+

RU2672978C1 - Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object - Google Patents

Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object Download PDF

Info

Publication number
RU2672978C1
RU2672978C1 RU2017121245A RU2017121245A RU2672978C1 RU 2672978 C1 RU2672978 C1 RU 2672978C1 RU 2017121245 A RU2017121245 A RU 2017121245A RU 2017121245 A RU2017121245 A RU 2017121245A RU 2672978 C1 RU2672978 C1 RU 2672978C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
defects
field
long
controlled
Prior art date
Application number
RU2017121245A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Викторович Бочкарев
Иван Васильевич Брякин
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кыргызско-Российский Славянский университет (КРСУ)
Priority to RU2017121245A priority Critical patent/RU2672978C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2672978C1 publication Critical patent/RU2672978C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Abstract

FIELD: defectoscopy.SUBSTANCE: invention relates to the field of non-destructive magnetic control of long ferromagnetic objects, and is intended primarily for magnetic testing of steel ropes and wire in order to determine their local defects and losses of metal section, and can also be used for defectoscopy of electric cables with ferromagnetic elements in the form of steel conductors, armor coatings, electromagnetic shields, etc. When the method is realized by a physical field consisting of an alternating electric field and a constant magnetic field, act simultaneously on the controlled long ferromagnetic object and the reference ferromagnetic object of finite length, corresponding to the assortment of the object under test without defects. Through this effect, both objects excite the magnetoelectric and magnetic modulation effects, with the help of which they form a measuring signal, respectively, in the controlled object, and in the reference object, a reference signal proportional to the change in the physical field. In this case, the measuring and reference signals are formed in the form of corresponding EMF induction, containing transformer and magnetomodulation components, compare the antiphase overlap with the measuring and reference signals and judge the presence of defects in the object by the parameters of the result of the comparison. To detect defects such as loss of metal section, as a parameter of the comparison result, the difference of the transformer components of the EMF of the measuring and reference signals at the excitation frequency of the vibrator antenna is used, and to detect local defects, as a parameter of the comparison result, the difference of the magnetically modulated components of the EMF of the measuring and reference signals at the double excitation frequency of the vibrator antenna is used. In this case, the alternating electric field in the object is created by means of a capacitor dipole antenna, the impact of the physical field is carried out at the frequency of the electromechanical resonance of the controlled ferromagnetic object, and the intensity of the constant magnetic field is chosen from the condition taking into account the amplitude of the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave excited by the vibrator antenna.EFFECT: technical result consists in increasing the accuracy of defect detection and expanding the range of controlled parameters.4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области неразрушающего магнитного контроля длинномерных ферромагнитных объектов, и предназначено, прежде всего, для магнитной дефектоскопии стальных канатов, ориентированной на определение локальных дефектов и потерь металлического сечения.The invention relates to the field of non-destructive magnetic control of long ferromagnetic objects, and is intended primarily for magnetic flaw detection of steel ropes, focused on the determination of local defects and loss of metal section.

При магнитной дефектоскопии длинномерных ферромагнитных объектов, в частности стальных канатов, применяются способ постоянного магнитного поля и способ переменного магнитного поля.In magnetic flaw detection of long ferromagnetic objects, in particular steel ropes, a constant magnetic field method and a variable magnetic field method are used.

Известен способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте, основанный на намагничивании объекта контроля до технического насыщения электромагнитами постоянного тока или постоянными магнитами вблизи поверхности объекта контроля, имеющем дефект, и регистрации изменения градиента напряженности магнитного поля рассеяния, образующегося в области нахождения данного дефекта. Изменение градиента напряженности магнитного поля рассеяния используется в качестве первичного информативного параметра для выявления дефектов и фиксируются соответствующими измерительными датчиками, например, датчиками Холла, или магниторезисторами (патент РФ №2204129, МПК G01N 27/82, опубл. 10.05.2003) или с помощью катушек, расположенных в зоне основного намагничивающего потока, посредством которых определяют электродвижущую силу при движении контролируемого объекта относительно этих катушек (патент РФ №2469307, МПК G01N 27/82, опубл. 10.12.2012). Данный способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте является способом постоянного магнитного поля.A known method for detecting defects in a long ferromagnetic object, based on the magnetization of the test object to technical saturation with direct current electromagnets or permanent magnets near the surface of the test object that has a defect, and registration of changes in the gradient of the magnetic field scattering generated in the region of this defect. The change in the gradient of the scattering magnetic field is used as a primary informative parameter for detecting defects and is recorded by appropriate measuring sensors, for example, Hall sensors, or magnetoresistors (RF patent No. 2204129, IPC G01N 27/82, publ. 05/10/2003) or using coils located in the area of the main magnetizing flux, by which the electromotive force is determined when the controlled object moves relative to these coils (RF patent No. 2469307, IPC G01N 27/82, publ. 10.12.2012). This method for detecting defects in a long ferromagnetic object is a constant magnetic field method.

