 на нуль, участок поверхности контролируемого изделия, содержащей точку контроля, слегка смачивают водой и на нем размещают фольгу, на фольге размещают лист эластичной резины и прижимают листом резины фольгу к поверхности контролируемого изделия, в результате чего фольга принимает форму шероховатости и неровности поверхности, на которой она находится, и приобретает хорошую адгезию к этой поверхности, размещают вихретоковый преобразователь 7 рабочим концом на поверхности фольги таким образом, чтобы точка поверхности контролируемого изделия находилась над рабочим торцом вихретокового преобразователя 7. Измеряют значение показаний индикатора 15. By adjusting the elements of the second zero-setting circuit, the indicator 15 is set to zero, the surface area of the controlled product containing the control point is slightly moistened with water and foil is placed on it, a sheet of elastic rubber is placed on the foil and the foil is pressed onto the surface of the controlled product by a rubber sheet, as a result of which the foil takes the form of roughness and unevenness of the surface on which it is located, and acquires good adhesion to this surface, place the eddy current transducer spruce 7 with the working end on the surface of the foil so that the surface point of the product being monitored is above the working end of the eddy current transducer 7. Measure the value of the indicator 15.

После этого вычитанием этого значения из значения показаний индикатора 15 при расположении вихретокового преобразователя рабочим торцом на поверхности контролируемой детали устраняют влияние шероховатости на результаты контроля. After that, subtracting this value from the value of the readings of the indicator 15 when the eddy current transducer is located with the working end on the surface of the controlled part eliminates the effect of roughness on the control results.

При выявлении α - слоев в последующих точках регулирование значений переменных первого 2, второго 11 и третьего 12 резисторов, первого 5 и второго 6 конденсаторов, а также применение диэлектрической прокладки, толщиной 12 мкм не требуется. Достаточно только переключение двойного переключателя 4 и переключателя 13 на отрегулированные элементы устройства. When detecting α - layers at subsequent points, the regulation of the values of the variables of the first 2, second 11 and third 12 resistors, the first 5 and second 6 capacitors, as well as the use of a dielectric strip with a thickness of 12 μm is not required. It is enough only to switch the double switch 4 and the switch 13 to the adjusted elements of the device.

Применяемую фольгу в данном способе заранее подбирают таким образом, что значения электропроводимости и толщины фольги на используемых участках являются постоянными. Для этого в разных точках используемых участков фольги устанавливают рабочим торцом вихретоковый преобразователь 7 и замеряют значения показаний индикатора 15. При этом одинаковым значениям показаний индикатора 15 соответствуют постоянные значения электропроводности и толщины фольги. Вихретоковый преобразователь соответственно заявляемому способу закрепляют в резиновой манжете, входящей в конструкцию датчика. Отсчет всех показаний индикатора 15 производят нахождением их минимума покачиванием вихретокового преобразователя 7. The foil used in this method is preselected in such a way that the conductivity and the thickness of the foil in the areas used are constant. To do this, at different points of the used sections of the foil, a eddy current transducer 7 is installed by the working end and the readings of the indicator 15 are measured. At the same time, the constant values of the electrical conductivity and thickness of the foil correspond to the same values of the readings of the indicator 15. Eddy current transducer according to the claimed method is fixed in a rubber cuff included in the design of the sensor. The readout of all the readings of the indicator 15 is carried out by finding their minimum by swaying the eddy current transducer 7.

Устройство для реализации способа работает следующим образом. Генератор 1 вырабатывает синусоидальное напряжение частотой около 0,8 МГц, которое подается на последовательный колебательный контур, содержащий вихретоковый преобразователь и могущий содержать или переменный конденсатор 5, или переменный конденсатор 6, которые поочередно подключаются к последовательному контуру с помощью двойного переключателя 4. Регулированием емкости переменного конденсатора 5 отстраиваются от влияния удельной электрической проводимости бездефектных участков контролируемого изделия на выходное напряжение колебательного контура при расположении вихретокового преобразователя 7 рабочим торцом на бездефектных участках контролируемого изделия. Регулированием емкости переменного конденсатора 6 отстраиваются от влияний удельной электрической проводимости бездефектных участков контролируемого изделия на выходное напряжение колебательного контура при расположении вихретокового преобразователя 7 рабочим торцом на фольге от сильнопроводящего немагнитного материала, размещенной на поверхности бездефектных участков контролируемого изделия. Напряжение, возникающее на выходе последовательного колебательного контура, детектируется амплитудным детектором 8. После этого уменьшается постоянная составляющая продетектированного напряжения с помощью первой схемы установки нуля 9 до уровня, при котором коэффициент усиления модуляционного усилителя 10 имеет максимальное значение. Выпрямленное напряжение усиливается модуляционным усилителем 10, который может содержать первый или второй переменный резистор 12, подключаемые поочередно с помощью переключателя 13 к модуляционному усилителю 10. A device for implementing the method works as follows. The generator 1 generates a sinusoidal voltage with a frequency of about 0.8 MHz, which is supplied to a serial oscillatory circuit containing an eddy current transducer and which can contain either an alternating capacitor 5 or an alternating capacitor 6, which are alternately connected to the serial circuit using a double switch 4. Regulation of the capacitance of the alternating capacitors 5 are detuned from the influence of electrical conductivity of defect-free sections of the controlled product on the output voltage Tel'nykh contour at the location of the eddy current transducer 7 working end at defect-free areas of controlled items. By adjusting the capacitance of the variable capacitor 6, they are detached from the effects of the electrical conductivity of the defect-free sections of the controlled product on the output voltage of the oscillating circuit when the eddy current transducer 7 is located on the foil from a highly conductive non-magnetic material placed on the surface of the defect-free sections of the controlled product. The voltage generated at the output of the series oscillatory circuit is detected by the amplitude detector 8. After that, the constant component of the detected voltage is reduced by the first zero-setting circuit 9 to a level at which the gain of the modulation amplifier 10 has a maximum value. The rectified voltage is amplified by a modulation amplifier 10, which may contain a first or second variable resistor 12, connected alternately with a switch 13 to the modulation amplifier 10.

