2.Індукційні магнітні перетворювачі (елементи теорії, класифікація, основи конструювання). Магнітна індукційна головка.

Магнітна індукційна головка – це різновид пасивного індукційного перетворювача (рис.4.1). Вона складається з котушки 3, яка знаходиться на кільцевому магнітопроводі 2 з робочою щілиною.

Рисунок 4.1 - Схема магнітної головки

Під час руху магнітного носія 1 потік Ф_r розділяється на потік Ф_R , який зчіплюється з осердям, і на потік Ф_S, який його минає. Чим більше Ф_R, тим більша е.р.с і тим більша ефективність Е осердя магнітної головки:

= , (4.7)

де l_s – середня довжина магнітних силових ліній в щілині, яка має поперечний переріз Q_s ;

l_c - середня довжина магнітних силових ліній в осерді головки, яка має площу Q_с;

- середня магнітна проникність матеріалу осердя.

В якості матеріалів для сердечників головок використовують пермалої (79НМ, 80НХС), ферити (1000, 1000НМ). Сигнал на виході головки пропорційний градієнту поля та швидкості переміщення головки відносно поля. Магнітні головки характеризуються не тільки чутливістю, але і частотною характеристикою. При цьому у частотному спектрі вихідного сигналу можуть бути суттєво приглушені нижні гармонічні складові сигналу.

3. Блок-схема дефектоскопа уд-12 і його застосування.

Принцип роботи дефектоскопа пояснюється структурною схемою, приведеною на мал. 4.1. До основних вузлів функціональної схеми дефектоскопа відносяться: генератор зондуючих радіоімпульсів; синхронізатор; підсилювач; схема автоматичного сигналізатора дефектів; глибиномір, включаючи генератор стробуючих імпульсів; генератор напруги розгортки; електроннопроменева трубка; блок живлення.

Генератор синхронізуючих імпульсів (ГСИ) виробляє послідовність імпульсів, які синхронно запускають генератор зондуючих імпульсів, глибиномір і генератор напруги розгортки. Як ГСИ найчастіше використовують автоколивальний блокинг-генератор, який виробляє імпульси негативної полярності амплітудою до 400 В, або трігер. Частота проходження синхро-импульсов зазвичай регулюється в межах 200... 1000 Гц. Вибір частоти посилок зондуючих імпульсів визначається завданнями контролю, розмірами і геометричною формою об'єкту контролю. Мала частота посилок обмежує швидкість контролю, особливо в автоматизованих установках, але в цьому випадку незначний рівень шумів, що виникають при об'ємній реверберації в об'єкті контролю. При підвищенні частоти посилок надійність виявлення дефектів зростає, яскравість свічення екрану ЕЛТ збільшується. Проте виникає небезпека попадання на робочу ділянку екрану дефектоскопа сигналів, що багато разів відбилися від стінок, від попереднього зондуючого імпульсу. Частота посилок, що рекомендується, при ручному контролі зварних швів 600—800 Гц.

Генератор зондуючих радіоімпульсів (ГЗІ) призначений для отримання короткого імпульсу високочастотних електричних коливань, які використовуються для збудження пьезопреобразователей. Основними елементами ГЗІ є коливальний контур, включаючий пьезоэлемент, і електронна схема (ключ), що забезпечує генерацію коротких імпульсів.

Частота високочастотних коливань, що заповнюють імпульс, є основною характеристикою дефектоскопа. Вона визначається параметрами коливального контура і вибирається залежно від величини загасання ультразвука в контрольованому матеріалі.

^Отраженные від дефекту імпульси пружних коливань потрапляють на пьезопластину і за рахунок прямого пьезо-эффекта перетворюються в ній в електричні сигнали. Приймально-підсилювальний тракт дефектоскопа служить для посилення цих сигналів і містить предусилитель, вимірника амплітуд сигналів (аттенюатор), підсилювач високої частоти, детектор і відеопідсилювач. Передпідсилювач забезпечує електричне узгодження підсилювального тракту з приймальним перетворювачем. Вхідний опір передпідсилювача повинна бути узгоджено з вихідним опором перетворювача. Він містить обмежувач амплітуди, що оберігає підсилювач від дії могутнього зондуючого імпульсу, коли перетворювач включений по суміщеній схемі. При цьому сигнали невеликої амплітуди практично не спотворюються.

У дефектоскопі передбачений спеціальний перемикач, за допомогою якого підсилювач може бути безпосередньо підключений до ГЗІ (при праці за суміщеною схемою) або відключений від нього (при роздільній схемі).

Для вимірювання відносин сигналів на вході підсилювача високої частоти є дільник напруги, що калібрується, — аттенюатор, в якому на передню панель виведені проградуйовані регулятори з діапазоном вимірювання 80—110 дБ. Останнім часом розроблені автоматичні вимірники амплітуди з цифровим виходом.

