SU1049795A1

SU1049795A1 - Transducer for electromagnetic flaw detector

Info

Publication number: SU1049795A1
Application number: SU813344927A
Authority: SU
Inventors: Юрий Никитич Пчельников; Александр Михайлович Амельянец; Олег Владимирович Глазунов; Марк Анатольевич Яворский; Виктор Георгиевич Луганский
Original assignee: Московский Институт Электронного Машиностроения
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1983-10-23

Abstract

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ДЕФЕКТОСКОПАi содержащий последовательно соединенные . генератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер, о тличающийс тем, что, с целью повышени точности контрол , он снабжен . звень ми последовательно соединенных широкополосного усилитезл и интегрального амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента , и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным гмплитудным дискриминатором и формирователем с1мплитуды , включенными между выходом ре-, S зонансного чувствительного элемента и входом частотомера.1. CONVERTER FOR ELECTROMAGNETIC DEFECTOR containing series-connected. a stochastic electrical signal generator, a resonant sensing element, and a frequency meter, distinguished by the fact that, in order to increase the control accuracy, it is equipped. links of series-connected broadband amplifiers and integral amplitude discriminator connected between the output of the stochastic electrical signal generator and the input of a resonant sensing element, and series-connected second wideband amplifier, the second integral amplitude discriminator and shaper of 1 amplitude connected between the output of the S band and the zoned amplifier and connected frequency counter input.

Description

н1ЬМ ) нNIML) N

f)f)

2. Преобразователь по п. 1, отичающийс тем, что ft выбно из услови .2. The converter according to claim 1, said that ft is selected from the condition.

.%-.ES .% - ES

п P

oLU j oLU j

s Г хs fx

е fbj - коэффициент усилени у-го звена;e fbj is the gain of the yth link;

.среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилител , соединенного с резонансным чувствительным элементом;. the root mean square value of the amplitude of the noise brought to the input of a broadband amplifier connected to a resonant sensitive element;

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в дефектоскопах I при контроле изделий электромагнитны методом.. The invention relates to instrumentation technology and can be used in flaw detectors I when testing products using an electromagnetic method.

Известен преобразователь дл элекромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные генератор , резонансный чувствительный элемент и частотомер Cl .A known transducer for an electro-magnetic flaw detector, comprising a series-connected generator, a resonant sensing element, and a frequency meter Cl.

Недостатком этого устройства вл етс высок.а погрешность преобразовани из-за непрерывной перестройки частоты высокочастртного генератора и флюктуации ее среднего значени обусловленньк нестабильностью и ограниченным .динамическим диапазоном аналоговых узлов управлени частотой высокочастотного генератора, I.A disadvantage of this device is the high conversion error due to the continuous frequency tuning of the high-frequency oscillator and the fluctuation of its average value due to the instability and limited dynamic range of the analog frequency control nodes of the high-frequency oscillator, I.

- Наиболее близким к изобретению вл етс преобразователь дл электромагнитного дефектоскопа, содержащий последовательно соединенные ге-. нератор стохастического электрического сигнала, резонансный чувствительный элемент и частотомер. Прохождение стохастического электрического сигнала через резонансный чувствительный элемент приводит к подавлению его спектральных составл ющих вне диапазона пропускани резонансного чувствительного элемента. Поэтому при регистрации прошедшего электрического сигнала частотомером порог дискриминации последнего превышают главным образом спектральные составл юшие электрического сигнала, наход щиес в пределах диапазона пропускани резонанснрго чувствительного элемента. Изменение резонансной частоты чувствительного элемента приводит к соответствующему изменению частоты спектральных составл к цих электрическбго сигнала, превышающих порог дискриминации, следовательно, - The closest to the invention is a transducer for an electromagnetic flaw detector containing series-connected ge-. stopper of the stochastic electric signal, resonant sensing element and frequency meter. The passage of a stochastic electrical signal through a resonant sensing element leads to the suppression of its spectral components outside the transmission range of the resonant sensing element. Therefore, when registering a transmitted electrical signal with a frequency meter, the threshold of discrimination of the latter exceeds mainly the spectral components of the electrical signal within the transmission range of the resonant sensitive element. A change in the resonant frequency of the sensitive element leads to a corresponding change in the frequency of the spectral components to the frequency cx of the electrical signal that exceeds the discrimination threshold, therefore

коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилител , на резонансной частоте чувствительного элемента;the transmission coefficient between the output of the links and the input of the broadband amplifier, at the resonant frequency of the sensitive element;

среднеквадратичное значение амплитуды стохастического электрического сигнала генератора;rms amplitude of the stochastic electrical signal generator;

полоса диапазона частот усилени звеньев; полоса диапазона частот ,пропускани резонансного чувствительного элемента.bandwidth of the frequency gain links; bandwidth of the frequency band, the transmission of the resonant sensing element.

