Устройство для измерения параметров движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1987 года по МПК G01R33/12 

110 Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств металлов и сплавов и, в част ности, может быть использовано для неразрушающего контроля механических свойств листового проката сталей в потоке производства. Известен способ для определения твердости ферромагнитных материалов, заключающийся в импульсном намагничивании контролируемого материала и последующем считывании поля остаточного следа. Устройство для осуществления способа содержит намагничивающую и считьшающую головки. Намагничивающая головка питается от импульсного генератора. Изменение сигнала за счет колебаний зазора меж ду контролируемым материалом и считывающей головкой частично компенсируют за счет изменения амплитуды намагничивающих импульсов, осуществляемого с помощью отрицательной обратной связи, выполненной в виде стирающей обмотки на намагничивающей головке. Однако известный способ и устройство не позволяют получить стабильные результаты контроля. Это объясняется тем, что контролируемый материал не доводят домагнитного насыщения, так как отрицательная обратная связь при насыщении не работа ет. Особенно сильно нестабильность магнитного следа сказывается при кон роле изделий толщиной более 4 мм. Кроме того, ослабление влияния колебаний зазора на результаты контроля возможно только в узком интервале, когда сигнал, возникаю1щй из-за изменении зазора, намного меньше сиг нала, несущего информацию о механических свойствах. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для электромагнитного контроля механических свойств движущихся ферромагнитных материалов в форме протяженных прутков, лент и профильного проката, содержащее два магниточувствительных элемента, расположенных в одной плоскости по про дольной оси устройства, а выходы ма ниточувствительных элементов подключены к регистратору. Отстройка от влияния вибрационных колебаний контролируемого изделия происходит за счет того, что магнит5ное пятно, нанесенное с двух сторон изделия с помощью намагничивающих элементов , при отклонении в сторону одного из магниточувствительньпс элементов увеличивает сигнал в нем, а во втором магниточувствительном элементе сигнал одновременно уменьшается, при этом сумма обоих сигналов остается постоянной. Однако область отстройки от влияния вибрационных колебаний относительно плоскости прокатки ограничена из-за того, что градиент нормальной составляющей остаточного поля локально намагниченных областей контролируемого изделия является не линейной, а сложной функцией смещения контролируемого изделия относительно плоскости, совпадающей с направлением прокатки изделия. Кроме того, изделие при движении смещается не только параллельно плоскости прокатки, но и поворачивается относительно нее, что приводит к разности фаз выходных сигналов магниточувствительных элементов, причем величина этой разности фаз зависит от угла поворота. При этом помимо сигнала от пятна устройство регистрирует и сигнал помехи, возникающий вследствие наличия поля рассеяния намагничивающих соленоидов., что снижает точность контроля. Цель изобретения - повышение точности помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем. что устройство, содержащее два намагничивакщих соленоида и два магниточувствительных элемента, генератор импульсов тока, связанный с намагничивающими соленоидами, и регистрактор, снабжено двумя пиковыми детекторами, двумя блоками памяти, блоком измерения среднего геометрического сигнала и тактовым генератором, выход которого соединен с генератором импульсов тока и управляющими входами блоков памяти, выходы магниточувствительных элементов через соответствующие пиковые детекторы и блоки памяти соединены с входами блока измерения среднего геометрического сигнала, выход которого подключен к регистратору, а установочные входы пиковых детекторов связаны с генератором импульсов тока. Кроме того, период следования импульсов тактового генератора удовлетворяет условию V- где i - расстояние между парой намагничивающих соленоидов и парой магниточувствительных элементов; V - скорость движения контролируемого изделияJ п - натуральное число (п 1,2,3...), Т - период следования импульсов тактового генератора. На фиг И изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - топография поля магнитных меток на контролируемом изделии, поясняющая возникновение разности фаз выходных сигналов магниточувствитель ных элементов. Устройство состоит (фиг.1) из маг ниточувствительных элементов 1 и 2, контролируемого изделия 3, тактового генератора А, подключенного к генератору 5 импульсов тока, выход которого соединен с намагничивающими соленоидами 6 и 7, расположенными симметрично с двух сторон контролируемо го изделия 3. Магнйточувствнтельные элементы 1 и 2 также расположены сим метрично с двух сторон контролируемого изделия 3 на некотором расстояНИИ от намагничивающих соленоидов 6 и 7 по ходу движения контролируемо го изделия 3. Выходы магниточувствительных элементов 1 и 2 через соответствукнцие пиковые детекторы 8 и 9 и блоки 10 и 11 памяти соединены с входами блока 12 измерения среднего геометрического сигнала, выход котор го связан с регистратором 13. Устаковочные входы пиковых детекторов 8 и 9 связаны с генератором 5 импульсов тока, а управляющие входы блоков 10 и 11 памяти соединены с выходом тактового генератора 4. Устройство работает следующим образом. . Тактовый генератор 4 формирует короткие тактовые импульсы в зависимости от скорости движения контролируемого изделия 3. Задний фронт первого тактового импульса запускает генератор 5 импульсов тока, который генерирует соответствующий импульс тока, подаваемый в