Если вихретоковый преобразователь 7 установлен рабочим торцом на поверхности фольги, размещенной на поверхности образцовой или контролируемой детали, то к модуляционному усилителю с помощью переключателя 13 подключается третий переменный резистор 12, сопротивление которого регулируется таким образом, что значение показаний индикатора 15 привлиянии зазора между рабочим торцом вихретокового образователя 7 и поверхностью фольги становится равным значению показаний индикатора 15 при влиянии того же зазора между рабочим торцом вихретокового образователя 7 и поверхностью бездефектных участков контролируемого изделия. If the eddy current transducer 7 is mounted with a working end on the surface of a foil placed on the surface of an exemplary or controlled part, then a third variable resistor 12 is connected to the modulation amplifier using a switch 13, the resistance of which is regulated so that the value of the readings of the indicator 15 is influenced by the gap between the working end of the eddy current of the educator 7 and the surface of the foil becomes equal to the value of the readings of the indicator 15 under the influence of the same gap between the working end of the eddy current 7 of the forming and surface defect-free parts of the test object.

Было изготовлено и испытано два варианта макета заявляемого устройства. Первый вариант макета заявляемого устройства для реализации способа, соответствующий структурной схеме примера выполнения устройства, приведенной на фиг. 2, имеет следующие основные параметры и их значения. Задающий генератор 1 собран на λ -диоде, состоящем из полевого транзистора 18 типа КПЗ02В и полевого транзистора 19 типа КП103М. Параллельный колебательный контур задающего генератора состоит из катушки индуктивности 20 и конденсатора 21, причем катушка индуктивности 20 намотана без сердечника, на каркасе диаметром 5 мм проводом, диаметром 0,17 мм и имеет 180 витков, конденсатор 21 имеет емкость, равную 750 пф. Значение резонансной частоты контура находится около 0,8 МГц. Напряжение питания на λ -диод подается со средней точки переменного резистора 16, максимальное значение сопротивления которого составляет 1,5 кОм, являющегося делителем напряжения. Между средней точкой переменного резистора 16 и корпусом включен фильтрующий конденсатор 17, емкостью 10 нф. Выход задающего генератора соединен со входом согласующего каскада, представляющим собой неинвертирующий усилитель, собранный на операционном усилителе 26 типа 4ОУД8А и резисторах 22, 23, 24, 25, номиналами 47 кОм, 470 кОм, 82 кОм и 470 кОм, соответственно. It was made and tested two versions of the layout of the claimed device. The first variant of the layout of the inventive device for implementing the method, corresponding to the structural diagram of an example embodiment of the device shown in FIG. 2, has the following main parameters and their meanings. The master oscillator 1 is assembled on a λ-diode, consisting of a field transistor 18 type KPZ02V and a field transistor 19 type KP103M. The parallel oscillating circuit of the master oscillator consists of an inductor 20 and a capacitor 21, and the inductor 20 is wound without a core, on a frame with a diameter of 5 mm by wire, with a diameter of 0.17 mm and has 180 turns, capacitor 21 has a capacitance equal to 750 pF. The value of the resonant frequency of the circuit is about 0.8 MHz. The supply voltage to the λ-diode is supplied from the midpoint of the variable resistor 16, the maximum value of the resistance of which is 1.5 kΩ, which is a voltage divider. Between the midpoint of the variable resistor 16 and the housing included filter capacitor 17, with a capacity of 10 nF. The output of the master oscillator is connected to the input of the matching stage, which is a non-inverting amplifier assembled on an operational amplifier 26 of type 4OUD8A and resistors 22, 23, 24, 25, with values of 47 kOhm, 470 kOhm, 82 kOhm and 470 kOhm, respectively.

