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

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего контроля физико-механичес ких свойств изделий из конструкционных сталей.

Известно устройство для контроля ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобразователь шумов Баркгаузена, усилитель и анализатор спектра Г .

Это устройство позволяет измерять спектральную плотность мощности шумов Баркгаузена, однако, обладает недостаточной точностью контроля из-за нестационарности шумов Баркгаузена циклического перемагничивания.

Наиболее близким техническим рецением к предлагаемому является устройство для контроля ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобразователь шумов Бар :гаузена, широкополосный усилитель, фильтр верхних частот, квадратор, интегратор, блок анализа спектра и индикатор. Устройство позволяет измерять дискретный спектр огибающей текущей мощности шумов Еаркгаузена циклического перемагничивания

Однако известное устройство обладает недостаточной точностью из-за статического режима контроля и низкой избирательности к свойствам материала.

Цель изобретения - повышение точности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что устройртво для контроля ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания, преобразователь шумов Баркгаузена, широкополосный усилитель, фильтр верхних частот, квадратор, интегратор, блок анализа спектра и индикатор , снабжено датчиком перемещений, включенным между преобразователем шумов Баркгаузена и индикатором, а блок анализа спектра выполнен в виде последовательно соединенных блока фильтров нижних частот, блока полосовых фильтров, блока амплитудных, детекторов и блока вычисления пиковых амплитуд спектра.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство для контроля ферромагнитных материалов содержит включенные последовательно генератор 1 тока перемагничивания, преобразователь 2 шумов Баркгаузена, широкополосный усилитель 3, фильтр 4 верхних частот,, квадратор 5, интегратор 6, блок 7 фильтров нижних частот , блок 8 полосовых фильтров,

блок 9 амплитудных детекторов, блок 10 вычисления плотности мощности значений пиковых амлпитуд спектра, индикатор 11 и датчик 12 перемещений, включенный между преобразователем 2 шумов Баркгаузена и индикатором 11..

Принцип работы устройства основан на возбуждении лумов Баркгаузена током перемагничивания, имеющим

широкий дискретный спектр, например, импульсами тока прямоугольной формы.

Дискретность измерения реакции шумов Баркгаузена обеспечивается

при условии, еслиразрешающаю способность и ширина полосы частот фильтров анализаторов шумов Баркгаузепа выбрана с учетом длительности с импульса перемагничивания и скважности

0 Т

i , где Т - период их следования,

L

Это объясняется тем, что импульс перемагничивания, например, прямоугольной формы длительностью о с

периодом следования Т, имеет решето 1

чатую с дискретностью 51 спектральную характеристику с нулями на

о /

интервалах у оси частот. Изменение скважности - приводит к измес

нению дискретности спектра.

Если потребовать, чтобы ширина полосы анализаторов спектра & f соответствовала ширине дискретности спектра 5 , вытекающей из соотноше211

uf, причем

т.е. 2

ния тг

Т

. uf мГЕ где - объем буфера данных при .дискретном приеме; 1,2,3 ... М - любое ,положительное число; дискретность приема.в соut

2F,

М0(№ ответствии с .теоремой Котельникова

-верхняя граничная частота

(где

мац.с спектра,присутствующая в импульсе длительнос/ -vТЬЮ С- J. ,

то очевидно соотношение

,

макс

Таким образом, если на интервале наблюдения Т многократно анализировать импульс отклика ферромагнитного материала длительностью Т за время одного перемагничивания импульсом прямоугольной формы, то на каждом из К циклрв анализа ширина полосы частотанализа и верхняя граничная частота должны находиться в указанном соотношении.

Устройство работает следующим образом.

В любой точке поверхности контролируемого объекта (не показан) устанавливается преобразователь 2, соединенный с датчиком 12 перемещения измерительного преобразователя. . Генератор тока перемагничивания включается и перемагничивает объект в зоне контроля. Координата этой зоны определяется датчиком 12 измерительного преобразователя и регистрируется на индикаторе 11. Сигнал ЭДС шумов Баркгаузена с преобразователя 2 поступает на усилитель 3. Выход усилителя 3 подключен к входу фильтра 4 верхних частот, где фильтруются гармоники перематничивания. После квадратора 5 и индикатора б, постоянная времени которого не больше интервала наблюдения Т, вьщеляется огибающая мощности шумов .Баркгаузена, имеющая форму импульса, характер которого (амплитуда, форма и длителность) будет зависеть от магнитных свойств ферромагнитного материала.

Сформированный таким образом импульс реакции подается для параллельного анализа на вход блока 7фильтров нижних частот, представляющий собой, например, параллельное соединение К фильтров нижних частот с -частотами среза от F. д. до

FK макс

Каждый из К фильтров нижних частот блока 7 фильтров подключен к

цепочке последовательно соединенных полосовых фильтров Л , блока 8 полосовых фильтров, выбра1 прлх из условия установленного соотношения.

Таким образом, в блоках 7 и 8 анализ импульсов огибающей шз.ма Баркгаузена осуществляется К раз параллельно, однако на каждом К цикле анализа в связи с отличием постоянных времени каждого из фильтров FI ftrtdvic и тк наложения информации не произойдет, так как будет выполняться условие кратковременного запоминания информации на фильтрах. Поэтому из всех параллельных

К откликов, поступивших иа входы амплитудных детекторов блока 9, (Выбираются и заполняются для дальнейшего анализа только максимальные отклики в каждом из m рядов, которые

после вычисления в блоке 10 их энергии регистрируются индикатором 11.

Непрерывно перемещая преобразователь 2 по поверхности объекта контроля, на выходе индикатора 11 получают значения плотности мощности ПИКОВЫХамплитуд спектра скачков Баркгаузена,.отражающих неоднородность свойств ферромагнитного материала по поверхности контролируемого изделия.

Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает высокую точность контроля в динамическом режиме.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно соединенные генератор тока перемагничивания. преобразователь шумов Баркгс1узена, широкополосный усилитель, фильтр верх; их частот, квадратор, интегратор, блок анализа спектра и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено датчиком перемещений,, включенным между преобразователем шумов Баркгаузена и индикатором, а блок анализа спектра выполнен в виде последовательно соединенных блока фильтров Нижних частот, блока полосовых фильтров, блока амплитудных детекторов и блока вычисления пиковых амплитуд спектра. (Л СП 00 4 00