Недостатками данного способа являются невысокая достоверность обнаружения дефектов в длинномерных ферромагнитных объектах и зависимость точности контроля от скорости движения объекта.The disadvantages of this method are the low reliability of detection of defects in long ferromagnetic objects and the dependence of the control accuracy on the speed of the object.

Известен способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте, заключающийся в том, что на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект воздействуют физическим полем, формируют измерительный и опорный периодические электрические сигналы, сравнивают измерительный и опорный сигналы и по параметрам результата сравнения судят о наличии дефектов в объекте, причем в качестве физического поля используют переменное магнитное поле, создаваемое переменным намагничивающим током, опорный сигнал формируют пропорциональным току намагничивания, сравнение измерительного и опорного сигналов проводят путем наложения на последний сигнала намагничивающего переменного тока в противофазе, а контроль поля осуществляют по сдвигу фазы и изменению амплитуды высших гармоник сформированного на объекте сигнала (патент РФ №2025723, МПК G01N 27/87, G01N 27/82, опубл. 30.12.1994).A known method for detecting defects in a long ferromagnetic object, which consists in the fact that the controlled long ferromagnetic object is affected by a physical field, the measuring and reference periodic electrical signals are generated, the measuring and reference signals are compared and the presence of defects in the object is judged by the parameters of the comparison result, and the quality of the physical field using an alternating magnetic field created by an alternating magnetizing current, the reference signal is formed proportional In the case of magnetization, the comparison of the measuring and reference signals is carried out by superimposing the magnetizing alternating current signal in antiphase on the last signal, and the field is controlled by the phase shift and the amplitude of the higher harmonics of the signal generated at the object (RF patent No. 2025723, IPC G01N 27/87, G01N 27 / 82, published on December 30, 1994).

Данный способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте является способом переменного магнитного поля. При реализации данного способа физическое поле, которым воздействуют на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект, создают формирователем переменного магнитного поля в виде возбуждающей катушки, которую запитывают от генератора переменного тока намагничивания. Измерительный электрический сигнал создают посредством соответствующего формирователя в виде измерительной катушки, а опорный электрический сигнал, создают посредством специального формирователя (в виде токового шунта), находящегося в нагрузочной цепи генератора тока намагничивания.This method for detecting defects in a long ferromagnetic object is a method of alternating magnetic field. When implementing this method, the physical field, which is applied to a controlled long-length ferromagnetic object, is created by a variable magnetic field driver in the form of an exciting coil, which is fed from a magnetizing alternating current generator. A measuring electrical signal is created by means of a corresponding shaper in the form of a measuring coil, and a reference electrical signal is created by means of a special shaper (in the form of a current shunt) located in the load circuit of the magnetization current generator.

Сравнение электрического измерительного сигнала, являющегося фактически трансформаторной ЭДС индукции измерительной катушки, и опорного электрических сигналов проводят посредством блока сравнения сигналов, а оценку дефектов производят при помощи блока обработки выходного сигнала. Формирователь переменного магнитного поля и формирователь измерительного электрического сигнала в совокупности с соответствующей магнитной цепью образуют трансформаторный датчик.The comparison of the electrical measuring signal, which is actually the transformer EMF of the induction of the measuring coil, and the reference electrical signals are carried out by the signal comparison unit, and the defects are evaluated using the output signal processing unit. The alternating magnetic field driver and the measuring electric signal generator, together with the corresponding magnetic circuit, form a transformer sensor.

Для обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте осуществляют намагничивание этого объекта переменным магнитным полем, причем в качестве элемента магнитной цепи трансформаторного датчика используют непосредственно сам контролируемый длинномерный объект. Таким образом, в качестве первичных информативных параметров для выявления дефектов в контролируемом объекте используют изменения геометрических размеров и магнитного состояния элементов магнитной цепи трансформаторного датчика, обусловленные наличием дефекта в контролируемом объекте и вызывающие соответствующие вариации индуктивности или взаимной индуктивности обмоток намагничивающей и измерительной катушек.To detect defects in a long-dimensional ferromagnetic object, this object is magnetized with an alternating magnetic field, and the directly controlled long-length object itself is used as an element of the magnetic circuit of the transformer sensor. Thus, changes in the geometric dimensions and magnetic state of the elements of the magnetic circuit of the transformer sensor caused by the presence of a defect in the controlled object and causing corresponding variations in the inductance or mutual inductance of the windings of the magnetizing and measuring coils are used as primary informative parameters for detecting defects in the controlled object.