Недостатком такого согласующего каскада является то, что при включении устройства стрелка его индикатора "плывет" и требуется минут 15-20, чтобы стрелка остановилась. Для устранения этого недостатка в качестве согласующего каскада можно применять не неинвертирующий усилитель, а повторитель напряжения, собранный на том же операционном усилителе. При этом время прогрева устройства уменьшается до 2-х - 3-х минут. Здесь же отметим, что если соответствующим образом подобрать значения напряжений питания устройства в области ± 9 В, то время прогрева устройства можно уменьшить практически до нуля. Выход согласующего каскада соединен со входом последовательного колебательного контура, содержащего вихретоковый преобразователь 7. The disadvantage of this matching cascade is that when the device is turned on, the arrow of its indicator “floats” and it takes 15-20 minutes for the arrow to stop. To eliminate this drawback, not a non-inverting amplifier, but a voltage follower assembled on the same operational amplifier can be used as a matching stage. At the same time, the warm-up time of the device is reduced to 2 to 3 minutes. Here, we note that if you appropriately select the values of the supply voltage of the device in the region of ± 9 V, then the heating time of the device can be reduced to almost zero. The output of the matching cascade is connected to the input of the series oscillatory circuit containing the eddy current transducer 7.

Значения сопротивления переменного резистора 2 емкостей первого 5 и второго 6 переменных конденсаторов, соответствующие отстройке от влияния изменений удельной электрической проводимости, в заявленном способе составляют примерно 1,5 кОм, 20 пф и 50 пф, соответственно. Значение индуктивности вихретокового преобразователя 7 составляет 400 мкГ. Такое большое значение индуктивности выбрано, исходя из условий согласования выходного сопротивления согласующего каскада и выходного сопротивления последовательного колебательного контура. Конструктивно обмотка вихретокового преобразователя 7 намотана проводом 0,05 мм на ферритовом цилиндрическом сердечнике марки М600, диаметром 1,2 мм и имеет 200 витков. Вторичная обмотка разделительного трансформатора 3 является выходом последовательного колебательного контура и соединена с входом амплитудного детектора 8, собранного на диодах 27, 28 и конденсаторе 29. Разделительный трансформатор 3 намотан на кольцевом ферритовом сердечнике, марки 1000 мм, размерами 32х16х8, проводом диаметром 0,17 мм. Первичная обмотка имеет 15 витков, вторичная обмотка имеет 50 витков. The resistance values of the variable resistor 2 capacitances of the first 5 and second 6 variable capacitors, corresponding to the detuning from the influence of changes in the electrical conductivity, in the claimed method are approximately 1.5 kOhm, 20 pF and 50 pF, respectively. The inductance value of the eddy current transducer 7 is 400 μg. Such a large value of the inductance is selected based on the conditions for matching the output resistance of the matching stage and the output resistance of a series oscillatory circuit. Structurally, the winding of the eddy current transducer 7 is wound with a 0.05 mm wire on a M600 brand ferrite cylindrical core, with a diameter of 1.2 mm and has 200 turns. The secondary winding of the isolation transformer 3 is the output of the series oscillatory circuit and is connected to the input of the amplitude detector 8 assembled on diodes 27, 28 and the capacitor 29. The isolation transformer 3 is wound on a ring ferrite core, 1000 mm brand, 32x16x8 in size, with a wire diameter of 0.17 mm . The primary winding has 15 turns, the secondary winding has 50 turns.

