Alexey Ishkov

Subminiature eddy current transducers for studying metal-dielectric junctions

Based on a transformer eddy current transducer (ECT), a probe has been designed to study metal-dielectric-metal structures. The structural diagram of the probe is given and the basic technical data are stated (the number of windings is 10–130 turns, and the value of the initial permeability of the core μmax = 500). The scheme that uses the computer as a generator and receiver of signals from windings is considered. The measurement procedure allowing one to detect defects in laminate composites with a high accuracy is described. The transducer was tested on the layered structure consisting of paper and aluminum layers with a thickness of 100 μm each in which the model defect was placed. The dependences of the ECT signal on the defect in this structure are given.

Non-Destructive Testing of Aluminum Alloys by Using Miniature Eddy-Current Flaw Transducers

The paper puts forward a modified eddy current testing method based on the use of miniature eddy current transducers within a localized controlled area of the material surface of up to 50 μm2. Measurement results are provided for a model composite material made up of alternating conducting and dielectric layers of system Al-HDPE-Al. Structural flaws are specified as changes in the number and position of layers in the sequence. Prospects of the proposed method and a measuring device operating on its basis for flaw detection in composite aluminum alloy materials are shown.

An alloy flaw measuring system using subminiature eddy-current transducers

The measuring system based on subminiature eddy-current transducers is developed to carry out local investigations into aluminum-magnesium alloy plates with flaws. The Delianna filter has been modified to allow a significant increase in the signal-to-noise ratio. The transducer has been tested on a number of aluminum-magnesium alloy plates with flaws. The paper presents data on the relationship between the eddy-current transducer response and the presence of flaws in alloys as hidden slots at signal frequencies ranging between 300 and 700 Hz on an exciting winding.

Subminiature Eddy-Current Transducers for Conductive Materials and Layered Composites Research

The measuring system based on subminiature eddy-current transducers has been developed to carry out local investigations of aluminum-magnesium alloy plates for flaws. The Delianna filter has been modified to allow the significant increase of signal-to-noise ratio. A scheme that uses a computer as a generator and receiver of signals from windings is proposed. It is capable of automatically changing the filtering cutoff frequency and operating frequency of the device. The transducer has been tested on a number of aluminum-magnesium alloy plates with flaws. The article presents data on the relationship of eddy-current transducer response to the presence of flaws in alloys as hidden holes at signal frequencies comprised between 300–700 Hz on an exciting winding.

Investigation of steel to dielectric transition using microminiature eddy-current converter

The research aims to develop a microminiature converter for electrical steel investigation. The research topic is considered relevant due to the need for evaluation and forecasting of safe operating life of electric steel products. The authors determined the capability to study steel characteristics at different depths based on variations of eddy-current converter amplitude at the steel-dielectric boundary. A microminiature transformer-type converter was designed, which enables to perform local investigations of ferromagnetic materials using eddy-current method based on local studies of the steel electrical conductivity. Having the designed converter as a basis, a hardware-software complex was built to perform experimental studies of steel at the interface boundary. A system was developed for automated converter relocation above the studied object at a specified velocity. Test results are reported for a specimen with continuous and discrete measurements taken at different frequencies. Response dependence of eddy-current converter was found to demonstrate non-linear behavior at steel to dielectric transition. The effect of gap between the eddy-current converter and the test object is investigated.

Scanning the Welded Seams of Titanium Alloys by Using Subminiature Eddy Current Transducers

The eddy current transformer (EST) of the transformer type is used to construct a sensor for investigating titanium sheets joined by a welded joint. The article provides the key technical information about the eddy current transformer used and describes the methodology of measurements that makes it possible to control defects in the welding seams of titanium alloys. It is capable of automatically changing the filtering cutoff frequency and operating frequency of the device. The designed measuring system eliminates the main drawback of eddy current transformers (the small area of the electromagnetic field), simultaneously significantly reducing the noise level due to the use of high-quality amplifiers and filters, and searches for defects in and alloys of different metals. A measurement procedure that allows one to perform high-accuracy monitoring of flaws in different alloys is described. Experiments were conducted on welded BT1-0 titanium plates. The article contains the results of these measurements. The dependence data facilitates the assessment of the quality of welding seams and helps make an educated conclusion about welding quality.

Eddy Current Transducers for Investigation of Metal-Insulator Transition Properties

Ранее разработанный сверхминиатюрный вихретоковый преобразователь использован для неразрушающего контроля переходов металл-диэлектрик. Рассмотрен известный метод вихретокового контроля, основанный на анализе распределения электропроводности по поверхности и в глубине исследуемого материала. Приведено устройство вихретокового датчика и описаны принципы его работы с персональным компьютером, используя звуковую плату. Указаны основные технические параметры преобразователя — тип преобразователя, используемые катушки. Изложен алгоритм программного обеспечения, управляющего датчиком. Коротко указываются некоторые области применения датчика, помимо изложенных в статье. Представлены результаты исследования переходов металл-диэлектрик методом вихревых токов и приведены зависимости отклика преобразователя от толщины слоистой среды с проводящей основой (в качестве основы в эксперименте использовалась медь) и без основы. Описана методика формирования подобных материалов в эксперименте. Указано значение подобных материалов для промышленности и экономики. Определено влияние различных композитных материалов (алюминий–полиэтилен, алюминий–бумага) на отклик преобразователя. Приведены данные о настройке преобразователя для исследования подобного класса материалов. Ключевые слова: неразрушающий контроль, слоистые материалы, неоднородность, дефект, метод вихревых токов. A miniature eddy current transducer developed earlier by the authors is used for nondestructive testing of metal-insulator transitions. This article describes the well-known eddy current testing method based on the analysis of electrical conductivity distribution across the surface and within the test material. The design of eddy current sensor, principles of operation, and its connection to a personal computer via sound card interface are presented along with main technical parameters, types of transducer, and coils. The paper contains a brief overview of sensor application area and an algorithm of sensor controlling software. Results obtained from eddy current testing of metal-insulator transitions show the dependence of sensor response on thickness of layered media with and without conductive substrate (copper substrate is used). A technique of layered materials development is described, and industrial significance of such materials is shown. The sensor response is proved to be dependant of various composite materials, such as aluminum-polyethylene and aluminum-paper. Sensor settings for testing of composite materials mentioned above are also provided.

