Устройство для магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1984 года по МПК G01R33/12 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для исследования физичес ких свойств материалов и изделий, их структуры и состава. Известно устройство для магнитных испытаний ферромагнитных материалов , содержащее намагничивающую обмотку и последовательно сое диненные обмотку регистрации, блок обработки и индикатор 1 . в тех случаях,когда относительные изменения параметров шума Баркгаузена в материалах с разл1 чными структурами невелики, чу 1 ствительность этого устройства- недостаточна для достижения надежного контроля. Известно устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее намагничивающую обмотку, расположен ную на магнитопроводе, в зазорах которого размещены испытуемый и эта лонный образцы, обмотку регистрации расположенную стержнями магни топровода, так что ее ось параллель на поверхности .образцов, и подключенную через блок обработки к индикатору 2j . Однако при указанном параллельном расположении измерительной кату ки и поверхностей образцов, сигнал, обусловленный скачками Баркгаузена, значительно сигнала, возникающего в катушке, когда ее ось перпен дикулярна поверхности. Это снижает отношение сигнал/помеха, а в ряде случаев, например при контроле сла бощумяпих материалов (сталь Р6М5, 40ХНМА) и др. , устройство оказывается непригодным из-за недостаточно чувствительности. Кроме того, из-за несовпадения моментов возникновения скачков Барк гаузена в эталонном и испытуемом образцах известное устройство по существу не является дифференциальным, сигнал в нем сложным образом з висит от магнитных свойств образцов что затрудняет выбор информативного параметра контроля. Это дополнительно снижает чувствительность устройст ва. Также устройство имеет слабую помехозащищенность из-за малости шумовых сигналов (на уровне нескольких микровольт), суммируемых в измерительной катушке. Цель изобретения - повышение чувствительности устройства. поставленная цель достигается тем что в устройстве для магнитошумовой структуроскопии, содержащем.генератор тока, соединенный с намагничивающей обмоткой, расположенной на магнитопроводе, в зазоре которого размещен эталонный образец, первую обмотку регистрации, соединенную с блоком обработкиJи индикатор, введены вторая обмотка регистрации, второй блок обработки и блок вычитания, блоки обработки выполнень в виде анализаторов спектра, магнитопровод выполнен Ф-образным, при этом Н 1магничивающая обмотка расположена на его среднем стержне, первая обмотка регистрации размещена в зазоре одного из боковых стержней, а эталонный образец расположен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в зазоре второго боко вого стержня магнитопровода вместе с второй обмоткой регистрации. соединенной с входом второго анализатора спектра, а выходы обоих анализаторов соединены с входами блока вычитания , выход КОТОРОГО соединен с индикатором. На Лиг.1 показано предлагаемое ycтpoйcтвo вариант с накладной дополнительной обмоткой регистрации/ на фиг.2 - то же. вариант с проходной дополнительной обмоткой регистрации; на фиг.З - зависимость интенсивности магнитного мума от величиНЫ .магнитного потока на участке маг-|нитопровода с испытуемым образцом, Устройство содержит генератор 1 тока, магнитопровод 2. намагничивающую обмотку 3, в зазоре магнитопровода размещен эталонный образец 4 с обмоткой 5 регистрации, испытуеюлй образец 6 с обмоткой 7 регистрации, выходы анализаторов 8 и 9 спектра соет динены с входами блока 10 вычитания, выход которого соединен с индикатором 11. Устройство работает следующим образом. Предварительно устанавливают в качестве образцов 4 и 6 образцы из материала в исходном состоянии апример, до термообработки и пе-ремещают образец 4 вплоть до полной компенсации сигнала на выходе блока 10. Рассмотрим теперь Ьеакцию устройства на закыкание магнитопровода 2 образцом 6, подвергнутым какому-либо воздействию, например термообработке. Учитывая экспериментально установленный факт совместного изменения магнитной проницаемости и интенсивности шумов Варкгаузена, допустим, что термообрабртка привела к увеличению- магнитной проницаемости и интенсивности шумов в образце 6. Тогда сигнсш в обмотке 7 возрастет с одной стороны за счет перераспределения магнитного потока, создаваемого обмоткой 3 в стержнях магнитопровода 2, ас другой - за счет увеличения интенсивности шума Баркгаузена в образце 6. Сигналы в обмотках 5 и 7 выделяются анализатора ми 8 и 9 спектра, постоянная времени которых значительно больше врег юни одного скачка. Анализаторы 8 и 9 спектра предварительно настраиваются на фиксированную частоту. Разность указанных сигналов формируется блоком 1О и поступает на индикатор 11.Таким образом, в предлагаемом устройстве, в отличие от известных, изменение Jвыxoднoгo сигнала связано не только с интенсивностью шума Варкгаузена в испытуемом образце 6. но НС изменением его магнитной проницаемости, т.е. при том же воздействии на образец выходной сигнал в предлагаемом устройстве изменяется в большей мере. Кроме того, в пред1лагаемом устройстве происходит

взаимная компенсация помехонесущих составляющих выходного сигнала, обусловленных сильной пространственной и временной корреляцией процессов перемагничивания образцов 4 и б, что также способствует увеличению чувствительности.

Регулировка величины зазора магнитной цепи посредством перемещения эталонного образца 4 позволяет

обеспечить максимальную чувствительность из 1еритель 5ой схемы (блок 10 и индикатор 11) и всего устройства в целом, поскольку позволяет проводить измерения на крутом линейном

.участке характеристики (фиг.З).

Все это позволит повысить отношение сигнал/шум не менее чем на порядок, а чувствительность более чем в 2 раза.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТЪШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ, содержащее генератор тока, соединенный с намагничивающей обмоткой, расположенной на магнитопроводе. в зазоре которого размещен эталонный образец, первую обмотку регистрации, соединённую с блоком обработки, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введена вторая обмотка регистрации, второй блок обработки и блок вычитания, блоки обработки выполнены в виде анализаторов спектра, магнитопровод выполнен-ф-образным, при этом нама гничивающая обмотка расположена на его среднем стержне, первая обмотка регистрации размещена в зазоре одного из боковых стержней, а эталонный образец расположен с возможностью возвратно-поступательного перемещения в зазоре второго бокового стержня магнитопровода вместе с второй обмоткой регистраi ции, соединенной с входом второго анализатора спектра, а выходы (Л обоих анализаторов соединены с входами блока вычитания, выход которого соединен с индикатором.

У . л /

f f f

М /

у А / ж А

5Я