Выход амплитудного детектора 8 соединен со входом первой схемы установки нуля 9, в которой с целью устранения влияния дрейфа нуля первичных каскадов устройства на показания индикатора отсутствует активный элемент (операционный усилитель). Состоит первая схема установки нуля из двух делителей напряжения, первый из которых представляет переменный резистор 30, максимальное значение сопротивления которого составляет 6,3 кОм, второй делитель напряжения представляет три последовательно соединенных резистора: 31-е, 32-е и 33-е, номиналами 470 кОм, 6,2 кОм и 15 кОм соответственно. Существенное значение из них имеет резистор 31, соединенный одним концом со средней точкой первого делителя напряжения: если значение сопротивления этого резистора установить слишком маленьким, например 10 кОм, то первая схема установки нуля 9 будет иметь большой диапазон регулирования величины постоянной составляющей выпрямленного напряжения, однако при этом на показания индикатора будут влиять нестабильности, напоминающее дрейф нуля усилителя положительного и отрицательного источников питания, подключаемых к первому делителю напряжения. С увеличением значения сопротивления резистора 31 этот диапазон и эти нестабильности уменьшаются, и при имеющимся значении сопротивления резистора 31, равном 470 кОм, первая схема нуля 9 имеет достаточный диапазон регулирования величины постоянно составляющей выпрямленного напряжения, при этом нестабильности схемы, влияющие на показания индикатора, практически отсутствуют. В первой схеме установки нуля резистор 30 может отсутствовать, а резистор 31 взят переменным, и один его конец подключен непосредственно к источнику питания - U_п, а другой конец к резистору 32. Выход первой схемы установки нуля 9 соединен со входом модуляционного усилителя 10, представляющего последовательное соединение модулятора 34, усилителя низкой частоты и демодулятора. Усилитель низкой частоты собран на операционном усилителе 38, типа К140УД8А, резисторах 37, 39, 40, номиналами 82 кОм, 82 кОм и 470 кОм, соответственно, и второго 11 и третьего 12 переменных резисторов с максимальными значениями сопротивления 4,7 МОм и 2,2 МОм соответственно, включаемых поочередно с помощью переключателя 13 в цепь обратной связи усилителя низкой частоты и являющихся элементами регулировки коэффициента усиления модуляционного усилителя. Напряжение несущей частоты, равной одному кГц модуляционного усилителя, подводится к модулятору 34 и демодулятору 36 от генератора 35. Выход модуляционного усилителя 10 соединен со входом второй схемы установки нуля 14, являющимся неинвертирующим усилителем, собранным на операционном усилителе 46, типа К140УД8А, резисторах 43, 44, 45, 46, 47, 48, номиналами 82 кОм, 82 кОм, 82 кОм, 47 кОм и 82 кОм, соответственно, и двух переменных резисторов 41 и 42 с максимальными значениями сопротивлений 1 кОм и 47 кОм, соответственно, являющимися резисторами "плавно" и "грубо" установки нуля усилителя. Ко входу схемы установки нуля 14 подключены одним концом последовательно соединенные стрелочный индикатор 15, типа М24, с максимальным значением измерения тока 100 мкА, и переменный резистор 49, с максимальным значением сопротивления 20 кОм, подключенные другим концом к корпусу. Переменный резистор 49 служит для расширения пределов измерения индикатора 15, которое производится следующим образом: если установить значение сопротивления переменного резистора 49 на нуль, регулировкой переменных резисторов 42 и 41 второй схемы установки нуля 14 установить показания индикатора 15 на значение 100 мкА и увеличить значение сопротивления переменного резистора 49 таким образом, что показания индикатора становятся равными 50 мкА, то предел измерения тока индикатора 15 станет равным 200 мкА. Аналогично устанавливаются и другие значения пределов измерения индикатора 15. Вместо операционных усилителей, типа К140УД8Ф (Б, В) в устройстве могут применяться операционные усилители, типа КР140УД8Ф (Б,В). Вихретоковый преобразователь соединяется с устройством с помощью коаксиального кабеля длиной около 1 м.The output of the amplitude detector 8 is connected to the input of the first zero-setting circuit 9, in which, in order to eliminate the influence of the zero drift of the primary stages of the device on the indicator readings, there is no active element (operational amplifier). The first zero-voltage circuit consists of two voltage dividers, the first of which is a variable resistor 30, the maximum resistance value of which is 6.3 kOhm, the second voltage divider represents three series-connected resistors: 31st, 32nd and 33rd, with ratings 470 kΩ, 6.2 kΩ and 15 kΩ, respectively. Of these, a resistor 31 is connected, connected at one end to the midpoint of the first voltage divider: if the resistance value of this resistor is set too small, for example 10 kOhm, then the first zero-setting circuit 9 will have a large range of regulation of the DC component of the rectified voltage, however, at In this case, instability, reminiscent of the zero drift of the amplifier of positive and negative power sources connected to the first voltage divider, will affect the indicator readings. eniya. With an increase in the resistance value of the resistor 31, this range and these instabilities decrease, and with the existing value of the resistance of the resistor 31 equal to 470 kOhm, the first zero circuit 9 has a sufficient control range for the constant component of the rectified voltage, while the instabilities of the circuit that affect the indicator readings are practically are absent. In the first zero-setting circuit, the resistor 30 may be absent, and the resistor 31 is taken variable, and one end thereof is connected directly to the power source - U _p , and the other end to the resistor 32. The output of the first zero-setting circuit 9 is connected to the input of the modulation amplifier 10, representing serial connection of the modulator 34, the low-frequency amplifier and the demodulator. The low-frequency amplifier is assembled on an operational amplifier 38, type K140UD8A, resistors 37, 39, 40, rated 82 kOhm, 82 kOhm and 470 kOhm, respectively, and the second 11 and third 12 variable resistors with maximum resistance values of 4.7 MOhm and 2, 2 megohms, respectively, included alternately with the help of the switch 13 in the feedback circuit of the low-frequency amplifier and which are elements of the gain control of the modulation amplifier. The carrier frequency voltage equal to one kHz of the modulation amplifier is supplied to the modulator 34 and demodulator 36 from the generator 35. The output of the modulation amplifier 10 is connected to the input of the second zero-setting circuit 14, which is a non-inverting amplifier assembled on an operational amplifier 46, such as K140UD8A, resistors 43, 44, 45, 46, 47, 48, with ratings 82 kOhm, 82 kOhm, 82 kOhm, 47 kOhm and 82 kOhm, respectively, and two variable resistors 41 and 42 with maximum resistance values of 1 kOhm and 47 kOhm, respectively, which are the resistors " smoothly and rudely set Applicants amplifier zero. A dial indicator 15, type M24, with a maximum current measurement value of 100 μA, and a variable resistor 49, with a maximum resistance value of 20 kOhm, connected at the other end to the housing, are connected at one input to the input of the zero-setting circuit 14. Variable resistor 49 serves to expand the measurement range of indicator 15, which is performed as follows: if you set the resistance value of variable resistor 49 to zero, adjust the variable resistors 42 and 41 of the second zero-setting circuit 14 to set the indicator 15 to 100 μA and increase the value of the variable resistance resistor 49 in such a way that the indicator readings become equal to 50 μA, then the current measurement limit of the indicator 15 becomes equal to 200 μA. Other values of the indicator 15 measurement limits are set similarly. Instead of operational amplifiers, such as K140UD8F (B, V), the device can use operational amplifiers, such as KR140UD8F (B, C). The eddy current transducer is connected to the device using a coaxial cable with a length of about 1 m.

