Магнитный структуроскоп Советский патент 1984 года по МПК G01N27/72 

111 Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушакяцего контроля качества термической и химикотгтермической обработки,, твердости и других физико-механических свойств, имеющих корре- ляционную связь с коэрцитивной силой или с намагниченностью материала контролируемого объекта. Известно устройство, используемое для контроля структуры после различных видов термообработки, содержащее источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими обмотками с источником н амагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный из меритель, коммутатор и регистратор Clj Однако это устройство не обеспечивает высокопроизводительного контро из-за недостаточного быстродействия при этом используют только один информативный параметр - коэрцитивную силу. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ма нит ньй структуроскоп, соде1)жащий последовательно соединенные источник намагничиванщего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно Соединенные коммутатор. Источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенньй ко второму выходу источника опорного напряжения и регистратор, подключенный ко второму выходу комм ,татораГ2 |. Однако использование в известном устройстве фазочувствительного измерителя, содержащего выпрямительные элементы, а также наличие собственной КОЗР1ЩТИВНОЙ силы магнитрпровода электромагнита обуславл вают недостаточную чувствительность при контроле изделий из магнитномягких материалов. Кроме того, включение перед компараторами интегрирующего звена сни жает быстродействие устройства в ре мё разбраковки, изделий по схеме годная-брак. Целью изобретения является повыш ние чувствительности и быстродейств контроля. Поставленная цель достигается .тем, что магнитный ;.структуроскоп, содержащий цоследовательно соединен 4 ные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходу источника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к второму выходу коммутатора, снабжен амплитудным детектором, включенным между выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала за- . пуска, ключом и цифровым измерителем тока,, подключенными к выходу первого компаратора, последовательно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором, включенными между выходом второго компаратора и вторым входом регистратора, .последовательно соединенными формирователем сигнала управления током размагничивания и преобразователем напряжение - ток, включенными между вторым выходом первого компаратора и измерительным входом цифрового иэмерИ теля тока, генератором, тока, подключенным к измерительному входу цифровогоизмерителя тока, и блоком управления, подключенным соответственно к вторым входам источника намагничивакяцего тока, реле, формирователя сигнала управления током размагничивания и формирователя сигнала . запуска, причем второй вькод феррозонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора - к третьему входу регистратора, управляющий вход ключа - к выходу коммутатора, выход преобразователя напряжение - ток - к. третьему входу реле, а третий вход формирователя сигнала управления током размагничивания - к третьему выходу коммутатора. На чертеже приведена структурная схема магнитного структуроскопа. Структуроскоп содержит источник 1 намагничивакнцего тока, электромагнит 2, феррозонд 3, соединенный своими обмотками 4 с контактами реле 5, амплитудный детектор 6 компенсационного типа, связанный своим входом с Измерительной обмоткой феррозонда 3 и с третьими входами компараторов 7 и 8, а выходом - со вторыми входами этих компараторов, одновибраторы 31 9 и 10, подключенные своими входами к выходам соответственно компараторов 7 и 8, а выходами - к входам соответственно детекторов 11 и 12 среднего значения, связанных своими выходами с-сигнальными входами регистратора 13, источник 14 опорного напрйжения, выходы которого соеди нены-с соответствующими первыми вхо,дами компараторов 7 и 8, формирователь 15сигнала упраЕ/ления током раз магничивания, присоединенный сигналь ным входом к выходу компаратора 8, а своим выходом - к входу преобразователя 16 напряжение-ток, соединен ного своим выходом с выходом генератора 17 тока, с измерительным входом цифрового, измерителя 18 тока и с контактами реле 5, формирователь 1 сигнала запуска цифрового