Устройство для магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1983 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего контроля физико-меха нических свойств изделий из стали и чугуна. Известно устройство для контроля по шумам Баркгауэена, содержащее ре гyлиpye /IЫй источник тока перемагничивания, соединенный выходом через блок управления током с обмоткой возбуждения электромагнитного преоб разователя, измерительная обмотка которого через измерительный канал соединена с входом порогового блока вьлходы которого соединены с входом блока управления током и с управляю щим входом индикаторного блока, измерительный вход которого соединен с обмоткой возбуждения преобразователя 1 . Недостатком устройства является низкая точность контроля, обусловленная отсутствием магнитной подготовки изделия. Наиболее близким к изобретению п технической сущности, является устро ство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее посхледовательно соединенные первый перемагничивающи генераторр блок управления и обмотк возбу 1одения преобразователяf второй , перемагничивающий генератор, подклю ченный к второму входу блока управл ния, последовательно соединенные блок регистрацией поля перемагничива ния,- схробирующий блок и индикатор и последовательно соединенные, измерительную обмотку преобразователя, канал измерения шумов Баркгаузена и пороговый элемент, подключенные к входу стробируюцего блока 2. Это устройство хотя и повышает помехоустойчивость контроля, но так же обладает недостаточной точностью контроля из-за влияния зазора между преобразователем и изделием. Целью изобретения является повышение точности контроля. Поставленная цель достигается тем что устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее последовательно соединенные первый перемагничивакэдий генератор, блок управления и обмотку возбуждения преобразователя, второй перемагничивающий генератор, подключенный к второму входу блока управления,, последовательно соединенные блок регистрации поля перемагничивания, стробирующий блок и индикатор и последовательно соединенные измерительную обмотку преобразователя, канал измерения Баркга,узена и пороговый элемент, подключенные к второму входу стробирукхдего блока, ,:снабжено последовательно соединенными первым формирова телем импульсов запуска и формирова телем строб-импульсов, включенными между пороговым элементом и вторым входом стробируккцего блока, последовательно соединенными инвертором и вторым формирователем импульсов запуска, включенными между вторым выходом порогового элемента и вторым входом формирователя строб-импульсов, и последовательно соединенными усилителем и интегратором, включенными между стробирукядими блоком и индикатором, а блок регистрации поля перемагничивания выполнен в виде последовательно соединенных второй измерительной обмотки, индуктивно связанной с обмоткой возбуждения преобрат зователя, амплитудного детектора и интегратора. На фиг. 1 показана блок-схема устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений в различных точках схемы. Устройство содержит первый перемагничивагаций генератор 1, соединен, ный выходом через блок 2 управления током с обмоткой 3 возбуждения электромагнитного преобразователя 4, установленного на поверхность контролируемого изделия 5. Измерительная обмотка 6 .через канал 7 измерения шумов Бакгаузена соединена с входом . порогового элемента 8..Преобразователь 4 снабжен второй измерительной обмоткой 9, индуктивно связанной с обмоткой 3 возбуждения и соединенной через блок регистрации поля перемагничивания, выполненного в виде последовательно соединенных амплитудного детектора 10 и интегратора 11, с сигнальным входом стробирукадего блока 12, вход управления которого соединен с выходом формирователя 13 строб-импульсов, соединенного входами с первым и вторым формирователями 14 и 15 импульсов запуска, вход первого формирователя 14 из которых соединен с выходом порогового элемента 8 , а второго формирователя 15 с вторым выходом порогового элемента 8 через инвертор 16, выход стробируквдего блока 12 через усилитель 17 и интегратор 18 соединен с индикатором 19. Второй вход блока 2 управления током соединен с вторым перемагничивакщим генератором 20. Устройство работает следудсщим образом. Регулируемый перемагничивающий генератор 1 генерирует переменный синусоидальный ток i г (t) (кривая 21) с частотой (о о Генератор 20 генерирует ток управления треугольной формы упр it) (кривая 22) , подаваемый на второй вход блока 2 управления током, в результате чего ток перемагничивания в обмотке 3 возбуждения имеет вид синусоидального промодули1 ованного TOKainef t) (кривая 23). Ток возбуждения в обмотке 3 создает синусоидальное перемагничивагадее по ле в магнитной цепи преобразователя 4, замыкающееся через контролируемое изделие 5, амплитуда этого поля периодически линейно увеличивается, а затем уменьшается. При этом магни ный поток в цепи преобразователя индуктирует переменную синусоидальную ЭДС во второй измерительной обмотке 9, также периодически линейно увеличивакщуюся, затем уменьшающуюся. Эта ЭДС поступает на вход амплитудного детектора 10, где детектируется и далее через интегратор 11 поступает на сигнальный вход стробирующего блока 12, напряжение ) на котором имеет треугольную форму (кривая 24), причем мгновенное значение этого напряжения зависит от воздушного зазора между преобразователем 4 и изделием. 