Типы преобразователей и их использование

Преобразователи карандашного типа для выявления поверхностных дефектов

Эти преобразователи обычно используются для обнаружения поверхностных трещин; также известны как высокочастотные вихретоковые датчики (HFEC). Преобразователи имеют небольшую катушку, которая может быть экранированной или неэкранированной. Большинство из них являются абсолютными, хотя могут быть изготовлены со встроенной в корпус уравнительной катушкой для обеспечения хорошего баланса и расширенного частотного диапазона. Доступны разные типы преобразователей, прямые и наклонные, для соответствия любым требованиям контроля. Доступны также преобразователи с гибким валом, который может иметь различную форму.

Преобразователи карандашного типа предназначены для работы на разных частотах, в зависимости от исследуемого материала. Для алюминия, наиболее популярна частота 100 кГц, что позволяет использовать до 200 кГц и более, в зависимости от уравнительной катушки и измерительного прибора. Более высокие частоты дадут лучший угол отрыва, хотя по мере приближения к 500 кГц, преобразователь становится более чувствительным к отрыву и не проникает глубоко в материал. По этой причине лучше оставаться на более низких частотах.

Обычно преобразователи карандашного типа используют на частотах ниже 100 кГц при поиске трещин первого слоя, которые начинаются с противоположной стороны и увеличиваются, но еще не повредили поверхность (особенно в случае плакирования). Ультразвук с частотой 20–50 кГц проникает сквозь плакировку и выявляет дефект, который находится на 50% толщины. Некоторые стандартные преобразователи 100 кГц могут работать на частоте 50 кГц при условии компенсации за счет более высоких коэффициентов усиления; однако лучше использовать преобразователи, предназначенные для более низких частот, даже если придется принять немного больший диаметр.

Для материалов с низкой проводимостью, таких как титан или нержавеющая сталь, необходимо выбрать частоту 1–2 МГц для улучшения чувствительности и фазового угла к поверхностным трещинам. Магнитные стали не зависят от частоты, хотя хорошие результаты можно получить при 1–2 МГц для минимизации вариаций проницаемости. Если материал покрыт кадмием, необходимы более низкие частоты, чтобы свести к минимуму его влияние, и иногда частота от 25–50 кГц является лучшим решением, хотя требуется больший диаметр преобразователя.

Точечные преобразователи для обнаружения поверхностных дефектов

Вихретоковые низкочастотные преобразователи (LFEC), или как их еще называют «точечные» преобразователи, используются на низких частотах для обнаружения подповерхностных трещин и/или коррозии. Они доступны с частотой от 100 Гц и выше (для проникновения в более толстые структуры) как в экранированной, так и неэкранированной версиях. Экранированные версии более популярны, поскольку магнитное поле концентрируется под преобразователем, что позволяет избежать помехи от краев и других структур; они также более чувствительны к мелким дефектам. Отражательные типы преобразователей широко используются в сложных случаях контроля из-за меньшего дрейфа и более высокого усиления. Подпружиненные корпуса удобны для поддержания постоянного давления в случае необходимости, например, при точечных испытаниях на разницу проводимости.

Кольцевые преобразователи

Похожи на точечные преобразователи (для выявления поверхностных дефектов) за исключением того, что их центр расширен (и превращен в отверстие) в соответствии с диаметром головки/отверстия крепежного элемента. Данные преобразователи обеспечивают превосходную чувствительность к трещинам, так как граница между стержнем крепежного элемента и отверстием способствует проникновению. Это еще более заметно с крепежными элементами из железа, но изменения проницаемости могут создавать проблемы. Внутренний диаметр (ВД) преобразователя — наиболее важный критерий, и он должен быть немного больше головки крепежного элемента. Наружный диаметр (НД) преобразователя не настолько критичен, но он не должен перекрывать головки других крепежных элементов. Высота преобразователя не критична; однако в случаях ограниченного доступа следует использовать специальные низкопрофильные типы, где секции измерительной и балансной катушек преобразователя разделены с целью уменьшения высоты преобразователя.

Преобразователи для контроля болтовых отверстий

Данный тип преобразователей используется для контроля отверстий после снятия крепежной детали. Их можно разделить на две группы:

Ручное управление с установочным кольцом. Преобразователь индексируется на нужную глубину и вращается вручную. Конфигурация катушки, используемой с ручными преобразователями для контроля болтовых отверстий, — чаще всего абсолютная, мостовая и мостовая дифференциальная.

Вращающийся преобразователь сканера Они созданы для работы с различными сканерами и обеспечивают наилучший охват и высокую скорость контроля. Вращающиеся преобразователи обычно содержат катушки дифференциально-отражательного типа, поскольку дифференциальные катушки менее чувствительны к границе раздела и обеспечивают лучшее обнаружение дефектов. Режим отражения используется для увеличения усиления, обеспечивает более широкий частотный диапазон и минимизирует дрейф, который может быть вызван нагревом преобразователя в результате вращения на высоких оборотах.

Другие преобразователи для контроля отверстий

Низкочастотные преобразователи для контроля болтовых отверстий. Используются для контроля отверстия через втулку; низкочастотные катушки интегрированы в конструкцию преобразователей. В данных преобразователях используются катушки, аналогичные катушкам в точечных преобразователях, и обычно ограничиваются большим диаметром отверстия ввиду большего размера катушки.