к изменению зарегистрированного сигнала , по которому определ ют резульTaiT контрол L2J,to a change in the recorded signal, which determines the result of the TayT control L2J,

Недостатком известного преобразовател дл электромагнитного дефектоскопа вл етс погрешность преобразовани из-за нестабильности значени ; порога дискриминации и превышени этого порога шумом. В св зи с тем, что увеличение амплитуды стохастического электрического сигнала генератора ограничено возможност ми динамически устойчивого широкополосного усилени стохастического электрического сигнала от первичного источника , ослабление, вносимое резонансным чувствительным элементом и кабелем, соедин ющим его с электронными блоками, приводит к необходимости снижени порога дискриминации. Снижение порога дискриминации сопровождаетс увеличением его нестабильности , обусловленным физическими процессами в реальном пороговом элементе .A disadvantage of the known converter for an electromagnetic flaw detector is the conversion error due to the instability of the value; the threshold of discrimination and noise exceeding this threshold. Due to the fact that the increase in the amplitude of the stochastic electrical signal of the generator is limited by the capabilities of the dynamically stable wideband amplification of the stochastic electrical signal from the primary source, the attenuation introduced by the resonant sensor element and the cable connecting it to the electronic units, necessitates a reduction in the discrimination threshold. The lowering of the discrimination threshold is accompanied by an increase in its instability due to physical processes in the real threshold element.

Цель изобретени - повышение точности контрол .The purpose of the invention is to improve the accuracy of control.

Указанна цель достигаетс тем, преобразователь снабжен п 1 звень ми последовательна соединенных широкополосного усилител и интегралного амплитудного дискриминатора, включенными между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входом резонансного чувствительного элемента, и последовательно соединенными вторым широкополосным усилителем, вторым интегральным амплитудным дискриминатором и формирователем амплитуды, включенными выходом резонансного чувствительного элемента и входом частотомера.This goal is achieved in that the transducer is equipped with p1 links of serially connected wideband amplifier and integral amplitude discriminator connected between the output of the stochastic electrical signal generator and the input of the resonant sensing element, and serially connected with the second wideband amplifier, second integrated amplitude discriminator and amplitude generator, and amplitudes of the amplitudes. resonant sensitive element and the input of the frequency meter.

При этом п выбрано из услови In this case, n is chosen from the condition

10U10U

fifi

(1)(one)

,где (bj- коэффициент усилени j-го звена;where (bj is the gain factor of the jth link;

среднеквадратичное значение амплитуды шума приведенного к входу широкополосного усилител , соединенного с резонансным чувствитёльныг 1 элементом; the root-mean-square value of the amplitude of the noise given to the input of a broadband amplifier connected to the resonant sensitivig 1 element;

oL - коэффициент передачи между выходом звеньев и входом широкополосного усилител на резонансной частоте чувствительного элемента;oL is the transmission coefficient between the output of the links and the input of the broadband amplifier at the resonant frequency of the sensitive element;

Ug- среднеквадратичное значение й- амплитуды стохастическогоUg is the rms value of i is the amplitude of the stochastic

электрического сигнала генератора; Л - полоса диапазона частот усиЛ лени звеньев;electrical signal generator; L - the band of the frequency range of the force of the lazy links;

flljj- полоса диапазона частот пропускани резонансного чувствительного элемента. flljj is the bandwidth of the passband frequency of the resonant sensing element.

На фиг.1 приведена функциональна схема преобразовател дл электромагнитного дефектоскопа; на фиг.2 спектральные характеристики электрического сигнала генератора в разлйчных точках устройства (по оси абсцисс отложена частота, по оси ординат среднеквадратичное значение амплитуды сигнала).Figure 1 shows a functional diagram of a converter for an electromagnetic flaw detector; in figure 2, the spectral characteristics of the electrical signal of the generator at the different points of the device (the abscissa represents the frequency, the ordinate represents the rms value of the signal amplitude).

