В основе неразрушающего контроля (НК) методом вихревых токов (МВТ) лежит регистрация изменений электромагнитного поля вихревых токов, наводимых возбуждающей обмоткой вихретокового преобразователя (ВТП) в электропроводящем объекте контроля. Интенсивность и распределение вихревых токов в объекте зависит от его геометрических размеров, электромагнитных параметров и от взаимного расположения ВТП и объекта.
На рис.1 приведена обобщённая функциональная схема, прибора реализующего МВТ. Вихретоковый преобразователь состоит из возбуждающей обмотки, подключенной к выходу генератора переменного тока, и измерительной обмотки, подключенной к блоку измерения. Магнитное поле ВТП возбуждает в объекте контроля концентрические вихревые токи, плотность которых максимальна на поверхности объекта в контуре, диаметр которого близок к диаметру возбуждающей обмотки . Результирующее поле зависит от электромагнитных свойств контролируемого объекта и расстояния между преобразователем и объектом (от зазора), поскольку распределение плотности вихревых токов зависит от этих факторов. В измерительной обмотке наводится эдс, определяемая потокосцеплением. Эта эдс служит сигналом, передающим информацию об объекте в блок измерения.
ЭДС преобразователя зависит от многих параметров объектов контроля, т.е. его информация многопараметровая. Это определяет преимущества и трудности реализации метода вихревых токов (МВТ). С одной стороны МВТ позволяет осуществлять многопараметровый контроль, с другой - требуются специальные приёмы для разделения информации об отдельных параметрах объекта. При контроле одного из параметров влияние остальных на сигнал преобразователя становится мешающим, и это влияние необходимо уменьшать.
Другая особенность электромагнитного контроля состоит в том, что его можно проводить без контакта преобразователя и объекта. Их взаимодействие происходит обычно на расстояниях небольших, но достаточных для свободного движения преобразователя относительно объекта (от долей миллиметра до нескольких миллиметров). Поэтому этим методом можно получать хорошие результаты при высоких скоростях движения объектов контроля.
Одна из особенностей МВТ состоит в том, что на сигналы практически не влияет влажность, давление и загрязнённость газовой среды, радиоактивные излучения, загрязнённость поверхности объекта контроля непроводящими веществами.
Простота конструкции преобразователя - преимущество МВТ. В большинстве случаев катушки помещают в предохранительный корпус и заливают компаундом. Благодаря этому они устойчивы к механическим и атмосферным воздействиям, могут работать в агрессивных средах в широком интервале температур и давлений.
|
|
Метод основан на возбуждении вихревых токов, а потому применяется в основном для контроля качества электропроводящих объектов: металлов сплавов, графита, полупроводниковых структур. Ему свойственна малая глубина зоны контроля, определяемая глубиной проникновения в контролируемую среду электромагнитного поля.
Несмотря на указанные ограничения, метод широко применяют для дефектоскопии, определения размеров и структуроскопии материалов и изделий.
В дефектоскопии с помощью МВТ обнаруживают дефекты типа нарушения сплошности, выходящие на поверхность или залегающие на небольшой глубине под поверхностью ( в электропроводящих листах, прутках, трубах, проволоке, мелких деталях, железнодорожных рельсах и т.д.), выявляют разнообразные трещины, расслоения, закаты, плены, раковины, неметаллические включения и т.д. При благоприятных условиях контроля и малом влиянии мешающих факторов удаётся выявить трещины глубиной 0,1-0,2 мм, протяжённостью 1-2 мм ( при использовании накладного преобразователя) или протяженностью 1мм и глубиной 1% от диаметра контролируемой проволоки или прутка.
МВТ позволяет успешно решать задачи контроля размеров изделий. Этим методом измеряют диаметр проволоки, прутков и труб, толщину металлических листов и стенок труб при одностороннем доступе к изделию, толщину электропроводящих (например, гальванических) и диэлектрических (например лакокрасочных) покрытий на электропроводящих основаниях. Измеряемые толщины могут изменяться в пределах от единиц микрометров до десятков миллиметров. Для большинства приборов точность 3-10%. Минимальная площадь зоны контроля может быть доведена до 1мм2, что позволяет измерить толщину покрытия на малых деталях сложной конфигурации.
Структурное состояние металлов и сплавов влияет на их электрические и магнитные характеристики. Благодаря этому оказывается возможным контролировать не только вариации химического состава но и структуру металлов и сплавов, а также измерять механические напряжения в них. Широко применяют вихретоковые измерители удельной электрической проводимости и другие приборы для сортировки металлов и графитов по маркам ( по химическому составу). С помощью электромагнитных приборов контролируют качество термической и химико-термической обработки деталей, состояние поверхностных слоёв после механической обработки, обнаруживают остаточные механические напряжения, выявляют усталостные трещины в металлах на ранних стадиях развития, обнаруживают наличие а-фазы и т.д.
|
Приборы, ВТП и емкостные датчики