Преобразователи для контроля зенковок. Преобразователи изготавливаются под определенные формы крепежных элементов для контроля входных отверстий. Они могут быть выполнены для ручного или вращающегося сканера, с конфигурацией катушек как при стандартном контроле болтовых отверстий. При необходимости осмотра большого количества отверстий, вращающийся сканер обеспечивает гораздо более быстрое сканирование.

Преобразователи большого диаметра для вращающегося сканера

На протяжении многих лет отверстия большого диаметра проверялись в ходе ручного контроля с помощью преобразователей для болтовых отверстий. Причина этого — в том, что существующие преобразователи были слишком тяжелыми и несбалансированными для свободного вращения и использования со стандартными ручными вращающимися сканерами. Ручное сканирование и индексация — это не только медленный процесс, но и сложность получения полного покрытия. Кроме того, большие отверстия часто бывают в толстых деталях, а это значит несколько проходов сканера для покрытия всей толщины.

Новые преобразователи большого диаметра разработаны с целью минимизировать вес и оптимизировать механическую балансировку. Таким образом, вращающиеся устройства сравнительно небольшой мощности могут управлять ими без чрезмерной потери скорости и без вибраций. Были успешно проведены испытания на отверстиях диаметром более 50 мм. Преобразователи с регулируемым диаметром позволяют установить нужный диаметр во избежание слишком сильного трения с поверхностью и потери чувствительности к мелким дефектам.

Примечания

1. Не все ручные сканеры имеют одинаковую мощность, и преобразователи большого диаметра требуют большей мощности, иначе результаты контроля будут неточными. Если у вас есть вопросы относительно вращающегося сканера, позвоните нам, и мы проконсультируем вас.

При контроле отверстий большого диаметра катушка проходит через дефект быстрее. Это изменяет длительность сигнала и означает, что настройки фильтра в приборе, возможно, потребуется сбросить на более высокие значения. Фильтр верхних частот (ФВЧ), который обычно снижает влияние медленно изменяющихся переменных, таких как овальность (изменения отрыва), не будет таким эффективным, и настройку необходимо будет увеличить, например, со 100 Гц до 200 Гц или более. Фильтр нижних частот (ФНЧ) может вырезать часть сигнала от дефекта. Чтобы этого не произошло, попробуйте снова увеличить настройку, например, с 200 Гц до 500 Гц или более. Полосовые фильтры представляют собой комбинацию ФВЧ и ФНЧ, и доступны в некоторых приборах. Они должны быть установлены на более высокое значение. Всегда настраивайте фильтры на оптимальное отношение сигнал-шум. В некоторых приборах может быть недостаточно настроек фильтра, чтобы в полной мере использовать преобразователи большого диаметра.

Специальные преобразователи

Есть много типов преобразователей, которые изготавливаются в соответствии с конкретными требованиями заказчика. Отправьте нам чертеж или эскиз вашего приложения, и мы предложим специальный вихретоковый преобразователь, подходящий под ваши задачи.

Устранение неисправностей

Если при работе с преобразователем возникают трудности, рекомендуется провести несколько простых тестов.

1. Убедитесь, что рабочая частота находится в пределах диапазона преобразователя. Если преобразователь не балансируется должным образом, возможно, прибор находится в состоянии «насыщения». В этом легко убедиться. Если сигналы, создаваемые отрывом и дефектом (или фронтом), накладываются друг на друга, фазовый угол отсутствует и происходит насыщение. Частота может быть слишком высокой, или катушка преобразователя и балансная катушка имеют разные значения. Попробуйте снизить напряжение возбуждения преобразователя. Обратите внимание, что некоторые приборы могут иметь очень высокие выходные значения, которые могут быть чрезмерными для некоторых преобразователей.

Попробуйте переместить кабель, особенно в том месте, где он соединяется с разъемом или корпусом преобразователя, поскольку это самые слабые точки. Если он показывает прерывистую работу, кабель требует замены. Также может потребоваться чистка контактов разъема. Часто помогает силиконовый спрей или очиститель электрических контактов.

Если точка кажется мертвой или сигналы слабые и/или искаженные, посмотрите настройки фильтра. Многие приборы предлагают ряд фильтров «высоких частот» и «низких частот». Они очень полезны, но при неправильной настройке могут вызвать различные эффекты.

Фильтры верхних частот (ФВЧ) всегда будут приводить точку к точке баланса, а при высоких настройках (как для вращающихся сканеров) точка будет казаться статичной в точке баланса. Для ручного управления установите фильтр верхних частот в положение ВЫКЛ (или 0 Гц).

Фильтры нижних частот (ФНЧ) сделают отображение зависимым от скорости. Оптимальная настройка для ручного использования составляет 100 Гц, но если сигнал слишком шумный, может потребоваться уменьшить эту настройку. В таком случае, скорость сканирования должна быть достаточно низкой, чтобы не уменьшить размер сигналов.

1. Осмотрите контактную поверхность преобразователя. Она может быть повреждена или изношена. Проверьте кабели на предмет повреждений. По возможности используйте тефлоновую ленту на лицевой стороне преобразователя. Это снижает износ преобразователя, а также предотвращает возможный контакт с ферритом, который часто вызывает шум.

При высоком отношении сигнал-шум, которое обычно наблюдаются при использовании преобразователей вращающегося сканера, рекомендуется вставить небольшой кусок губки или поролона, чтобы улучшить контакт катушки с внутренней поверхностью отверстия. Этот метод значительно снизит шум и увеличит чувствительность.