Преобразователь дл электрического дефектоскопа содержит генератор 1 стохастического электрического сигнала , к выходу которого последовательно подключены п 7/1 звеньев последоватёльно соединенных, широкополосного усилител интегрального амплитудного дискриминатора. Дл примера (фиг.Г) изображено два таких звена последовательно соединённых широкополосного усилител 2, интегрального амплитудного дискриминатора 3 и широкополосного .усилител 4, интегрального амплитудного дискриминатора 5. Выход ин7 тегрального амплитудного дискриминато ра 5 через кабельное соединение 6 соединен с входом установленного на контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 7, которого через кабельное соединение 8 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 9,интегральным амплитудным дискримйнато ,ром 10, фор рователем 11 амплитуда, При многоточечном контроле выход интегрального амплитудного дискриминатора 5 соединен также через кабельное соединение 12 с входом установленного на-контролируемом изделии резонансного чувствительного элемента 13, вы|ход которого через кабельное соедиг нение L4 соединен с последовательно включенными широкополосным усилителем 15, интегральным амплитудным ;дискриминатором 16 и формирователем il7 амплитуды и т.д« Выходы формирователей 11 и 17 амплитуды соединены с входами частотомеров 18 и 19. A converter for an electrical flaw detector contains a generator 1 of a stochastic electric signal, to the output of which n 7/1 links of serially connected broadband amplifier of an integral amplitude discriminator are connected in series. For example (Fig. D), two such links of a series-connected broadband amplifier 2, an integral amplitude discriminator 3 and a broadband amplifier 4, an integral amplitude discriminator 5 are depicted. The output of the integrated amplitude discriminator 5 is connected via cable connection 6 to an input installed on a controlled product resonant sensing element 7, which through a cable connection 8 is connected to a series-connected broadband amplifier 9, an integral amplitude In the case of multipoint control, the output of the integral amplitude discriminator 5 is also connected via cable connection 12 to the input of the resonant sensing element 13 installed on the controlled product, the output of which is connected to the series-connected via the cable connection L4 wideband amplifier 15, integral amplitude; discriminator 16 and il7 amplitude driver, etc. "The outputs of the amplitude drivers 11 and 17 are connected to the inputs of frequency meters 18 and 19.

Генератор 1 стохастического электрического сигнала выполнен таким образом, что диапазон спектрального распределени его сигнала перекрывает диапазон значений резонансны}с частот чувствительных элементов 7 и 13. В качестве первичного .источника стохастического электрического сигнала генератор 1 содержит лавиннопролетный диод или, например, полупроводниковый стабилитрон в режиме источника шума. Коэффициенты усилени широкополосных усилителей 2 и 4 выбраны максимальными в области динамической устойчивости каждого из них в отдельности. Пороги дискриминации интегральных амплитудных дискриминато эов 3 и -5 установлены равными 3 - 5 среднеквадратичными значени м амплитуды шума на выходе широкополосных усилителей 2 и 4 соответственно . Диапазон частот усилени широкополосных усилителей 2 и 4 и пропускани интегральных амплитуд дискриминаторов 3 и 5 выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствительных элементов 7 .и 13 Диапазон частот пропускани широкополосных усилителей 9 и 15, интегральных амплитудных дискриминаторов 10.и 16, формирователей 11 и 17 амплитуды выбран paBHfciiM диапазону значений резонансной частоты чувстви тельных элементов 7 и 13. Произведение коэффициентов усилени звеньев, состо щих из широкополосного усилител 2 с интегральным амплитудным, дискриминатором 3 и широкополосного усилител 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбрано удовлетвор ющим условию (1).The stochastic electrical signal generator 1 is designed in such a way that the range of the spectral distribution of its signal overlaps the range of resonant values} from the frequencies of the sensitive elements 7 and 13. As the primary source of the stochastic electrical signal, the oscillator 1 contains a avalanche flight diode or, for example, a source zener diode noise. The gains of the wideband amplifiers 2 and 4 are chosen as maximal in the dynamic stability region of each of them separately. The discrimination thresholds for the integral amplitude discriminators 3 and -5 are set to 3 to 5 rms amplitudes of the noise at the output of wideband amplifiers 2 and 4, respectively. The range of amplification frequencies of wideband amplifiers 2 and 4 and the transmission of integral amplitudes of discriminators 3 and 5 is chosen equal to the range of values of resonant frequencies of sensitive elements 7. And 13 The range of frequencies of transmission of wideband amplifiers 9 and 15, integral amplitude discriminators 10 and 16, amplitude amplifiers 11 and 17 selected paBHfciiM range of values of the resonant frequency of the sensitive elements 7 and 13. The product of the gains of the links, consisting of a wideband amplifier 2 with an integral amplitude, d skriminatorom broadband amplifiers 3 and 4 integral with an amplitude discriminator 5 is selected yuschim satisfies the condition (1).