Второй вариант макета заявляемого устройства имеет следующие схемные и конструктивные отличия от первого варианта. Между вторичной обмоткой разделительного трансформатора 3 и входом амплитудного детектора 8 включен еще один разделительный трансформатор. Его отличие от разделительного трансформатора 3 состоит в том, что первичная обмотка имеет 50 витков, а вторичная обмотка - 80 витков. Еще одно отличие состоит в том, что обмотка разделительного трансформатора 3 включена согласно, а второго разделительного трансформатора - встречно. При этом конец вторичной обмотки разделительного трансформатора 3, соединенный с корпусом, должен быть от корпуса отключен. Максимальное значение сопротивления переменного резистора 2 составляет 6,8 кОм, а номинальное значение - 3-5 кОм. Число витков вихретокового преобразователя составляет не 200, а 280-300. Резистор 31 берется переменный. The second version of the layout of the inventive device has the following circuit and structural differences from the first option. Between the secondary winding of the isolation transformer 3 and the input of the amplitude detector 8, another isolation transformer is included. Its difference from isolation transformer 3 is that the primary winding has 50 turns, and the secondary winding has 80 turns. Another difference is that the winding of the isolation transformer 3 is turned on according to, and the second isolation transformer is turned on. In this case, the end of the secondary winding of the isolation transformer 3 connected to the housing must be disconnected from the housing. The maximum resistance value of the variable resistor 2 is 6.8 kOhm, and the nominal value is 3-5 kOhm. The number of turns of the eddy current transducer is not 200, but 280-300. Resistor 31 is taken variable.

Номинальное значение сопротивления резистора 31 первой схемы установки нуля составляет не 470 кОм, а 50 кОм. Причем один конец резистора 31 подключен непосредственно к источнику питания - U_п, а другой конец к резистору 32. При этом при таком уменьшении значения сопротивления резистора 31 нестабильностей отмечено не было. Было также установлено, что наличие согласующего каскада в задающем генераторе хотя и повышает чувствительность, но не является обязательным и параллельный колебательный контур задающего генератора может непосредственно подключаться к последовательному колебательному контуру. Было также установлено, что между вторичной обмоткой вторичного разделительного трансформатора и входом амплитудного детектора 8 для повышения чувствительности можно включать неинвертирующий усилитель или повторитель напряжения на микросхеме К140УД8 или КР140УД8, но это также не является обязательным. Этот второй вариант макета устройства при прочих равных технических параметрах имеет больший диапазон отстройки от электропроводности.The nominal resistance value of the resistor 31 of the first zero-setting circuit is not 470 kOhm, but 50 kOhm. Moreover, one end of the resistor 31 is connected directly to the power source - U _p , and the other end to the resistor 32. In this case, with such a decrease in the resistance value of the resistor 31, no instabilities were noted. It was also found that the presence of a matching cascade in the master oscillator, although it increases sensitivity, is not necessary, and the parallel oscillatory circuit of the master oscillator can be directly connected to the serial oscillatory circuit. It was also found that between the secondary winding of the secondary isolation transformer and the input of the amplitude detector 8, a non-inverting amplifier or voltage follower on the K140UD8 or KR140UD8 chip can be included to increase the sensitivity, but this is also not necessary. This second version of the device’s layout, ceteris paribus, has a larger range of detuning from electrical conductivity.