У більшості дефектоскопів аттенюатор програ-дуирован в негативних децибелах, тобто чисельна величина відліку в децибелах пропорційна коефіцієнту посилення, що вводиться за допомогою аттенюатора. При цьому максимальному сигналу відповідає мінімальний відлік в децибелах. У ряді приладів вітчизняного виробництва по конструктивних причинах аттенюатор проградуйований в позитивних децибелах, тобто більшому сигналу відповідає велике значення чисельного відліку в децибелах.

Підсилювачі високої частоти бувають двох типів: вузькосмугові і широкосмугові. Перші володіють високою перешкодостійкістю, великим коефіцієнтом посилення (до 80—90 дБ) і простіші у виготовленні.

Ширину смуги пропускання зазвичай вибирають рівною 0,2f, що забезпечує мінімальні спотворення сигналів. Проте застосування вузькосмугових підсилювачів збільшує габарити дефектоскопа при необхідності роботи в широкому діапазоні частот. Широкосмугові підсилювачі мають коефіцієнт, посилення на порядок менше, перешкодостійкість їх нижче, та зате їх габарити менші.

Посилені високочастотні сигнали поступають на детектор, на навантаженні якого виділяється однополяр-ная що огинає радіоімпульсу. Продетектовані сигнали поступають на відеопідсилювач з коефіцієнтом посилення 20—30 дБ. Відеосигнали подаються на екран електронно-променевої трубки і схему автоматичної сигналізації дефектів, призначену для фіксації за допомогою звукового або світлового індикатора сигналів, що перевищують заданий пороговий рівень.

У ряді випадків виникає необхідність виявлення дрібних дефектів на тлі значних по амплітуді сигналів (від подкладного кільця зварних з'єднань або донного сигналу при контролі листа подовжніми хвилями). У таких випадках дефектоскопи забезпечують двома підсилювачами і відповідними схемами АСД. Встановлюючи різний коефіцієнт посилення кожного каналу, можна позбавитися від впливу великих по амплітуді сигналів, що заважає.

Для отримання додаткової інформації про дефект, наприклад про фазу відбитого сигналу, в деяких дефектоскопах передбачений вихід на трубку не-детектованого сигналу.

Для того, щоб подавити на екрані реверберацион-но-шумовые перешкоди на початку розгортки або выравнять чутливість по глибині, в підсилювальному тракті передбачена схема тимчасового регулювання чутливості (ВРЧ). Ця схема виробляє імпульс певної форми (найчастіше експоненціальний), який подається на підсилювач високої частоти, замикаючи • его безпосередньо після випромінювання зондуючого імпульсу і змінюючи коефіцієнт посилення в часі. Тривалість, амплітуда і форма імпульсу ВРЧ можуть регулюватися залежно від завдань контролю. В цілях вирівнювання чутливості до рівних відбивачів, що залягають на різній глибині, закон зміни посилення повинен бути зворотним закону зменшення амплітуди відбитих сигналів, викликаному загасанням ультразвука і розширенням пучка у міру збільшення відстані.

Генератор напруги розгортки служить для формування пилкоподібної напруги, необхідної для отримання лінії розгортки на екрані електроннопроменевої трубки, а також імпульсу підсвітла для збільшення яскравості зображення під час прямого ходу світивши.

У деяких дефектоскопах генератор напруги розгортки може використовуватися в режимі «від поверхні» і в режимі «по шарах». У режимі «від поверхні» запуск генератора напруги розгортки проводиться одночасно з випромінюванням зондуючого імпульсу позитивним імпульсом синхронізатора. Імпульси пилкоподібної напруги позитивної і негативної полярності з виходу генератора подаються на пластини електронно-променевої трубки, що горизонтально-відхиляють. Прямокутний імпульс позитивної полярності, що виробляється цим генератором, використовується як імпульс підсвітла прямого ходу світивши. У режимі «по шарах» (затримана розгортка) генератор напруги розгортки запускається імпульсом глибиноміра.

У дефектоскопах зазвичай передбачено плавне регулювання тривалості розгортки і ступінчасті діапазони тривалість, вибір якої проводять залежно від товщини вироби.

Глубіномерноє пристрій служить для визначення координат дефектів і товщини виробу шляхом вимірювання інтервалу часу між моментами випромінювання зондуючого імпульсу і приходом відбитого сигналу. Для виконання цієї функції глибиномір містить схему тимчасової затримки синхронізуючого імпульсу, що калібрується. У момент закінчення затримки глибиномір виробляє імпульс, який використовується для запуску генератора стробуючого імпульсу, що дозволяє провести тимчасову селекцію сигналів, відбитих від несплошностей, розташованих в даному шарі контрольованого виробу. Стробуючий імпульс подається на пластини електронно-променевої трубки, що вертикально відхиляють, і спостерігається на екрані у вигляді прямокутного імпульсу позитивної полярності. Передній фронт цього імпульсу і є влучною глибиноміра. Плавний регулятор глибиноміра про-градуирован в міліметрах.

Осциллоськопічеський індикатор на електронно-променевій трубці служить для візуального спостереження эхо-сигналов, визначення відстані до дефектів вимірювання амплітуди.