Способ измерения механических напряжений в ферромагнитных изделиях Советский патент 1983 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к магнитометрии и может быть использовано для контроля изделий из ферромагнитных материалов, например, с помощью накладных магнитоупругих преобразсэ вате лей. Известен способ измерения механических напряжений, включающий намагничивание контролируемого изделия па раллельно его поверхности во взаимно перпендикулярных направлениях и изме рение разности магнитных потоков в этих направлениях, по которой судят о величине механических напряжений f Недостатком известного способа является зависимость результатов измерений.от величины зазора между накладным преобразователем и крнтролируемым объектом, что снижает точност измерений. . - Известен также способ измерения механических-напряжений в ферромагнитных изделиях, включаквдий намагничивание контролируемого изделия переменным магнитным полем, параллельным его поверхности,, периодическое изменение направления поля, выделени и измерение сигнала, пропорционально го величине огибающей амплитудно-модулированного магнитного потока в из делии, с помощью измерительного преобразователя, по величин.е этого сигнала судят о величине механических . напряжений. 2. . . Недостатком данного способа также является зависимость величины низкочастотного сигнала от заз.ора между преобразователем и контролируемым изделием, что снижает точность измерения механических напряжений-. Цель изобретения - повышение точности из.мерения. - . . Указанная цель достигается тем, что согласнЪ способ,у измерения меха нических напряжений в ферромагнитных изделиях, включающему намагничивани контролируемрго изделия переменным полем, параллельным его поверхности перирдическое изменение направления поля ,выделени:е и измерение сигнала, пропорционального величине огибающе амплитудно-модулированногр магнитно потока в изделии, дополнительно выд ляют и. измеряют величину сигнала, пропорционального несущей амплитудн модулированного магнитного потока в изделии, определяют значение опорно напряжения, а величину механических . напряжений в изделии определяют из соотношения G--KUn коэффициент пропорциональ ности f , Uj, - величина огибающего сигна ла, Ug - величина несущего сигнала; и - величина опорного ийпряжения. Кроме того, величину- опорного напряжения- определяют по результатам измерения огибающего и несущего сигналов при двух значениях зазора между измерительным преобразователем и изделием из соотношения О nti Цн-Цн 1,41 ,,|| ,,1 . где йц , Оц и (Jg,ljl - соответственно величины огиба--, ющего и несущего -сигналов при двух значенияХ зазора. На фиг.1 представлены временные диаграммы амплитудно-модулированного выходного сигнала УВЫХизмерительного преобразователя, постоянного напряжения (Jg , пропорционального несущей амплитудно-модулиррванного (АМ выходного сигнала, и переменногр (низкочастотного) напряжения -Ун, пропорционального огибающей AM выходного сигнала для трех зна-чений величины механических напряжений (У: (Г 0,6-6 и (-Oi ( (J-2 ) ; на фяг.2временные диаграммы выходнрго сигнала U|ibix г постоянного напряжения UQ , пропорционального несущей ЛМ выходного сигнала, переменного ( низкочастотного) напряжения (Jv , про- порционального огибающей AM выходного сигнала,, и величины (J . . при неизменной величине механических напряжений для двух значений зазора и : И А - A,j(u2.ui) Способ осуществляют следующим образом. Накладной преобразователь устанавливают над поверхностью контролируемого изделия. В намагничивающую обмотку преобразователя подают переменный ток и периодически изменяют направление перемагничивания. Из ВЫХОДНРГО сигнала преобразователя, выделяют и измеряют низкочастотный и высокочастотный сигналы. Измерение низкочастотного и высокочастотного сигналов предварительно проводят при: двух значениях зазора между преобразователем и изделием и определяют величину опорного напряжения по формуле (.2). Величину-механических напр.яжений для произвольной величины зазора определяют из формулы (.1) . Так, например, производились измерения механических напряжений в рбразце из стали при трех значениях задора Л : о; 0,2 и 0,4 мм. Результаты измерений представлены в табл.1 и 2. в табл.1 представлены результаты измерения переменного на-, пряжения а , пропорционального низкочастотному сигналу Uy при различ-между преобразователем и образцом,

ных величинах механических напряженийПолученные результаты представлены

для трех значений зазора между преоб-в табл.2, разователем и образцом,

Таблица 1

Таблица2

-1. СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ, включающий намагничивание контролируемого изделия переменным , магнитным полем, параллельным его поверхности, периодическое изменение направления поля, вьщеление и -измерение сигнала, пропорционального величине огибающей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, с помощью измерительного преобразователя, отличающийся тем, что, с. целью повышения точности, дополнительно выделяют и измеряют величину сигнала, пропорционального несущей амплитудно-модулированного магнитного потока в изделии, определяют значение опорного.напряжения, а величинумеханических напряжений в изделии определяют из соотношения СГ-КУц 1). (Г К Ос -величина механических нагде пряжений, -коэффициент пропорциональности; -вели ина. огибающего сигнала; величина несущего сигнаUB ла, Оо величина опорного напряжения. 2.. Способ ПОП.1, отлич аю-g щ и и с я .тем, что- величину опорного напря кения определяют по результатам измерения огибакнцего и несуще-. го сигналов при двух значениях зазора между измерительным преобразователем и изделием из соотношения

Из пр.едставленных результатов вид но/ что приизменении зазора от О до 0,4 мм величина переменного напряжения U/V уменьшается более чем. в два раза для всех величин- механических напряжений, т.е. имее.т место значительная зависимость величины U,- от зазора между преобразователем и изделием.. Поэтоглу, в соответствии с предлагаемьлм способом, измеряют вели чины постоянного напряжения U- , про порционального высокочастотному сиг.налу Up , при различных зазорах. Получают следуквдие значения для U-: для зазора О мм 3,92. В, для 0,2 мм 3,5 В и для 0,4 MT/f - 3,2 В. В соответствии с формулой (2) определяют величину опорного напряжения Uo по значениям 0, и U- для двух значени зазора: О н 0,4 гдм при величине механических напряжений 60 МП,а. Для .величины опорного напряжения получаю значение 4,74 в. С .учетом полученной величины .опорного напряжения результаты измерений пересчитывают в соответствии с формулой (1), т.. е. опре- деляют величины соотношения вида ОЛУ , пропорционального соотношению вида 0ц Величину соотнсяпения ц ( |и) определяют в зависимости от величины механических напряжений для трех значений зазора Коэффициент пропорциональности К определяется экспериментально и зависит как от материала иэделия, так и от параметров измерительной схемы. Как следует из предс.тавленных- результатов величина соотношения U пропорциональна величине механических напряжений. Дополнительное измерение постоянного напряжения Ц,, пропорционального величине высо-. кочастотного сигнала, позволяет существенно уменьшить влияние зазора на результаты измерения механических напряжений. Так, отклонение величины -fi- от среднего значения при изменении зазора от О до 0,4 мм не превышает 5% при всех уровнях механических напряжений,, что сравнимо с погрешностью измерения величин переменного Ur и постоянного напряжения U-. Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет уменьишть влияние зазора между преобразователем и контролируемым изделием на результаты измерения механических напряжений, и тем самым более чем на порядок повысить их точность.