намагничиваюпще соленоиды 6 и 7, которые наносят на обе стороны контролируемого изделия 3 магнитные метки, несущие ин1054 формацию о его механических свойствах. При перемещении контролируемого изделия 3 вдоль направления прокатки магнитные метки, нанесенные с обоих сторон изделия, вызьшают . на выходе магниточувствительных элементов сигналы, которые детектируются пиковыми детекторами 8 н 9. С выходов пиковых детекторов 8 и 9 продетектированные сигналы поступают на входы блоков 10 и 11 памяти соответственно. Следующий тактовый импульс, посту-пая на управляющие входы блоков 10 и 11 памяти, переписывают информацию с выходов пиковых детекторов 8 и 9 в соответствующие блоки 10 и- 11 памяти и своим задним фронтом вновь запускает генератор 5 импульсов тока, которьй генерирует импульс тока, поступающий в намагничивающие соленоиды 6 и 7 и установочные входы пико ых детекторов 8 и 9. При этом осуществляется сброс пиковых детектоРов, а на контролируемое изделие 3 наносится следующая пара магнитных меток. Сигналы с выходов блока 10 « памяти поступают на вход блока 2 измерения среднего геометрического сигнала, выходной сигнал котоРого фиксируется регистратором 13. По величине показаний регистратоР судят о механических свойствах контролируемого изделия. С приходом последующих тактовых импульсов происходит переписывание информации из пиковых детекторов 8 и 9 в бло- . « t1 памяти, соответственно, сброс пиковых детекторов 8 и 9 и нанесение последующих пар магнитных меток на. контролируемое изделие 3. При отклонении контролируемого изделия 3 в сторону одного из магниточувствительных элементов, например 1 (фиг.2), что неизбежно в процессе прокатки, сигнал, снимаемый с него увеличивается, а сигнал,, снимаемый ° второго магниточувствительного элемента, уменьшается. Зависимость сигнала с магниточувствительных элементов от величины смещения контролируемого изделия 3 хорошо аппроксимируется показательной функцией.Тогда сигнал с первого магниточувствительного элемента v Н равен а сигнал с второго магниточувствительного элемента vH.. равен 7Н,. К -коэффициент, зависящий от механических свойств контролируемого изделия; -постоянный коэффициент; -величина смещения. Тогда среднее геометрическое от обоих сигналов равно К и не зависит от величины смещения. Так как блоки 10 и 11 памяти хранят максимальные значения сигналов магнйточувствительных элементов 1 и 2 соответственно (независимот от времени их поступления в пиковый детектор), сигнал на выходе блока 12 измерения среднего геометрического сигнала не зависит от величины смеш;ения и угла поворота контролируемого изделия 3 относител но плоскости прокатки. Информация с выхода пиковых детекторов 8 и 9 переписывается в блоки 10 и 11 памяти с приходом син роимпульса с тактового генератора 4 т.е. всегда до начала нанесения сле дующей .пары магнитных меток на конт ролируемое изделие 3, а непосредств но в моменты нанесения этих меток п ковые детекторы 8 и 9 находятся в заблокированном состоянии (на их ус тановочные входы поступают импульсы с генератора 5 импульсов тока). Поэтому регистрация сигнала помехи, возникающего в процессе нанесения магнитных меток; на контролируемое и делие 3, исключается, что повышает помехоустойчивость предлагаемого ус ройства. 102208S6 Период следования импульсов тактового генератора 4 выбирается из условия V расстояние между парой намагничивающих соленоидов и парой магнйточувствительных элементов; V - скорость движения контролируемого изделия; п - нат5Фальное число (п - 1,/jj,...j, Т - период следования импульсов тактового генератора. Выполнение этого неравенства необходимо для повышения достоверности работы устройства, так как в случае невыполнения этого требования в момент нанесения последующей пары магнитных меток на контролируемое изделие 3 одна из предыдущих пар меток окаж€|тся расположенной под зоной магнйточувствительных элементов 1 и 2, а пиковые детекторы в это время блокированы установочнь1м импульсом, . поступающим с генератора 5 импульсов тока, что приводит к ошибке /i в показаниях регистратора 13. Сравнительные испытания показали, что погрешность от смещения контролируемого изделия относительно плоскости прокатки у известного устройства составляет порядка 7%, а у предлагаемого не превышает 1,5%. Таким, образом, изобретение позволяет расширить область отстройки от смещений контролируемого изделия относительно плоскости прокатки и повысить помехоустойчивость.

1

-ч-ь

fto/yfffSjff/fi/e

f2

f XWfffn/fU

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДВИЖУЩИХСЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащее два намагничивающих соленоида и два магниточувствительных элемента,, генератор импульсов, тока, связанный с нш агничивающиьм соленоидами, и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и помехоустойчивости, оно снабжено двумя пиковыми детекторами, двумя блоками памяти, блоком измерения среднего геометрического сигнала и тактовым генератором, выход которого соединен с генератором импульсов тока и управляющими входами блоков памяти, выходы магниточувствительных элементов через соответствующие пиковые детекторы и блоки памяти соединены с входами блока измерения среднего геометрического сигналов, выход которого подключен к регистратору а установочные входы пиковых детекторов связаны с генератором импульсов тока. 2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что период следования импульсов тактового генератора удовлетворяет условию: .T с $ (Л где Е - расстояние между парой намагничивающих соленоидов и С парой магниточувствительных элементов; V - скорость движения контролируемого изделия;. п - натуральное число (п 1,2,3,..), Т - период следования импульсов тактового генератора.