Разработка блока возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов

Блок возбуждения для дефектоскопии плоской поверхности ферромагнитных объектов.Устройство включает в себя : 1. Генератор дискретной (синусоидальной) частоты с параметрами: макс. диапазон частот:1КГц-2,5МГц (рабочий диапазон частот задает оператор в пределах максимального); ток: 10 мА; число дискретов в диапазоне: от 10 до 20; коэффициент гармоник не более 1 % : 2. Нагрузкой для генератора служит катушка размещенная на объекте контроля: число витков возбуждающей катушки: 20; число витков измерительной катушки: задается оператором от 10 до 20; диаметр возбуждающей катушки: от 4 до 20 мм; диаметр измерительной катушки: задается оператором от 4 до 20 мм; длина катушек: от 2 до 15 мм: Свойства объектов контроля: m =1-10; s =5-10 MCм/м; Площадь контролируемого участка S=5 см 2 ; Основные технические характеристики и условия эксплуатации: o габариты: 100х50х100 (мм); o масса: не более 0,3 кг; o диапазон рабочих температур: от 5 до 45 о С; o влажность: от 30 до 90%; o давление: от 700 до 800 мм.рт.ст.; 1.Введение. Вихретоковые методы контроля основаны на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых возбуждающей катушкой в электропроводящем объекте контроля.

В качестве преобразователя используют обычно индуктивные катушки.

Синусоидальный ток, действующий в катушках ВТП, создает электромагнитное поле, которое возбуждает вихревые токи в электропроводящем объекте.

Электромагнитное поле вихревых токов воздействует на измерительную катушку преобразователя, наводя в ней ЭДС или изменяя ее полное электрическое сопротивление. Регистрируя напряжение на зажимах катушки, получают информацию о свойствах объекта и о положении преобразователя относительно него. Особенность вихретокового преобразователя в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта.Получение первичной информации в виде электрических сигналов, бесконтактность и высокая производительность определяют широкие возможности автоматизации вихретокового контроля.

Одна из особенностей ВТМ состоит в том, что на сигналы преобразователя практически не влияют влажность, давление и загрязненность газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнение поверхности объекта контроля непроводящими веществами. Однако им свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду.Сильное влияние на полученные результаты оказывают нелинейные искажения сигнала, подаваемого на задающую катушку.

Для обеспечения универсальности, установка начальных условий, а также обработка полученной информации современных преобразователей должна осуществляться при помощи компьютеров, тогда каждый режим работы преобразователя будет обрабатываться отдельной программой.В данной работе разрабатывался генератор синусоидального сигнала для накладного вихретокового преобразователя, амплитуда тока в котором порядка 10 мА, а нелинейные искажения порядка 1%. Частота сигнала должна задаваться программным путем, с использованием микропроцессорной техники.

Ниже приводятся типы уже существующих преобразователей: Тип Частота тока возбуждения, кГц Скорость контроля Объект контроля Вид дефекта ВД-30П ВД-31П 4; 16; 64; 300 0,5-3 0,5-4 Ферро- и неферро-магнитные прутки и трубы 1-47 мм Трещины, раковины, плены и т.д. ВД-23П 130; 1000; 20000 0,5-5 Проволока 0,02-5мм Расслоения, трещины заусенцы Дефектомат 2.189 0,2; 2,5; 10; 30; 90 1,2; 5; 15 Трубы и прутки 3-135 мм Трещины, раковины, плены 2. Структурная схема разрабатываемого устройства. • БВ - блок возбуждения; (нужно разработать в этом семестре) • ВТП - вихретоковый преобразователь; • БО - блок обработки; • АЦП - аналого-цифровой преобразователь; • ОК- объект контроля; 3. Блок возбуждения (БВ). Блоком возбуждения в данном устройстве является широкополосный генератор напряжения синусоидальной формы.

БВ состоит из синтезатора частот (СЧ) и формирователя сигнала (ФС) заданной формы.

Рассмотрим их структурные и электрические схемы более подробно. Блок возбуждения 1. Структурная схема СЧ. f c - частота сигнала подающегося на вход формирователя сигнала 1. Опорный генератор (ОГ). В качестве ОГ выбираем генератор с кварцевым резонатором на 16 МГц микросхема РК374 . 2. Счетчики -делители частоты M и N. Счетчик М служит для задания шага изменения частоты.

Счетчик N необходим для обеспечения сетки частот изменяющихся с заданным шагом f ог /M . Предполагается что счетчики управляются цифровым кодом с ЭВМ. Выбираем счетчики серии КР1554ИЕ10 (аналог -74ALS161AN фирмы National ,USA). Микросхема КР1554ИЕ10 - это четырехразрядный двоичный синхронный счетчик.Счетчик запускается положительным перепадом (фронтом) тактового импульса на входе С. Сброс всех триггеров счетчика в нулевое состояние осуществляется по общему входу R(инв.). Режим параллельной загрузки информации устанавливается подачей напряжения низкого уровня на вход разрешения параллельной загрузки PE(инв.) , при этом предварительно установленная на входах D0 D3 информация по фронту импульса на входе С записывается в триггеры счетчика.

Для синхронного каскадирования микросхема КР1554ИЕ10 имеет вход разрешения счет ЕСТ , вход разрешения переноса ЕСR и выход переноса CR. Счетчик считает тактовые импульсы , если на входах ECT и ECR подано напряжение высокого уровня.

Вход ECR последующего счетчика соединяется со входом CR предыдущего счетчика.Условно-графическое обозначение КР1554ИЕ10 Таблица назначения выводов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 R(инв.) С D0 D1 D2 D3 ECT OV PE(инв.) ECR D03 D02 D01 D00 CR Ucc вход установки в состояние “лог. 0” вход тактовый вход данных вход данных вход данных вход данных вход разрешения счета общий вывод вход разрешения парал. загрузки вход разрешения переноса выход данных выход данных выход данных выход данных выход переноса напряжения питания.