Результаты испытаний первого варианта макета заявляемого устройства для реализации заявляемого способа приведены в таблицах 1 - 6. В табл. 1 представлена зависимость значений выходного тока I_иI_ф устройства от влияния удельной электрической проводимости при расположении вихретокового преобразователя рабочим торцом, соответственно, на поверхности стандартных образцов удельной электрической проводимости и на поверхности фольги, размещенной на поверхности стандартных образцов удельной электрической проводимости. В табл. 2 - зависимость приращений выходного тока ΔI устройства от влияния α -слоя толщиной 20-30 мкм на образцах с гладкой, не шероховатой, контролируемой поверхностью. В табл. 3 - зависимость приращений выходного тока ΔΙ_шα, ΔΙ_шф и ΔI_α , соответственно, от совместного влияния α -слоя, шероховатости и неровности поверхности, от влияния фольги, имеющей форму шероховатости и неровности контролируемой поверхности, и от влияния только α -слоя в одних и тех же точках контроля контролируемой шероховатой неровной поверхности с α -слоем. В табл. 4 - зависимость приращений выходного тока ΔΙ_ш и ΔΙ_шф , соответственно, от влияний шероховатости и неровности поверхности и фольги, имеющей форму шероховатости и неровности контролируемой поверхности, в одних и тех же точках контроля на бездефектных образцах. В табл. 5 - зависимость приращений выходного тока ΔI_пкh, ΔI_пфh и ΔI_фкh от влияния зазора, величиной 12 мкм, соответственно, между рабочим торцом вихретокового образователя и полированной поверхности эталонного образца, между рабочим торцом вихретокового преобразователя и фольгой, расположенной на полированной поверхности эталонного образца между фольгой и полированной поверхностью эталонного образца при наличии отстройки от влияния удельной электрической проводимости бездефектных участков изделия и при неизменном значении коэффициента усиления модуляционного усилителя. В табл. 6 - значения величин зазоров h, соответствующие приращениям выходного тока ΔI_ш от влияния шероховатости и неровности поверхности контролируемого изделия или от влияния зазора.The test results of the first version of the layout of the claimed device for implementing the proposed method are shown in tables 1 - 6. In table. Figure 1 shows the dependence of the output current values I _and I _{f of the} device on the effect of electrical conductivity when the eddy current transducer is located with the working end, respectively, on the surface of standard samples of electrical conductivity and on the surface of a foil placed on the surface of standard samples of electrical conductivity. In the table. 2 - dependence of the increments of the output current ΔI of the device on the influence of the α-layer with a thickness of 20-30 μm on samples with a smooth, not rough, controlled surface. In the table. 3 - the dependence of the output current increments ΔΙ _shα, ΔΙ _ShF and ΔI _α, respectively, the combined effects of α-type layer, the surface roughness and unevenness of the influence of foil having a roughness shape and controlled surface roughness, and by the influence of only α-type layer in some and the same points of control of a controlled rough uneven surface with an α-layer. In the table. 4 - the dependence of the output current increment and _w ΔΙ ΔΙ _ShF respectively from the effects of roughness and surface roughness of the foil and having a roughness shape and controlled surface roughness, in the same points on the defect-free control samples. In the table. 5 - dependence of the increments of the output current _{ΔI pkh} , _{ΔI pfh} and _{ΔI fkh} on the influence of a gap of 12 μm, respectively, between the working end of the eddy current generator and the polished surface of the reference sample, between the working end of the eddy current transducer and the foil located on the polished surface of the reference sample between foil and polished surface of the reference sample in the presence of detuning from the influence of the electrical conductivity of defect-free sections of the product and at a constant value of the gain Nia modulation amplifier. In the table. 6 - the values of the gaps h, corresponding to the increments of the output current ΔI _w from the influence of roughness and surface roughness of the controlled product or from the influence of the gap.

Для испытания брались титановые стандартные образцы удельной электрической проводимости, диапазон значений которых включает в себя значения удельной электрической проводимости контролируемого изделия - около 0,7 см/м, и восемь образцов из титанового сплава, шесть из которых имели гладкие, не шероховатые поверхности, а содержащие α -слой толщиной 20-30 мм, один образец имел шероховатые и неровные поверхности, содержащие α -слой толщиной 20-30 мм, и один образец, имеющий шероховатые и неровные поверхности, являлся бездефектным, причем одна из поверхностей всех образцов являлась полированной, бездефектной и применялась в качестве поверхности эталонного образца. For testing, we took titanium standard samples of electrical conductivity, the range of values of which includes the values of electrical conductivity of the controlled product - about 0.7 cm / m, and eight samples of titanium alloy, six of which had smooth, not rough surfaces, but containing α-layer with a thickness of 20-30 mm, one sample had rough and uneven surfaces containing an α-layer with a thickness of 20-30 mm, and one sample having rough and uneven surfaces was defect-free, and one of the The surfaces of all samples were polished, defect-free and used as the surface of the reference sample.