5, а при неизменном зазоре пропорционально амплитуде перемагничивающего поля. При некотором значении зазора 5 напряжение UjtfCfcl имеет вид., изобралвнный сплошной линией, а при другом значении зазора имеет вид, изображенный пунктирной линией. При достижении амплитудой перемагничивающего поля величины критического поля в изделии 5 возникают скачки намагниченности, наводящие импульсы ЭДС шумов Баркгаузена и и, (,t) (кривые 25 и 26) в измеритель ной обмотке 6, следукхцие пачками с удвоенной частотой перемагничивания При значении зазора 8 импульсы Ubi, It) начинают возникать в момент (кривая 25) , соответствугаций. достиже нию амплитудой перемагничивающего поля критического значения, при кото ром напряжениеU.2g (t) достигает в точке ОС, критического значения Ь2кр (крк вая 24) , являкхцегося мерой физикомеханических свойств образца. При об ратном переходе напряжения U (t) че рез значение lJ7kp точке а (кривая 24), скачки намагниченности исчезают, и импульсы ЭДС шумов Баркгаузена ) (кривая 25) с момента уже не наводятся в обмотке 6. При другом значении б2 S скачки намагниченности и импульсы 0.(1) (кри вая 26) возникают при выполнении условия ) (кривая 24) в интервале Ь, БЗ Импульсы дейст вуют в интервале времениij t Z Импульсы и ui 1 ( или U|i,,j (1) (кривые 25 и 26) через измерительный канал 7, осуществляющий высокочастотную фильтрацию сигнала для подавления низкочастотных дискретных компонент спектра ЭДС обмотки 6, широкополосное усиление, амплитудное детектирование и интегрирование сигнала, поступает на вход порогового элемента 8, переключаквдегося в точках а,а2иЪ, при выполнении условия (t) О . При этом на выходе порогового элемента действуют прямоугольные импульсы и п, (t) илии,(1) (кривые 27 и 28), которые поступают на входы формирователя 13 строб-импульсов через формирователь 14 импульсов запуска и через формирователь 15 импульсов запуска с инвертором 16. В результате этого на входы формирователя 13 строб-импульсов поступают короткие имп-ульсы запуска U, (f или b-:j7 W (кривые 29 и 30), фронты которых соответствуют во времени каждому из фронтов прямоугольных импульсов Un, (i. или Ищ (t) Каждый из этих импульсов запускает формирователь 13 строб-импульсов, генерирующий прямоугольные строб-импульсы UciUl (кривая 31) или11с2,(11 (кривая 32) , длительность tc которых постоянна. Далее эти строб-импульсы поступают на вход управления стробирукщего блока 12, осуществляющего стробирование напряжения U26tt1 (кривая 24) . Выходные импульсы стробирующей схемыивыхД 1или UflbiX2 ) (кривые 33и 34) через усилитель 17 и интегратор 18 поступают на вход индикатора 19. При этом входной сигнал индикаторного блока, являквдийся мерой физико-механических свойств контролируемого изделия 5 f пропорционален действующему значению напряжения импульсов Ugbix W еых-2 (О и не зависит от зазора между образцом и преобразователем, так как изменение Зазора от &( до Sj вызывает лишь изменение крутизны фронтов треугольного напряжения ( Икривая 24) и соответственное перемещение выходных импульсов стробирующей снемыСд кМ (кривые 33 и 34) по оси времени при постоянном их действующем значении, а изменение наклона вершинной части импульсов и gijix - ® имеет значения, так как у любых двух последовательных импульсов вершины симметричны относительно прямой о о параллельной оси абсцисс, ордината которой равна значению сигнала в момент начала действия строб-импульса:. Использование в предлагаемом устройстве принципа измерения параметров поля перемагничивания в момент его достижения значений полей старта и финиша шумов Баркгаузена позволяет отстроиться от влияния зазора меж ду преобразователем и изделием и ста билизировать режим магнитной подготовки изделия.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ, содержащее последовательно соединенные первый перемагничивающий генератор, бЛок управления и обмотку возбуждения пре- . обраэователя, второй перемагничивающий генератор, подключенный к второму входу блока управления, последовательно соединенные блок регистрации поля перемагничивания, стробирую,щий блок и индикатор и последовательно соединенные измерительную обмотку преобразователя, канал измерения шумов Баркгузена и пороговый элемент, подключенные к второму входу стробирукнцего блока, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными первым формирователем импульсов запуска и формирователем строб-импульсов, включенными между пороговым элементом и вторым входом стробирующего блока, последовательно соединенными инвертором и вторым формирователем импуль сов запуска, включенными между вторым выходом порогового элемента и вторым входом формирователя стробимпульсов, и последовательно соединенными усилителем и интегратором, КЛ включенными между стробирующим блоком и индикатором, а блок регистрации поля перемагничивания выполнен в виде последовательно соединенных второй измерительной обмотки, индуктивно связанной с обмоткой возбуждения преобразователя, амплитудного детектора и интегратора.