Глава 5. Токовихревые методы и средства.

5.1. Общие принципы токовихревых методов нк.

Токовихревые методы (ТBM) HK основаны на зависимости амплитуды, фазы, траекторий, переходных характеристик и спектра частот вихревых токов, возбуждаемых в проводящих изделиях, от их формы и размеров, физико-механических свойств и сплошности материала, расстояний до преобразователей частоты и скорости перемещений. ТВМ применяются для оценки размеров и вида несплошностей, измерения физико-механических характеристик материалов; измерения размеров деталей и покрытий; измерения параметров вибраций и перемещений.

Принцип действия токовихревых преобразователей можно пояснить по схемам, приведенным на рис. 52. Переменное магнитное поле, характеризуемое потоком Фо, возбуждает в проводящем теле 1 вихревые токи, которые создают свое магнитное поле Ф_в, противоположно направленное возбуждающему полю. В обмотке преобразователя 2 наводится ЭДС, равная е=d(Фо—Ф_B)/dt. Поскольку вихревые токи и создаваемый ими поток Ф_в определяются свойствами проводящего тела, то информация об этих свойствах заключена в ЭДС е. Вместо ЭДС можно рассматривать эквивалентное ей изменение полного сопротивления катушки.

Рис. 53. Картина образования вихревых токов в накладном (а) и проходном (б) преобразователях.

ЭДС или сопротивление токовихревого преобразователя зависит от многих параметров объекта контроля. При определении отдельных параметров объектов приходится применять специальные меры для уменьшения влияния других параметров. Токовихревые преобразователи не требуют контакта с контролируемым объектом, при этом загрязнения объекта, влажность, радиоактивные излучения не влияют на их работу.

ТВМ применим для контроля качества металлов, сплавов, графита и полупроводниковых структур, при этом ему свойственна малая глубина зоны контроля, обусловленная глубиной проникновения электромагнитного поля в контролируемую среду.

5.2. Токовихревые преобразователи.

Токовихревые преобразователи по положению относительно контролируемого изделия делятся на накладные, проходные и комбинированные.

Накладные преобразователи представляют собой одну или несколько катушек, к торцам которых подводится контролируемое изделие (рис. 54, а, г, д, ж). Они выполняются без сердечников или с ферромагнитным сердечником, причем в последнем случае их чувствительность выше.

Проходные преобразователи (см. рис. 54) делятся на наружные (б и е) и внутренние (в). Эти преобразователи имеют однородное поле в зоне контроля, поэтому радиальные смещения контролируемого объекта слабо влияют на выходной сигнал преобразователя.

Рис. 54. Схема токовихревых преобразователей.

Накладные преобразователи применяют в основном для контроля объектов с плоскими поверхностями или поверхностями сложной формы, а также в тех случаях, когда требуется обеспечить локальность при высокой чувствительности. При контроле линейно-протяженных объектов (проволока, трубы и др.) и массовом контроле мелких деталей применяются наружные проходные преобразователи. Внутренние проходные преобразователи, дающие интегральную оценку контролируемых параметров по периметру, применяются для контроля внутренних поверхностей труб и отверстий в изделиях.