Недостатком данного способа является невысокая точность контроля дефектов длинномерных ферромагнитных объектов, обусловленная тем, что изменение магнитного поля вследствие потери сечения и/или появления локального дефекта, на которое измерительная катушка реагирует изменением ЭДС, происходит на фоне довольно высокого начального уровня сигнала, поэтому количественная оценка такого относительно небольшого изменения сигнала оказывается недостаточно точной. Кроме того, данный способ не позволяет осуществлять контроль дефектов в широком диапазоне контролируемых параметров.The disadvantage of this method is the low accuracy of the control of defects of long ferromagnetic objects, due to the fact that a change in the magnetic field due to loss of cross section and / or the appearance of a local defect to which the measuring coil responds by changing the EMF occurs against the background of a rather high initial signal level, therefore, a quantitative assessment of this a relatively small change in the signal is not accurate enough. In addition, this method does not allow the control of defects in a wide range of controlled parameters.

Задачей изобретения является повышение точности обнаружения дефектов и расширение диапазона контролируемых параметров.The objective of the invention is to increase the accuracy of detection of defects and the expansion of the range of controlled parameters.

Поставленная задача достигается тем, что в способе обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте, заключающимся в том, что на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект воздействуют физическим полем, формируют измерительный и опорный периодические электрические сигналы, сравнивают противофазным наложением измерительный и опорный сигналы и по параметрам результата сравнения судят о наличии дефектов в объекте, в отличие от прототипа, в качестве физического поля используют одновременно переменное электрическое и постоянное магнитное поля, этим физическим полем воздействуют одновременно на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект и на эталонный ферромагнитный объект конечной длины, соответствующий сортаменту контролируемого объекта нормального качества без дефектов, посредством этого воздействия в обоих объектах возбуждают магнитоэлектрический и магнитомодуляционные эффекты, при помощи которых формируют измерительный сигнал, пропорциональный изменению физического поля в контролируемом объекте, и опорный сигнал, пропорциональный изменению физического поля в эталонном объекте, причем измерительный и опорный сигналы формируют в виде соответствующих ЭДС индукции, содержащих трансформаторную и магнитомодуляционную составляющие.This object is achieved by the fact that in the method for detecting defects in a long ferromagnetic object, which consists in the fact that the controlled long ferromagnetic object is affected by a physical field, the measuring and reference periodic electrical signals are formed, the measuring and reference signals are compared out of phase and the parameters of the comparison result are judged about the presence of defects in the object, in contrast to the prototype, both a variable electric and a constant magnetic field, this physical field acts simultaneously on a controlled long-dimensional ferromagnetic object and on a reference ferromagnetic object of finite length corresponding to the assortment of a controlled object of normal quality without defects, through this action, magnetoelectric and magnetomodulating effects are excited in both objects, with the help of which they form a measuring signal, proportional to the change in the physical field in the controlled object, and the reference signal is proportional to the change in the physical field in the reference object, and the measuring and reference signals are formed in the form of the corresponding induction EMF containing transformer and magnetomodulating components.

Для обнаружения дефектов типа потери металлического сечения в качестве параметра результата сравнения используют разность трансформаторных составляющих ЭДС измерительного и опорного сигналов на частоте переменного электрического поля, а для обнаружения локальных дефектов в качестве параметра результата сравнения используют разность магнитомодуляционных составляющих ЭДС измерительного и опорного сигналов на удвоенной частоте переменного электрического поля. При этом переменное электрическое поле в объекте создают посредством вибраторной антенны конденсаторного типа, а воздействие физическим полем осуществляют на частоте электромеханического резонанса контролируемого длинномерного ферромагнитного объекта, причем напряженность постоянного магнитного поля

Figure 00000001
выбирается из условияTo detect defects such as loss of the metal section, the difference between the transformer components of the EMF of the measuring and reference signals at the frequency of an alternating electric field is used as a parameter of the comparison result, and to detect local defects, the difference between the magnetomodulating components of the EMF of the measuring and reference signals at the doubled frequency of an alternating frequency is used electric field. In this case, an alternating electric field in the object is created by means of a condenser-type vibrating antenna, and the physical field is applied at the frequency of the electromechanical resonance of the controlled long ferromagnetic object, and the intensity of the constant magnetic field
Figure 00000001
is selected from the condition

Figure 00000002
Figure 00000002

где Hm - амплитуда продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны, возбуждаемой вибраторной антенной.where H m is the amplitude of the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave excited by the vibrator antenna.