Испытания показали, что, соответственно табл. 1, диапазон значений электропроводности, в котором изменения электропроводности не влияют на результаты контроля, составляет 0,625-0,75 М см/м, т.е. этот диапазон включает в себя значение электропроводности бездефектных участков контролируемого изделия - около 0,7 М см/м. Приращения выходного тока устройства, соответственно табл. 2, от влияния α -слоя толщиной 20-30 мкм составляет 50-100 мкм. Приращения выходного тока устройства, соответственно табл. 3 и 4, от влияния шероховатости, в зависимости от степени шероховатости, составляют от 0 до 120 мкА, что, соответственно табл. 6, эквивалентно влиянию зазора от 0 до 10 мкм. При этом из табл. 3 и 4 следует, что шероховатости и неровности поверхности не влияют на результаты контроля, даже без применения фольги, если влияние поверхности и неровностей существенно меньше влияния α- -слоя на приращение выходного тока устройства. Из сопоставления табл. 2 и 5 следует, что влияние α слоя толщиной 25 мкм эквивалентно влиянию зазора величиной 6 мкм на приращение выходного тока индикатора. Применение фольги соответственно заявляемому способу позволяет измерить приращение выходного тока устройства от влияний шероховатости и неровностей поверхности с точностью 10%, что, при влиянии шероховатости сильной степени и неровностей поверхности, эквивалентной влиянию зазора величиной 8-10 мкм, позволяет выявлять α -слои толщиной 3 мкм и больше. Из табл. 5 следует, что при размещении фольги между рабочим торцом вихретокового преобразователя и поверхностью титанового изделия фольга уменьшает влияние титанового изделия на комплексное сопротивление вихретокового преобразователя в 10 раз, а после уменьшения приращения тока ΔΙ_пфh (см. табл. 6), соответственно заявляемому способу, от 430 до 160 мкА, это уменьшение становится 30-кратным, вследствие чего контролируемое изделие почти не влияет на результат измерения шероховатости и неровности в заявляемом способе.Tests have shown that, respectively, table. 1, the range of conductivity values, in which changes in conductivity do not affect the control results, is 0.625-0.75 M cm / m, i.e. This range includes the value of the electrical conductivity of the defect-free sections of the controlled product - about 0.7 M cm / m. The increment of the output current of the device, respectively table. 2, from the influence of the α-layer with a thickness of 20-30 microns is 50-100 microns. The increment of the output current of the device, respectively table. 3 and 4, from the influence of roughness, depending on the degree of roughness, are from 0 to 120 μA, which, respectively, table. 6 is equivalent to the effect of a gap of 0 to 10 microns. Moreover, from the table. 3 and 4, it follows that surface roughness and roughness do not affect the control results, even without the use of foil, if the influence of the surface and roughness is significantly less than the influence of the α-layer on the increment of the output current of the device. From a comparison of the table. 2 and 5 it follows that the influence of the α layer with a thickness of 25 μm is equivalent to the influence of a gap of 6 μm on the increment of the output current of the indicator. The use of foil according to the claimed method allows to measure the increment of the output current of the device from the effects of roughness and surface irregularities with an accuracy of 10%, which, when exposed to roughness of a high degree and surface roughness, equivalent to the influence of a gap of 8-10 μm, allows to detect α-layers with a thickness of 3 μm and more. From the table. 5 it follows that when placing the foil between the working end of the eddy current transducer and the surface of the titanium product, the foil reduces the influence of the titanium product on the complex resistance of the eddy current transducer by 10 times, and after decreasing the current increment ΔΙ _pfh (see table 6), respectively, from 430 to 160 μA, this decrease becomes 30-fold, as a result of which the controlled product almost does not affect the result of measuring roughness and roughness in the claimed method.

Недостатком первого варианта макета заявленного устройства является не очень большой диапазон отстройки от электропроводности. Этот диапазон можно увеличить подбором чисел витков вихретокового преобразователя 7 и регулированием сопротивления переменного резистора 2. The disadvantage of the first version of the layout of the claimed device is not a very large range of detuning from electrical conductivity. This range can be increased by selecting the number of turns of the eddy current transducer 7 and adjusting the resistance of the variable resistor 2.

Испытания второго варианта макета заявляемого устройства показали, что при прочих равных технических параметрах он имеет больший диапазон отстройки от электропроводности. Tests of the second version of the layout of the claimed device showed that, ceteris paribus technical parameters, it has a greater range of detuning from electrical conductivity.

Предлагаемые способ выявления газонасыщенных слоев на титановых сплавах и устройство для его реализации позволяет отстроиться при выявлении α -слоев от изменений удельной электрической проводимости бездефектных участков и шероховатости и неровности контролируемого изделия и этим самым повышают достоверность неразрушающего контроля. The proposed method for detecting gas-saturated layers on titanium alloys and a device for its implementation allows you to build up when detecting α-layers from changes in the electrical conductivity of defect-free areas and the roughness and roughness of the controlled product and thereby increase the reliability of non-destructive testing.

Источники информации
1. А.С. N 1732255 (аналог).Sources of information
1. A.S. N 1732255 (analogue).

