Сигналы ВТП, способы ВТК

Сигнал ВТП – это ЭДС, напряжение, ток или сопротивление преобразователя, несущие информацию о параметрах ОК и обусловленные взаимодействием электромагнитного поля с ОК (ГОСТ 24289-80).

Этот сигнал представляет собой комплексную величину, состоящую в случае параметрического ВТП из вносимого активного RВН и индуктивного ХВН = LBH сопротивлений (т.е. ZBH = RBH + jωLBH), а в случае трансформаторного ВТП – из приращений активной и реактивной составляющих вносимого напряжения UBH = Uа ВН + jUР BH. Зависимость сигнала ВТП от параметров объекта (свойств материала детали, ее формы, размеров дефекта, мешающих факторов) и от режима контроля отображают годографом – кривой на комплексной плоскости, прочерченной как бы концом вектора, описывающего изменение сопротивления катушки или напряжения на ней. Анализируя годографы, выбирают рабочую частоту, тип и схему ВТП, приемы контроля, обеспечивающие достаточную чувствительность дефектоскопа к выявленным дефектам и максимальную отстройку мешающих контролю факторов.

Поскольку сигналы ВТП имеют комплексный характер, то уже при контроле на одной частоте он имеет два параметра: или амплитуду и фазу, или действительную и мнимую составляющие, или модуль и аргумент. Это позволяет реализовать двухпараметрический контроль, если влияние параметров объекта на параметры сигнала различно. Чаще используют один параметр сигнала. В любом случае в качестве носителя информации может быть использована либо амплитуда, либо фаза, либо одна из составляющих (действительная или мнимая) комплексного напряжения, либо их комбинация. Выделим амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы получения сигнала «ВТП.

Амплитудный способ вихретокового контроля достаточно эффективен, широко используется в авиации. На железнодорожном транспорте используется в дефектоскопах типа ВД-113. Реализуется обычно по следующей схеме. Сигнал с ВТП, возбуждаемый генератором, усиливают в усилителе и детектируют в амплитудном детекторе, с выхода которого напряжение огибающей подают на индикатор дефекта. Распространен вариант данной схемы, когда генератор строят на LC – резонансном контуре, и элементом этого контура служит обмотка ВТП. Признаком дефекта является расстройка контура или срыв режима генерации.

Основной помехой при выявлении несплошности является зазор между ВТП и поверхностью. Задача отстройки от этой помехи лучше всего решается на основе фазового способа обработки сигнала, когда амплитудный детектор заменен на фазовый, который имеет кроме информационного входа опорный вход, подключенный через фазовращатель к выходу генератора. Фазовый способ реализован на железнодорожном транспорте в дефектоскопах серии ВД-НФ, где используется дифференциальный ВТП с тремя соосными обмотками на ферритовом сердечнике.

Амплитудно-фазовый способ выполняется по схеме включения ВТП в резонансный контур с формированием двух каналов одновременного измерения и амплитуды, и фазы напряжения, снимаемого с обмотки ВТП (рис. 5.11). Генератор (Г) возбуждает подключенный к его выходу резонансный контур LC, в котором индуктивностью служит обмотка ВТП. Фазовый канал содержит фазовый детектор и пороговое устройство (ПУ), амплитудный – амплитудный детектор и свое ПУ. В каналах выделяются сигналы, пропорциональные фазовому сдвигу и амплитуде, которые ограничиваются в ПУ снизу и поступают на входы схемы совпадения, выполненной в виде логической схемы «И». Если одновременно на оба входа последней поступают сигналы Х\, Х2, равные «1», то на выходе ее появляется сигнал Y, который возбуждает индикатор дефекта (ИД). Это произойдет только тогда, когда ВТП будет находиться над трещиной. Помеховые сигналы, связанные с влиянием зазора и края, электрическая схема не пропустит, так как эти сигналы имеют фазу другого знака (см. рис. 5.11). Такое построение дефектоскопа позволяет повысить чувствительность прибора и создает возможности для эффективной отстройки от источников помех. Для сигнала влияния изменений электропроводности α и магнитной проницаемости μ контролируемой детали применяют режим адаптации прибора к изменению σ и μ путем автоматической настройки частоты генератора.

Если ∆ψ > 0, то Х1 = «1».

Если ∆ ψ ≤ 0, то Х1 = «О».

Если ∆ U > 0, то Х2 = «1».

Если ∆U ≤ 0, то Х2 = «О».

Рис. 2.184. Двухканальный вихретоковый дефектоскоп с логической обработкой двухпараметрового сигнала построение дефектоскопа позволяет повысить чувствительность прибора и создает возможности для эффективной отстройки от источников помех. Для сигнала влияния изменений электропроводности α и магнитной проницаемости μ контролируемой детали применяют режим адаптации прибора к изменению σ и μ путем автоматической настройки частоты генератора.