Заявляемый способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте можно интерпретировать следующей блок-схемой его реализации, где 1 - генератор переменного напряжения; 2 - формирователь переменного электрического поля в виде вибраторной антенны конденсаторного типа; 3 - формирователь постоянного магнитного поля в виде двухполюсного постоянного магнита; 4 - разветвленный магнитопровод; 5 - намагничивающий модуль; 6 - контролируемый длинномерный ферромагнитный объект; 7 - формирователь измерительного сигнала в виде первой регистрирующей катушки; 8 - эталонный ферромагнитный объект; 9 - формирователь опорного сигнала в виде второй регистрирующей катушки; 10 - блок сравнения регистрирующих сигналов; 11 - блок обработки выходного сигнала.The inventive method for detecting defects in a long ferromagnetic object can be interpreted by the following block diagram of its implementation, where 1 is an alternating voltage generator; 2 - a shaper of an alternating electric field in the form of a vibrator antenna of a capacitor type; 3 - shaper of a constant magnetic field in the form of a bipolar permanent magnet; 4 - branched magnetic circuit; 5 - magnetizing module; 6 - controlled long ferromagnetic object; 7 - shaper measuring signal in the form of a first recording coil; 8 - reference ferromagnetic object; 9 - driver of the reference signal in the form of a second recording coil; 10 is a block comparing recording signals; 11 - block processing the output signal.

Разветвленный магнитопровод образует вместе с ферромагнитными объектами 6 и 8 два идентичных взаимосвязанных ферромагнитных контура I и II, через которые определенным образом конфигурируются «гибридные» магнитные потоки Ф' и Ф'', возбуждаемые суммарным физическим полем, создаваемым вибраторной антенной 2 и постоянным магнитом 3. В сущности, намагничивающий модуль и регистрирующие катушки 7 и 9 образуют аналог трансформаторного измерительного датчика (ИД).The branched magnetic core forms, together with ferromagnetic objects 6 and 8, two identical interconnected ferromagnetic circuits I and II, through which the “hybrid” magnetic fluxes F 'and F' 'are excited in a certain way, excited by the total physical field generated by the vibrating antenna 2 and the permanent magnet 3. In fact, the magnetizing module and the recording coils 7 and 9 form an analogue of a transformer measuring sensor (ID).

Способ реализуется следующим образом. На контролируемый участок длинномерного ферромагнитного объекта 6 и на эталонный ферромагнитный объект 8, например стальные канаты, воздействуют физическим полем с помощью намагничивающего модуля 5. Указанное физическое поле складывается из переменного электрического поля

Figure 00000003
создаваемого посредством вибраторной антенны 2, и постоянного магнитного поля
Figure 00000004
создаваемого двухполюсным постоянным магнитом 3. Вибраторная антенна 2 является излучающей резонансной антенной конденсаторного типа с сосредоточенной емкостью С [Брякин И.В. Модулятор на базе С-антенны // Вестник КРСУ. - Бишкек, 2015, том 15, №9. - С. 112-116], которую возбуждают переменным напряжением
Figure 00000005
на частоте электромеханического резонанса (ЭМР) ферромагнитного объекта 6 с помощью генератора 1 ВЧ-напряжения.The method is implemented as follows. The controlled area of the long ferromagnetic object 6 and the reference ferromagnetic object 8, for example, steel ropes, are affected by a physical field using a magnetizing module 5. The specified physical field is composed of an alternating electric field
Figure 00000003
generated by a vibrator antenna 2, and a constant magnetic field
Figure 00000004
created by a bipolar permanent magnet 3. Vibrator antenna 2 is a radiating resonant antenna of a capacitor type with a concentrated capacitance C [Bryakin I.V. A modulator based on a C antenna // Bulletin of KRSU. - Bishkek, 2015, Volume 15, No. 9. - S. 112-116], which is excited by an alternating voltage
Figure 00000005
at the frequency of the electromechanical resonance (EMR) of the ferromagnetic object 6 using the generator 1 RF voltage.

