Повышение помехоустойчивости феррозондовых дефектоскопов к магнитным полям помех

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.11.13 – Приборы и методы контроля и определение состава веществ. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2015. В диссертационной работе решается проблема повышения помехоустойчивости феррозондовых дефектоскопов к магнитным полям помех, вызванных конечными размерами контролируемых деталей, их ступенчатыми и галтельными переходами, магнитной неоднородностью ферромагнитного материала. Анализ существующих методов подавления помехи, вызванной сторонним магнитным полем, показал, что основным способом устранения помехи в настоящее время является включение обмоток феррозондов по градиентометрической схеме. Однако этот метод не свободен от недостатков, так его эффективность низка при высоком уровне градиента поля помехи и коэффициент преобразования феррозонда в большей степени зависит от геометрических параметров магнитной системы и расположения полуэлементов феррозонда относительно дефекта. Не свободен от недостатков метод экранирования феррозонда, так как экран значительно увеличивает размеры преобразователя, что затрудняет его использование на ступенчатой поверхности детали. Обзор методов и способов подавления помехи показал, что наиболее эффективным является метод, основанный на использовании двух феррозондов, один из которых является измерительным, а второй – компенсационным. При этом необходимо, чтобы измерительный феррозонд имел достаточную чувствительность, как к магнитному полю дефекта, так и к полю помехи, а компенсационный феррозонд имел высокую чувствительность только к полю помехи и практически не реагировал на поле дефекта. Для теоретического обоснования эффективности предлагаемого метода была разработана математическая модель поля вектора намагниченности, как в области всей детали, так и в локальной области расположения дефекта. Напряженность магнитного поля в сердечниках феррозонда, индуцированного намагниченностью детали и дефекта, рассчитывается путем применения модифицированной теоремы о взаимности К. М. Поливанова. Сердечники измерительного и компенсационного феррозонда являлись полузамкнутыми U-образной формы. Компенсационный феррозонд имеет перемычку непосредственно над дефектом и шунтирует его магнитное поле. Предложен метод расчета магнитного поля помехи индуцированного намагниченной деталью, основанный на решении интегрального уравнения с использованием линейной аппроксимации функции намагничивания, что сокращает порядок системы алгебраических уравнений. Предложен метод расчета коэффициента передачи мостовой электрической схемы феррозонда, при которой уменьшается вдвое число обмоток и создается возможность получения увеличенного его коэффициента передачи за счет явления параметрического резонанса, упрощается балансировка обмоток феррозонда.

Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.11.13 – Devices and methods of testing and materials structure determination. – National technical university "Kharkiv Politechnical Institute", Kharkiv, 2015. In the thesis the problem of improving the noise immunity of fluxgate flaw detector to interference’s magnetic fields caused by the finite size of controlled items, their step and fillet connections, the magnetic inhomogeneity of ferromagnetic material has been solved. The method of calculating the magnetic field interference induced by the magnetized part, based on the solution of the integral equation using a linear approximation of the function of the magnetization, which reduces the order of the system of algebraic equations has been proposed. As a transmitter error-correcting ferroprobe flaw is proposed to use a block of the magnetic system consisting of two identical ferroprobes with a U-shaped core. The results of numerical and field experiments have shown that the magnetic flux in the core flux gate with a U-shaped core, with a jumper directly above a defect is 8-12 times smaller than the flow of measurement (main) ferroprobe.