Коэффициент К усилени широкополосных усилителей 9 и 15, включенных между резонансными чувствительными элементами и интегральными амплитудными дискриминаторами с порогом дискриминации и , выбран с соблюден-ием услови The gain factor K for wideband amplifiers 9 and 15, included between the resonant sensing elements and the integral amplitude discriminators with the discrimination threshold, is chosen with respect to

. .. .

Преобразов атель л , электромагнит«ого дефектоскопа рабсйгает следующим образом.The converter l, the electromagnet of the flaw detector, operates as follows.

Стохастический электрический сигнал генератора 1 усиливаетс широкополосным усилителем 2 (крива 20), затем дискриминируетс интегральным амплитудным дискриминаторрм 3, усиливаетс широкополосным усилителем 4 (крива 21) и дискрими.нируетс ин (Тегральным амплитудным дискриминатором 5. Благодар тому, что пороги дискриминации интегральных aмплитyдf ных дискриминаторов 3 и 5 (кривые 22 и 23 соответственно) выбраны рав:ными 3-5 среднеквадратичным значени м амплитуды шума на выходах широкополосных усилителей 2 и 4 (соотйетственно кривые 24 и 25), веро т ность превышени их шумом мала. Поэтому шум, равно как и регул рные электрические сигналы с амплитудой ниже порогов дискриминации, возникаю щие в результате паразитных обратных св зей в системе широкополосных усилителей 2 и 4, практически не усиливаютс ,, чем и обеспечиваетс динамическа устойчивость этой систе мы дл выбранного значени произведени f Стохастический электрический сигнал с выхода интегрального амплитудного дискриминатора 5 (крива 26) последовательно проходит через кабельное соединение 6 или 12, резонансный чувствительный элемент 7 или 13,. который подавл ет его спектральные составл ющие вне диапазона пропускани , кабельное соединение 8 или 14 и поступает на вход широкополосного усилител 9 или 15 (крива 27). Максимальное среднеквадратичное значение амплитуды электрического сигнала в этой точке ослаблено по сравнению со среднеквадратичным значением амплитуды стохастического электрического сигнала на В1ыходе интегрального амплитудного дискриминатора 5 в 1/ tst раз вследствие ослаблени , в кабельных соединени х 6, 8, 12 и 14 и резонансных чувствительных элементах 7 и 13 и еще в раз вследствие сужени спектра. Шум приведенный к входу широкополосного усилител 9 или 15, не искажает измерительной информации, среднеквадратичное значение амплитуды электрического сигнала,на входе этого усилител , соответствующее границам диапазона пропускани резонансных чувствительных элементов 7 и 13 выбирают по крайней мере в 10 раз выше среднеквадратичного значени амплиту ды шума (крива 28). В этом случае веро тность превышени шумом среднеквадратичного значени амплитуды: электрического сигнала в пределах диапазона пропускани резонансных чувствительных ,э ементов 7 и 13 практически равна нулю. Диапазон частот усилени звеньев, состо щих из широкополосного усилител 2 с интегральным амплитудным дискриминатором 3 .и широкополосного усилител 4 с интегральным амплитудным дискриминатором 5, выбран равным диапазону значений резонансных частот чувствительных элементой 7 или 13, а среднеквадратичное значение амплитуды шума, приведенного к входу широкополосного усилител 9 или , сделано минимальным путём выбора диапазона частот пропускани этого усилител , интегрального амплитудного дискриминатора 10 или 16 и формировател 11 или 17 амплитуды, равного диапазону значений резонансной частоты чувствительного элемента 7 или 13. После усилени широкополосными усилител ми 9 и15 электрический сигнал поступает на вход интегральных амплитудных дискриминаторов 10 и 16 (крива 29). В результате дискриминации электрического сигнала на выходе интегральных амплитудных дискриминаторов по вл етс последовательность импульсов со средним значением частоты следовани , равным резонансной частоте чувствительного элемента 7 и 13, соответственно . Импульсы стандартизируютс по амплитуде формировател ми 11 и 17 амплитуды и поступают на частотомеры 18 и 19, Таким образом, последовательное включение между выходом генератора стохастического электрического сигнала и входами резонансных чувствительных элементов т/1 звень.ев, выполненных в виде широкополосного усилител и подключенного к его выходу интегрального амплитудного дискриминатора , и соединение выхода каждого резонансного чувствительного элемента с последовательно включенными широкополосным усилителем, интегральным амплитудным дискриминатором и формирователем амплитуды, позвол ет увеличить точность преобразовани в результате исключени погрешности из-за превышени шумов порога дискриминации и уменьшени погреш- , ности из-за нестабильности значени порога дискриминации..The stochastic electrical signal from generator 1 is amplified by a wideband amplifier 2 (curve 20), then discriminated by integral amplitude discriminator 3, amplified by wideband amplifier 4 (curve 21) and discriminated by (Amplitude amplitude discriminator 5. Thanks to the fact that the thresholds for discrimination of integral amplitudes are imitations ih). 