Материалы элементов магнитной цепи относятся к ферромагнитным материалам, которые кроме свойства концентрировать магнитные поля дополнительно обладают еще и магнитоэлектрическим эффектом (МЭ), заключающимся в появлении намагниченности во внешнем электрическом поле (обратный МЭ эффект) или в индуцировании электрической поляризации в материале во внешнем магнитном поле (прямой МЭ эффект). Поскольку МЭ эффект в материале элементов магнитной цепи наблюдается в механически связанных магнитострикционной и пьезоэлектрической структурных компонентах, то он резко увеличивается вблизи частоты ЭМР.The materials of the magnetic circuit elements belong to ferromagnetic materials, which, in addition to the ability to concentrate magnetic fields, also have a magnetoelectric effect (ME), which consists in the appearance of magnetization in an external electric field (inverse ME effect) or in the induction of electric polarization in a material in an external magnetic field ( direct ME effect). Since the ME effect in the material of the magnetic circuit elements is observed in mechanically coupled magnetostrictive and piezoelectric structural components, it sharply increases near the EMR frequency.

В связи с тем, что переменное электрическое поле вибраторной антенны 2 на ЭМР фактически возбуждает механическое взаимодействие магнитострикционного и пьезоэлектрического структурных компонентов материала магнитной цепи, то во всем объеме этой магнитной цепи наряду с продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны (волна магнитного типа Н), возбуждаемой вибраторной антенной, дополнительно под действием переменного электрического поля возникает МЭ эффект, который лежит в основе явления модуляции (периодического изменения) магнитной проницаемости ферромагнитного материала.Due to the fact that the alternating electric field of the vibrating antenna 2 on the EMR actually excites the mechanical interaction of the magnetostrictive and piezoelectric structural components of the material of the magnetic circuit, along with the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave (magnetic wave type H ), excited by a vibrator antenna, additionally under the influence of an alternating electric field, the ME effect arises, which underlies the modulation phenomenon (periodic th change) of the magnetic permeability of the ferromagnetic material.

В этом случае одновременное существование МЭ эффекта, ответственного за появление магнитомодуляционной ЭДС, и продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны, определяющей возникновение трансформаторной ЭДС, существенно повышает как чувствительность самого метода, так и точность идентификации вида дефекта.In this case, the simultaneous existence of the ME effect responsible for the appearance of magnetomodulating EMF and the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave, which determines the occurrence of transformer EMF, significantly increases both the sensitivity of the method itself and the accuracy of identifying the type of defect.

Вследствие нелинейного характера кривой намагничивания ферромагнитных материалов магнитомодуляционная ЭДС будет содержать высшие гармоники, которые и содержат необходимую дополнительную диагностическую информацию. При отсутствии постоянного магнитного поля имеются лишь нечетные высшие гармоники (3-я, 5-я и т.д.), а при наличии постоянного магнитного поля наряду с нечетными гармониками появятся и четные гармоники (2-я, 4-я и т.д.).Due to the nonlinear nature of the magnetization curve of ferromagnetic materials, the magnetomodulating EMF will contain higher harmonics, which contain the necessary additional diagnostic information. In the absence of a constant magnetic field, there are only odd higher harmonics (3rd, 5th, etc.), and in the presence of a constant magnetic field, even harmonics (2nd, 4th, etc.) will appear along with odd harmonics. d.).

Магнитные потоки Ф' и Ф'' будут наводить в регистрирующих катушках 7 и 9 соответствующие ЭДС индукции, причем ЭДС

Figure 00000006
катушки 7 используют в качестве измерительного сигнала, а ЭДС
Figure 00000007
катушки 9 - в качестве опорного сигнала. Каждый из указанных сигналов содержит две составляющие - трансформаторную ЭДС и магнитомодуляционную ЭДС:The magnetic fluxes F 'and F''will induce the corresponding induction EMF in the recording coils 7 and 9, and the EMF
Figure 00000006
coils
7 are used as a measuring signal, and EMF
Figure 00000007
coils 9 - as a reference signal. Each of these signals contains two components - transformer EMF and magnetomodulating EMF:

Figure 00000008
Figure 00000008

где

Figure 00000009
и
Figure 00000010
- трансформаторные ЭДС, наводимые соответствующими магнитными потоками в катушках 7 и 9 от переменных полей возбуждения;
Figure 00000011
и
Figure 00000012
- магнитомодуляционные ЭДС, наводимые модулированным магнитным полем соответственно в катушках 7 и 9.Where
Figure 00000009
and
Figure 00000010
- transformer EMF induced by the corresponding magnetic fluxes in coils 7 and 9 from variable excitation fields;
Figure 00000011
and
Figure 00000012
- magnetomodulating EMF induced by a modulated magnetic field in coils 7 and 9, respectively.