Eddy Current Transducers for Finding Defects in Metal — Insulator — Metal

Разработан вихретоковый преобразователь для поиска дефектов в слоистых структурах типа металл — диэлектрик — металл. Представлена схема разработанного преобразователя. Описан принцип работы датчика, построенного на основе разработанного преобразователя. Приведены технические сведения о датчике с указанием наиболее важных параметров. Указаны основные характеристики созданных датчиков. Приведена схема управления датчиком с использованием персонального компьютера и разработанного авторами программного обеспечения. Указаны основные сведения о программном обеспечении. Описано взаимодействие программного обеспечения и разработанного вихретокового преобразователя. Приведены результаты поиска дефектов в сло истых структурах типа металл — диэлектрик — металл. Охарактеризованы типы основных дефектов в средах типа металл — диэлектрик — металл. Проведены исследования зависимости отклика преобразователя для слоистой среды с дефектом. В качестве сравнения приведены исследования области слоистой среды без дефекта. Результаты исследований представлены в виде спектральной картины. Сделана расшифровка основных элементов приведенной спектральной картины. На основе полученных результатов сделаны выводы о возможности использования вихретокового преобразователя для поиска дефектов в слоистых структурах. Ключевые слова: вихретоковый преобразователь, металл, диэлектрик, дефект, спектральная картина, амплитуда. Eddy current transducer is designed to search for defects in layered structures of the metal -insulator-metal . A scheme developed by the converter. The principle of operation of the sensor , built on the basis of the developed converter. Contains technical information about the sensor with the most important parameters. Shows the main characteristics of the created sensors. A scheme of the sensor control using a personal computer and developed by the authors of the software. Shows the basic information about the software . The interaction of software and developed an eddy current transducer. This article describes the results from defects in layered structures of the metal — insulator — metal . Describes the types of major defects in the media such as metal — insulator — metal. Researches dependence of the response transducer for a layered medium with a defect . As a comparison, the research field of the layered medium without defect. Results are presented as a spectral pattern. Made deciphering the basic elements of the spectral pattern here. Based on these results conclusions about the possibility of using an eddy current transducer for finding defects in layered structures.

Diagnostics of Composite Materials on Aluminum Alloys Using Miniaturized Eddy Current Transducer

Введение. Метод вихревых токов, наряду с ультразвуковыми и рентгеноскопическими исследованиями, является одним из основных неразрушающих методов контроля и диагностики дефектов в различных материалах и изделиях [1]. Основным информативным параметром в этом методе является напряжение, вносимое в измерительную обмотку первичного датчика — вихретокового преобразователя. Данная величина зависит от состава и структуры материала, вида и параметров дефектов его строения, частоты переменного электромагнитного поля, возбуждающего вихревые токи, а также от технологических факторов — конструкции и параметров датчика, величины зазора между датчиком и поверхностью материала и т. д. В силу этого в зависимости от конкретных условий диагностики и контроля приходится изменять конструкцию и технологические характеристики датчика. Такие изменения призваны обеспечить высокую чувствительность обнаружению тех или иных видов дефектов в конкретном материале. Среди объектов неразрушающего контроля особое место занимают композиционные материалы. В силу особенностей своего строения и технологии получения эти материалы характеризуются высокой неоднородностью, поэтому произведенные из них изделия нуждаются в постоянном контроле с получением подробной информации о дефектности структуры [2]. Такую информацию позволяют получить накладные датчики в виде сверхминиатюрных вихретоковых преобразователей [3], отличительной особенностью которых является высокая степень локализации контролируемой области. В настоящей работе рассматривается применение таких датчиков к модельному композиционному материалу со специально задаваемыми неоднородностями структуры, моделирующими дефекты в реальных изделиях из неферромагнитных сплавов на основе алюминия. Материалы и методика измерений. Образцы для измерений изготавливались из чередующихся металлических слоев алюминиевой фольги (ГОСТ 745–2003) толщиной 20–100 мкм и диэлектрических слоев из пленки полиэтилена низкого давления (ПЭНД) марки М толщиной 20 мкм (ГОСТ 10354– 82). Многослойные образцы системы Al-ПЭНД-Al моделировали реальный композиционный материал. Дефекты строения задавались путем изменения количества слоев и порядка в их чередовании. При проведении исследований использовалось оригинальное измерительное устройство ИЭНМ-5ФА со специально разработанным сверхминиатюрным вихретоковым датчиком, описанное в [3] и позволявшее определять электропроводность в немагнитУДК 620.179.118.415.05 В. В. Поляков, С. Ф. Дмитриев, А. В. Ишков, Е. А. Колубаев, В. Н. Маликов Диагностика композиционных материалов на основе алюминиевых сплавов с помощью сверхминиатюрных вихретоковых преобразователей*