2. Дякин В. В., Сандовский В.А. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей. - М.: Наука, 1981, с. 19, 95. 2. Dyakin V.V., Sandovsky V.A. Theory and calculation of overhead eddy current transducers. - M .: Nauka, 1981, p. 19, 95.

3. Калинин Н.П., Остапенко В.Д. Контроль газонасыщенных слоев титановых сплавов вихревыми токами повышенной частоты. - Дефектоскопия, 1983, N 5, с. 15-21 (прототип). 3. Kalinin NP, Ostapenko V.D. Control of gas-saturated layers of titanium alloys by eddy currents of high frequency. - Flaw detection, 1983, N 5, p. 15-21 (prototype).

4. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. /Под ред. Клюева В.В. - М.: Машиностроение, 1986, с. 101-132-133 (прототип). 4. Devices for non-destructive testing of materials and products. Directory. / Ed. Klyueva V.V. - M.: Mechanical Engineering, 1986, p. 101-132-133 (prototype).

5. Карандеев К. Б. Специальные методы электрических измерений. - М-Л.: Госэнергоиздат, 1963, с. 183-192. 5. Karandeev K. B. Special methods of electrical measurements. - M-L .: Gosenergoizdat, 1963, p. 183-192.

6. А.С. N 1748038. 6. A.S. N 1748038.

7. А.С. N 691745. 7. A.S. N, 691745.

Claims

1. A method for detecting gas-saturated layers on titanium alloys, which consists in installing the eddy current transducer on the polished surface of the sample, measuring the output signal of the eddy current transducer, swirling the eddy current transducer and fixing the extremum of the output signal by the indicator, performing similar operations on the controlled section of the product and using a fixed extremum for detecting gas-saturated layers, characterized in that the value of the frequency of the excitation voltage set less than 20 MHz, turn on the eddy current transducer into a series oscillatory circuit with adjustable capacitance, detect, amplify the output voltage of the circuit U _o and feed it to the indicator, set the amplifier gain sufficient to detect gas-saturated layers, select the capacitance C ₁ from the condition: φ _to = var, U = const _to impact while being alternately different conductivity sample values, where φ _k - the phase of the output circuit voltage, U _k - voltage amplitude of the output circuit is set indications indicator zero is placed between the polished surface of the sample and eddy current transducer dielectric gasket and fixed readings P ₁ indicator disposed between the end of the eddy current transducer and samples with different values of electrical conductivity foil selected capacitance C ₂ of the capacitor from the condition f _a = var, U _a = const is set zero indicator, placed between the foil and the end of the eddy current transducer selected dielectric gasket and fixed readings of the indicator P ₂ is selected coefficient yc amplifier Lenia, wherein P ₁ = P _2, placed foil on the controlled area and deforming it, giving it the shape of a controlled surface area, establish eddy current transducer in the deformed foil and fixed readings of the indicator P _3, is determined indicator reading P ₄ during installation of the eddy current converter controlled area and connecting to the oscillatory circuit of a capacitor with a capacity of C ₁ , determine the difference P ₄ - P ₃ and it is judged on the presence of defects in the controlled area.

2. A device for detecting gas-saturated layers on titanium alloys, comprising a sinusoidal voltage generator, a series oscillatory circuit formed by a first variable resistor, a first variable capacitor and an eddy current transducer, an amplitude detector, an indicator, characterized in that an isolation transformer, a double switch are inserted into it, a second variable capacitor, the first and second zero-setting circuits, a modulation amplifier, second and third variable resistors, a switch, moreover, the first winding of the isolation transformer is connected in parallel to the first variable resistor, the terminals of the first variable capacitor are connected one at a time to the second and fifth contacts of the double switch, the terminals of the second variable capacitor are connected one at a time to the third and sixth contacts of the double switch, the second and third contacts of the double switch can be connected alternately to its first contact connected to one end of a parallel connected first variable resistor and egg windings of the isolation transformer, the other end of which is connected to the output of the sinusoidal voltage generator, simultaneously and respectively with alternately connecting the second and third contacts of the double switch to its first contact, the fifth and sixth contacts of the double switch can be connected alternately to its fourth contact connected to one end eddy current transducer connected to the other end of the winding to the housing, the input of the amplitude detector is connected to one end of the secondary an isolation transformer, the other end of which is connected to the housing, an amplitude detector, a first zero-setting circuit, a modulation amplifier, a second zero-setting circuit and an indicator connected in series, the modulating amplifier has two gain adjustment resistors, second and third variable resistors, the two ends of which are connected together and connected to a point in the modulation amplifier circuit to which one end of the modulation amplifier gain adjustment resistor should be connected Two other end of the second and third variable resistors are connected one by one respectively to the second and third switch contacts which can be connected alternately to the first its contact connected to the circuit point modulation amplifier, which is connected to the other end of the resistor adjusting the gain of the modulation amplifier.