В связи с тем, что обмотки регистрирующих катушек 7 и 9 включены последовательно-встречно, то в блоке 10 выполняется процесс сравнения противофазным наложением измерительного

Figure 00000013
и опорного сигналов
Figure 00000014
и величина электрического сигнала с выхода блока 10 (т.е. напряжения небаланса) будет определяться выражениемDue to the fact that the windings of the recording coils 7 and 9 are connected in series-counter, then in block 10 the comparison process is performed by antiphase measurement overlap
Figure 00000013
and reference signals
Figure 00000014
and the magnitude of the electrical signal from the output of block 10 (i.e., unbalance voltage) will be determined by the expression

Figure 00000015
Figure 00000015

где

Figure 00000016
Where
Figure 00000016

Тогда при использовании контролируемого длинномерного ферромагнитного объекта 6 без дефектов величины измерительного и опорного сигналов будут равны, т.е.

Figure 00000017
и на выходе блока 10 формируется нулевое состояния напряжения небаланса этих сигналов
Figure 00000018
Then, when using a controlled long-length ferromagnetic object 6 without defects, the values of the measuring and reference signals will be equal, i.e.
Figure 00000017
and at the output of block 10, a zero state of the unbalance voltage of these signals is formed
Figure 00000018

При наличии в контролируемом объекте 6 дефектов типа локальных дефектов и дефектов типа потери сечения на выходе блока 10 возникает напряжение небаланса

Figure 00000019
содержащее в виде первой составляющей трансформаторную ЭДС на частоте возбуждения вибраторной антенны 2, а в виде второй составляющей - магнитомодуляционную ЭДС на удвоенной частоте возбуждения вибраторной антенны 2. После соответствующей обработки электрического сигнала блоком 11 определяют отсутствие или наличие локального дефекта, осуществляют его идентификацию и определяют его геометрические и физико-химические характеристики.If there are 6 defects in the controlled object such as local defects and defects such as loss of cross-section, an unbalance voltage occurs at the output of block 10
Figure 00000019
containing in the form of the first component a transformer EMF at the excitation frequency of the vibrator antenna 2, and in the form of the second component, the magnetomodulating EMF at the double excitation frequency of the vibrator antenna 2. After the corresponding signal is processed by the block 11, the absence or presence of a local defect is determined, it is identified and determined geometric and physico-chemical characteristics.

Для предотвращения намагничивания контролируемого и эталонного объектов, а также для интенсификации МЭ напряженность постоянного магнитного поля выбирается из условияTo prevent magnetization of the controlled and reference objects, as well as to intensify the ME, the intensity of the constant magnetic field is selected from the condition

Figure 00000020
Figure 00000020

где Hm - амплитуда продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны, возбуждаемой вибраторной антенной.where H m is the amplitude of the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave excited by the vibrator antenna.

Такое соотношение обеспечивает реализацию необходимых физических процессов в ферромагнитных материалах в зоне максимального изменения их магнитной проницаемости, и, соответственно, создает оптимальные условия не только для возбуждения продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны, но и необходимые условия для наибольшего проявления МЭ.This ratio ensures the implementation of the necessary physical processes in ferromagnetic materials in the zone of maximum change in their magnetic permeability, and, accordingly, creates optimal conditions not only for excitation of the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave, but also the necessary conditions for the greatest manifestation of ME.

Преимущества предложенного способа обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте:The advantages of the proposed method for detecting defects in a long ferromagnetic object:

- наличие дополнительного постоянного магнитного поля обеспечивает значительное повышение чувствительности;- the presence of an additional constant magnetic field provides a significant increase in sensitivity;

- обнаружение дефектов реализуется как в случае неподвижного, так и перемещающегося объекта контроля.- defect detection is implemented both in the case of a stationary and a moving control object.

- обеспечивает высокую точность измерения, существенное снижение температурного дестабилизирующего фактора, повышение помехоустойчивости и упрощение конструкции ИД в целом за счет использования различных физических эффектов;- provides high measurement accuracy, a significant reduction in the temperature of the destabilizing factor, increased noise immunity and simplification of the design of the ID as a whole through the use of various physical effects;

- обеспечивает быструю перенастройку для контроля различных длинномерных ферромагнитных объектов путем соответствующей замены эталонного ферромагнитного объекта.- provides quick reconfiguration for monitoring various long-length ferromagnetic objects by appropriate replacement of the reference ferromagnetic object.

Проведенные натурные исследования нового способа обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте подтвердили его эффективность и высокую информативность.Field studies of a new method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object confirmed its effectiveness and high information content.

