Устройство для контроля ферромагнитных материалов Советский патент 1983 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к средства контрольно-измерительной техники и может быть использовано для контроля физико-механических свойств изделий из ферромагнитных материало Известно устройство для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий, основанное на эффекте Баркгаузена, содержащее генератор низких частот, индуктивный преобразователь проходного типа, фильтр верхних частрт, усилитель, индикатор и цепь автоматического регулиро вания. Перемагничивающая обмотка индуктивного преобразователя создает цеременное магнитное Ьоле, которое перемагничивает контролируемое изделие. ЭДС от шумов Баркгаузена, индуцируемая в измерительной обмотке преобразователя, регистрируется блоком индикации. Цепь автоматического. регулирования задает постоянный режим перемагничивания изделия Недостатком такого устройства является трудность фильтрации гармо ник частоты перемагничивания. Наиболее близким к изобретению является устройство для контроля ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединённые генератор, преобразователь шумов Баркгауз на, усилитель, фильтр и индикатор, блок компенсации и цепь автоматичес кого регулирования. . . В этом устройстве ЭДС шумов Беркгаузена меньше зависит от гармо ник перемагничивания, а также .вибра ций, так как через цепь автомйтичес кого регулирования и блок компенсации осуществляется регулирование порога чувствительности к шумам Баркгаузена 23. Однако спектр ЭДС от шумов Варкг уэена сильно зависит от различных факторов, в частности на результат контроля существенное влияние оказы вает реакция вихревых токов на процесс распространения электромагнитного поля от скачков Баркгаузена. Целью изобретения является повышение точности контроля путем компенсации влияния вихревых токов. Поставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее последовательно соединенные генератор преобразователь шумов Баркгаузена, усилитель, фильтр и индикатор, блок компенсации и цепь автоматического регулирования/ снабжено постоянным магнитом и вихретоковым преобразователем с обмотками возбуждения и измерительной, размещенными в зоне действия преобразователя шумов Баркгаузена, измерительная обмотка вихретокового преобразователя соединена с блоке компенсации, включе ным между фильтром и индикатором, а цепь автоматического регулироваВИЯ включена между вторым выходом усилителя и обмоткой возбуждения вихретокового преобразователя и выполнена из генератора качающейся частоты, синхронизированного с блоком компенсации, последовательно соединенных полосового фильтра, смесителя, второй вход которого подключен к генератору качающейся частоты, и полосового фильтра. На чертеже приведена блок-схема устройства. На П-образном магнитопроводе 1, установленном на контролируемом изделии 2, закреплена перемагничивающая обмотка 3, электрически связанная с генератором 4 тока низких частот. Между полюсами магнитопровода 1 установлена индикаторная катушка 5 и П-образный постоянный магнит б, между полюсами которого расположен вихретоковый преобразователь, включающий обмотку 7 возбуждения и измерительную обмотку 8. Устройство содержит канал измерения ЭДС Х1Т шумов Баркгаузена, состоящий из широкополосного усилителя 9, фильтра 10 верхних частот, блока 11 компенсации, выполненного в виде анализатора .спектра последовательного типа, и индикатора 12, Устройство содержит также цепь авто14атическогорегулирования, состоящую из полосового фильтра 13, генератора 14 качающейся частоты, смесителя 15, полосового усилителя 16, подключенного к обмотке 7 возбуждения вихретокового преобразователя, измерительная обмотка 7 которого подключена к второму входу блока 11 компенсации. Изменения частоты анализатора блока 11 и генератора 14 синхронизированы, например, общим механическим приводом. Принцип работы устройства основан на компенсации в спектре ЭДС шумов Баркгаузена, составляющей от реакции вихревых токов на изменение контролируеглого параметра. Устройство работает следующим образом. По перемагничивающей обмотке 3 протекает ток генератора 4 низкой частоты S . Магнитный поток, созданный током генератора, замыкается по магнитопроводу 1 и контролируемому изделию 2 и индуцирует в катушке 5 ЭДС, которая состоит из тока перемагничивания и шумовой компоненты, имеющей сплошной спектр. Сплошная компонента ЭДС дт шумой Баркгаузена выделяется фильтром 10 верхних частот и поступает на вход блока 11 компенсации. Из усиленного сигнала ЭДС катушки 5 полосовым фильтром 12 выделяется hS7 гармоника частоты перемагничивания, которая трансформируется в высокочастотную область спектра с помощью генератора 14 качающейся частоты и смесителя 15. Причем наименьшая частота иЗ(-генератора 14 выбирается так, что , где u)yj - наименьшая частота анализа сплошного спектра ЭДС от шумов Баркгаузена.

Высокочастотный сигнал смесителя усиливается усилителем 9 и поступае на возбуждающую обмотку 7 вихретоковогопреобразователя. В измерительной обмотке 8 индуцируется ЭДС определяемая характером вихревых токов в контролируемом изделии 2. Так как индуктивный преобразователь находится в зоне локального насыщения постоянным магнитом 6, сигнал в измерительной обмотке зависит от 1 удельной электрической проводимости контролируемого изделия и не зависит от его магнитной проницаемости. G измерительной катушки 8 сигнал поступает на другой вход блока 11 ксмпенсацйЙ4 В блоке компенсации

происходит измерение спектра шумов Баркгаузена, причем мощность шума в по лосе анализа корректируется сигналом с вихретокового преобразователя. На индикаторе 12 регистрируется спектральная плотность ЭДС перемагничивания ферромагнетика скачками Баркгаузена на частоте анализа Ыщ ,, определяемая только собственным спектгром скачков. Синхронно изменяя час-,

тоту генератора 14 и частоту анализа спектра, регистрируют спектральное распределение сплошной компоненты ЭДС перемагничивания изделия, по параметрам которой определяют результат контроля.

Предлагаемое устройство повьп:иает точность контроля за счет учета, реакции вихревых токов на изменение контролируемого параметра, причем

величина сигнала возбуждения вихретокового преобразователя автоматически определяется значением контролируемого параметра.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содерж щее последовательно соединенные генератор, преобразователь шумов Ёаркгаузена, усилитель, фильтр и индикатсзр, , блок компенсации и цеп автоматического регулирования, о лич ающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено постоянным магнитом и вихретоковым преобразователем с обмотками возбуждения и измерительной, размещенными в зоне действия преобразователя шумов Баркгаузена, измерительная обмотка вихретокового преобразователя соединена с блоком компенсации, включенным между фильтром и индикатором, а цепь автоматического регулирования включена между вторым выходом усилителя и обмоткой возбуждения вихретокового преобразователя и выполнена из генератора качающейся, частоты, синхронизированного с блоком компенсации, последовательно соединенных полосового фильтра, смесителя, второй вход которого подключен к генератору качающейся частоты и полосового фильтра.