3 and 5 (curves 22 and 23, respectively) are chosen equal to 3-5 root-mean-square values of the noise amplitude at the outputs of wideband amplifiers 2 and 4 (respectively, curves 24 and 25), The probability of their noise being exceeded is low. Therefore, noise, as well as regular electrical signals with an amplitude below the discrimination thresholds, resulting from parasitic feedbacks in the system of wideband amplifiers 2 and 4, are practically not amplified, and this provides dynamic stability This system for the selected value of the product f The stochastic electrical signal from the output of the integral amplitude discriminator 5 (curve 26) passes through a cable connection 6 or 12, the resonant sensor The element 7 or 13 ,. which suppresses its spectral components outside the transmission range, cable connection 8 or 14 and is fed to the input of broadband amplifier 9 or 15 (curve 27). The maximum rms amplitude of the electrical signal at this point is attenuated compared to the rms value of the amplitude of the stochastic electrical signal at the output of the integral amplitude discriminator 5 1 / tst times due to attenuation, in cable connections 6, 8, 12 and 14 and the resonant sensors 7 and 13 and again due to the narrowing of the spectrum. The noise brought to the input of the broadband amplifier 9 or 15 does not distort the measurement information, the root-mean-square value of the amplitude of the electrical signal, at the input of this amplifier, corresponding to the limits of the transmission range of the resonant sensing elements 7 and 13, is chosen at least 10 times higher than the root-mean-square value of the noise amplitude ( curve 28). In this case, the probability of the noise exceeding the root-mean-square value of the amplitude: the electric signal within the transmission range of the resonant sensitivities, elements 7 and 13, is practically zero. The frequency range of amplification of the links consisting of a broadband amplifier 2 with an integral amplitude discriminator 3. And a broadband amplifier 4 with an integral amplitude discriminator 5 is chosen equal to the range of values of the resonant frequencies by a sensitive element 7 or 13, and the rms value of the amplitude of the noise brought to the input of the wideband amplifier 9 or, is made minimal by selecting the bandwidth of this amplifier, the integral amplitude discriminator 10 or 16 and the driver 11 or 17 amplitudes of equal values range resonance frequency sensor element 7 or 13. After gain broadband amplifiers 9 i15 electric signal is input to the integral amplitude discriminators 10 and 16 (curve 29). As a result of discrimination of the electrical signal, a sequence of pulses appears at the output of the integral amplitude discriminators with an average value of the follow frequency equal to the resonant frequency of the sensitive element 7 and 13, respectively. The pulses are standardized in amplitude by amplifiers 11 and 17 and fed to frequency meters 18 and 19. Thus, a series connection between the output of the stochastic electric signal generator and the inputs of the resonant sensing elements t / 1 link. E, made in the form of a wideband amplifier and connected to it the output of the integral amplitude discriminator, and the connection of the output of each resonant sensing element with a series-connected broadband amplifier, integral amp A magnitude discriminator and amplitude driver allows to increase the accuracy of the conversion as a result of eliminating the error due to exceeding the noise discrimination threshold and reducing the error due to the instability of the discrimination threshold value.

77

гоgo

ПP

Т IIT II

ff

Claims

1. CONVERTER FOR ELECTROMAGNETIC DEFECTOSCOPE; comprising a stochastic electric signal generator, a resonant sensitive element and a frequency meter connected in series, characterized in that, in order to increase the control accuracy, it is equipped with P7.1 links of a broadband amplifier and an integrated amplitude discriminator connected in series between the output of the stochastic electric signal generator and the resonant input sensor element, and connected in series with a second broadband amplifier, a second integral an amplitude discriminator and an amplitude shaper included between the output of the re-, resonance sensitive element and the input of the frequency meter.

SU „„ 1049795>

2. The converter according to π. 1, characterized in that c is selected from the condition.

where / 5 y is the gain of the yth link;

- the rms value of the amplitude of the noise brought to the input of a broadband amplifier connected to a resonant sensitive element;

d is the transfer coefficient between the output of the links and the input of the broadband amplifier, at the resonant frequency of the sensitive element;

Od is the rms amplitude of the stochastic electrical signal of the generator;

- bandwidth range of link amplification frequencies;

- bandwidth of the frequency bandwidth of the resonant sensitive element.