Дефектоскопы, реализующие предложенный способ, обладают малыми габаритами, малым весом и автономным питанием. При этом контролируемый объект не требует дополнительного намагничивания до технического насыщения. Все это позволяет производить оперативную техническую диагностику на работающем оборудовании, что в свою очередь имеет огромное значение для нужд промышленной безопасности.Flaw detectors that implement the proposed method have small dimensions, low weight and autonomous power. Moreover, the controlled object does not require additional magnetization until technical saturation. All this allows you to perform operational technical diagnostics on operating equipment, which in turn is of great importance for the needs of industrial safety.

Широкое использование способа при дефектоскопическом контроле длинномерных ферромагнитных объектов в составе уже существующих компьютеризированных диагностических систем обеспечит соответствующее повышение достоверности обнаружения локальных дефектов и снижение погрешности измерения потери металлического сечения за счет информационной избыточности и алгоритмизации обработки измерительной информации. Это, в конечном счете, позволит реализовать детальный анализ результатов дефектоскопии и организовать соответствующий мониторинг за динамикой износа и повреждения длинномерных ферромагнитных объектов.The widespread use of the method for inspection of long ferromagnetic objects as part of existing computerized diagnostic systems will provide a corresponding increase in the reliability of detection of local defects and a decrease in the measurement error of the loss of the metal section due to information redundancy and algorithmization of the processing of measurement information. This, ultimately, will allow us to implement a detailed analysis of the results of flaw detection and organize appropriate monitoring of the dynamics of wear and damage of long ferromagnetic objects.

Claims (6)

1. Способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте, заключающийся в том, что на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект воздействуют физическим полем, формируют измерительный и опорный периодические электрические сигналы, сравнивают противофазным наложением измерительный и опорный сигналы и по параметрам результата сравнения судят о наличии дефектов в контролируемом объекте, отличающийся тем, что в качестве физического поля используют одновременно переменное электрическое и постоянное магнитное поля, этим физическим полем воздействуют одновременно на контролируемый длинномерный ферромагнитный объект и на эталонный ферромагнитный объект конечной длины, соответствующий сортаменту контролируемого объекта нормального качества без дефектов, посредством этого воздействия в обоих объектах возбуждают магнитоэлектрический и магнитомодуляционные эффекты, при помощи которых формируют измерительный сигнал, пропорциональный изменению физического поля в контролируемом объекте, и опорный сигнал, пропорциональный изменению физического поля в эталонном объекте, причем измерительный и опорный сигналы формируют в виде соответствующих ЭДС индукции, содержащих трансформаторную и магнито-модуляционную составляющие.1. A method for detecting defects in a long-length ferromagnetic object, which consists in the fact that the controlled long-length ferromagnetic object is affected by a physical field, the measuring and reference periodic electrical signals are formed, the measuring and reference signals are compared in phase opposition and the presence of defects in the controlled is judged by the parameters of the comparison result object, characterized in that as a physical field using simultaneously alternating electric and constant magnetic fields, e This physical field acts simultaneously on a controlled long-dimensional ferromagnetic object and on a reference ferromagnetic object of finite length corresponding to the assortment of a controlled object of normal quality without defects, through this action, magnetoelectric and magnetomodulating effects are excited in both objects, with the help of which they form a measuring signal proportional to the change in the physical field in the controlled object, and the reference signal proportional to the change in physical I in the reference object, wherein the measuring and the reference signals are formed in a corresponding induced emf containing transformer and magnetic modulation components. 2. Способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте по п. 1, отличающийся тем, что для обнаружения дефектов типа потери металлического сечения в качестве параметра результата сравнения используют разность трансформаторных составляющих ЭДС измерительного и опорного сигналов на частоте переменного электрического поля, а для обнаружения локальных дефектов в качестве параметра результата сравнения используют разность магнитомодуляционных составляющих ЭДС измерительного и опорного сигналов на удвоенной частоте переменного электрического поля.2. A method for detecting defects in a long ferromagnetic object according to claim 1, characterized in that for the detection of defects such as loss of metal section, the difference between the transformer components of the EMF of the measuring and reference signals at a frequency of an alternating electric field is used as a parameter of the comparison, and for the detection of local defects as a parameter of the comparison result, use the difference of the magnetomodulating components of the EMF of the measuring and reference signals at a double frequency electric field. 3. Способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте по п. 1, отличающийся тем, что переменное электрическое поле создают посредством вибраторной антенны конденсаторного типа, а воздействие переменным электрическим полем осуществляют на частоте электромеханического резонанса длинномерного ферромагнитного объекта.3. A method for detecting defects in a long ferromagnetic object according to claim 1, characterized in that an alternating electric field is created by means of a condenser type vibrating antenna, and exposure to an alternating electric field is carried out at the frequency of electromechanical resonance of the long ferromagnetic object. 4. Способ обнаружения дефектов в длинномерном ферромагнитном объекте по п. 1, отличающийся тем, что напряженность постоянного магнитного поля
Figure 00000021
выбирается из условия
4. A method for detecting defects in a long ferromagnetic object according to claim 1, characterized in that the intensity of the constant magnetic field
Figure 00000021
is selected from the condition
Figure 00000022
Figure 00000022
где Hm - амплитуда продольной составляющей магнитного поля поперечно-электрической ТЕ волны, возбуждаемой вибраторной антенной.where H m is the amplitude of the longitudinal component of the magnetic field of the transverse electric TE wave excited by the vibrator antenna.
RU2017121245A 2017-06-16 2017-06-16 Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object RU2672978C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121245A RU2672978C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121245A RU2672978C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2672978C1 true RU2672978C1 (en) 2018-11-21

