滚子探伤仪中的相位控制

轴承滚子表面裂纹的涡流探伤是利用交变磁场对不同金属材料具有幅值和相位的不同来体现金属表面的裂纹等各类缺陷的信息的。涡流探伤仪是用相位分析对检测信号进行处理。涡流探伤的相位定相一般采用手动控制,对同种金属材料的表面存在的不同类型的裂纹缺陷具有不同的涡流相位。因此,在每次探伤时都必须重新进行相位确定。这对于使用在生产现场的滚子涡流探伤仪具有很大的不便,费时费力较难实现快速、准确的相位对相工作。RSF-Ⅱ型滚子超精涡流探伤仪采用非易失性数字器件对相敏检波器的相位控制实行数字化,并且记忆标准样品的相位值,以便每次探伤时调用。缩短了涡流探伤的现场对相时间,操作方便,提高了滚子探伤的可靠性和运行效率。

1　涡流探伤的信息处理

RSF-Ⅱ型滚子超精探伤仪是用于滚子超精研机上的滚子表面裂纹探伤仪,在滚子产品进行表面超精加工后,立即在超精研机上对滚子表面的裂纹进行涡流探伤,并将探伤后的滚子按合格或不合格产品进行分档、分选,其原理框图如图1所示。

　　本探伤仪的振荡器由MAX038高频信号发生器提供约1MHz的正弦波信号,经功率放大提供探伤仪各功能电路使用。涡流传感器的检测信号经前置放大、相敏检测和带通滤波,利用检测信号相位的频率差异将裂纹等缺陷信号从载波信号及众多的干扰噪声取出来;静噪电路使得裂纹缺陷信号更为突出;幅值鉴别器将缺陷信号规整化,并根据裂纹缺陷的严重程度判别滚子产品的合格与否,控制分选单元即实现自动分选。

2　相位控制

滚子表面裂纹等缺陷有着不同的涡流相位,其必然会在涡流传感器的检测线圈的阻抗变化中得到反应。涡流探伤仪中设置相敏检波电路,是专门鉴别检测各种裂纹信号所引起的信号相位,调节移相电路的相位值,使得相敏检波电路加强缺陷信号通过,抑制其他因素引起的干扰信号。相敏检波器通常是由非线性元件和滤波电路构成,其基本原理如图2所示。

　　当方波信号uR(t)高电平到达时,三极管T导通,输出对地短路,检测信号ui(t)不通过低通滤波电路;当uR(t)低电平到达时,三极管T截止,输出端开路,检测信号进入滤波电路。由于各种裂纹缺陷对检则信号的相位有不同的影响,当载波对某一调制波的相位不变,改变相敏检波器的方波相位,使其与缺陷信号调幅波的相位相同,缺陷信号就能顺利通过,其他干扰信号将随着其相位的差异和大小被较大程度地衰减,通过滤波器的信号则是较为纯净的裂纹缺陷信号。

由式(4)可见,相敏检波器输出的低频信号的幅值与φ角有关,即被相移的方波信号(与振荡器同频率)与载波信号的相位差有关,所以通过调节方波信号的相位,从众多的低频调制信号中将所需的缺陷信号提取出来。