Family

ID=64556552

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121245A RU2672978C1 (en) 2017-06-16 2017-06-16 Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2672978C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025723C1 (en) * 1992-03-17 1994-12-30 Петров Сергей Серафимович Method of detecting flaws in moving elongated objects
RU2453760C2 (en) * 2009-12-18 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Газпромнефть" Method of diagnosing technical state of underground pipelines (versions)
RU2469307C1 (en) * 2011-07-21 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method of determining local defects of ferromagnetic double-lay ropes
RU2630856C1 (en) * 2016-03-27 2017-09-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Феникс" Method for diagnosting technical state of underground pipelines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2025723C1 (en) * 1992-03-17 1994-12-30 Петров Сергей Серафимович Method of detecting flaws in moving elongated objects
RU2453760C2 (en) * 2009-12-18 2012-06-20 Открытое акционерное общество "Газпромнефть" Method of diagnosing technical state of underground pipelines (versions)
RU2469307C1 (en) * 2011-07-21 2012-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" Method of determining local defects of ferromagnetic double-lay ropes
RU2630856C1 (en) * 2016-03-27 2017-09-13 Общество С Ограниченной Ответственностью "Феникс" Method for diagnosting technical state of underground pipelines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений. - М.: Машиностроение, 2006, стр. 306-311. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103733060B (en) Magnetic method of detection and magnetic fault detector
CZ2013822A3 (en) Contactless magnetic position sensor of magnetic or electrically conducting objects
US20040183528A1 (en) System and Method for In-Line Stress Measurement by Continuous Barkhausen Method
RU2610931C1 (en) Method of eddy current testing of electrically conductive objects and device for its implementation
RU2442151C2 (en) Method for subsurface flaw detection in ferromagnetic objects
JP2015102513A (en) Metallic foreign matter detection device, and eddy current flaw detector
Cheng Nondestructive testing of back-side local wall-thinning by means of low strength magnetization and highly sensitive magneto-impedance sensors
Wei et al. A transducer made up of fluxgate sensors for testing wire rope defects
JP6551885B2 (en) Nondestructive inspection device and nondestructive inspection method
US7365533B2 (en) Magneto-optic remote sensor for angular rotation, linear displacements, and evaluation of surface deformations
CN103439405A (en) Multifunctional electromagnetic detection sensor synchronized by iron core and ferrite core and detection method thereof
JP2009103534A (en) Magnetic measuring device
JP4804006B2 (en) Flaw detection probe and flaw detection apparatus
RU2672978C1 (en) Method for detecting defects in a long-dimensional ferromagnetic object
RU2566416C1 (en) Device for eddy-current magnetic examination of ferromagnetic objects
KR20160052696A (en) Method for operating a magnetostrictive sensor
JP2009300392A (en) Magnetic foreign object detector
RU2493561C1 (en) Eddy current magnetic method of failure detection of ferrous objects
Enokizono et al. Non-destructive testing with magnetic sensor using rotational magnetic flux
WO2005095943A1 (en) System and method for in-line stress measurement by continuous barkhausen technique
JP2011191324A (en) Flaw detection probe
RU2492459C1 (en) Magnetoelastic transducer for determining mechanical stresses in ferromagnetic materials
İzgi et al. Crack detection using fluxgate magnetic field sensor
JPH05264508A (en) Method and apparatus for nondestructive measurement of quenched and hardened range
RU2634544C2 (en) Device for eddy current defectoscopy of ferromagnetic pipes on side of their inner surface

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190617

点击 这是indexloc提供的php浏览器服务,不要输入任何密码和下载