измерителя 18 тока, связанный первым и вторы своими входами соответственно с выходом детектора 12 среднего значения и вторым управляющим входом формирователя 15 сигнала управления током размагничивания, блок 20 управления, соединенный с источником t намагничи вающего тока, обмоткой реле 5 и вто;рым управляющим входом формирователя ;15 сигнала управления током размагни чивания, а также коммутатор 21, соединенньй с управляющими входами, регистратора 13, источника 14 опорного напряжения, ключа 22 и с третьим вхо дом формирователя 15 сигнала управления током размагничивания. Структуроскоп работает следующим образом. Коммутатором 21 задается один из двух предусмотренных режимов работы структуроскопа: Контроль по козрцет ной силе либо Контроль по намагниченности.В режиме контроля по коэрцетивной силе коммутатор 21 отключает выходные напряжения источника 14 опорного напряжения, блокирует работу регистратора 13, замыкает ключ 22, подает сигнал разрешения логической единицы на второй вход формирователя 15. После установки электромагнита 2 на контролируемую деталь блок 20 управления включает реле 5, которое , контактами подсоединяет обмот ки 4 электромагнита к источнику 1 намагничивающего тока, подает сигнал блокировки на второй вход формирователя 15 и сигнал разрешения на фор44мирователь 19. При-этом на выходе формирователя 19 действует сигнал логической единицы, который поступает через замкнутый ключ 22 на управляющий вход цифрового измерителя 18 тока и обеспечивает его работу в режиме внутреннего автоматического запуска. Одновременно с включением реЛе 5 через.обмотки 4 электромагнита формируются источником 1 импульсы тока, намагничивающие.контролируемое изделие. После завершения формирования импульсов намагничивающего тока реле 5 обесточивается, подключая обмотки 4 электромагнита 2 к выходу преобра- . зоват ля t6 напряжение-ток. Одновременно с этим включается возбуждение феррозонда 3 и раз ло кируется формирователь 15 сигнала управления током размагничивания. , Включение тока возбуждения феррозонда вызывает появление на входе амплитудного детектора 6 разнополярного переменного напряжения, разность положительной и отрицательной амплитуд которого пропорциональна величине остатс чной намагниченности контролируемого изделия. . Измерительная обмотка феррозонда 3 подключена ко входу амплитудного детектора 6 таким образом, чтобы формируемое на выходе амплитудного детектора постоянное напряжение повторяло меньшее по модулю амплитудное значение входного сигнала. В процессе размагничивания контролируемого изделия меньшая по модулю амплитуда возрастает,-а большая убывает, а их .полное вьфавниван.че цос т гается в момент обращения в нуль остаточной намагниченности в магнитной цепи электромагнита.. Таким образом, амплитудный детектор преобразует в постоянное иапряжение возрастающее в процессе размагничивания амплитудное значение входного сигнала, что ;обуславливает его весьма высокое быстродействие. Компара.торы 7 и 8 преобразуют разность амплитуд сигнала феррозонда 3 в последовательность прямоугольных импульсов постоянной амплитуды длительность которых уменьшается по мере уменьшения разности амплитуд. Выходные импульсы компараторов преобразуются одновибраторами 9 и 10 в импульсы постоянной длитепьности, которые, в свою очередь, преобразуются в постоянное напряжение детекторами, среднего значения 11 и 12. С выхода компаратора 8 импульсы поступают на вход формирователя 15, в котором формируется на,пряжение, пропорциональное полю размагничивания. С помощью преобразователя 16 напряжение преобразуется в ток размагничивания, подаваемый через контакты реле 5 в обмотки электромагнита 2 и измеряемый цифровым измерителем 18 тока. В момент,, когда остаточная намагниченность в магнитной цепи, образованной контролируемым изделием и маг нитопроводом электромагнита, обращается в нуль, амплитуды выходного сигнала феррозонда 3 выравниваются, импульсы на выходе компаратора.исчезают, нарастание напряжения на вых де формирователя 15 прекращается, исчезает напряжение на выходе де,текторов среднего значения. Исчезновение выходного напряжения детектора 12 приводит к формированию, сигнала на выходе формирователя 19 сигнала запуска -цифрового измери теля тока. Этот сигнал, поступая через замк тый ключ 22 на управляющий вход циф рового измерителя 18, переводит его в режим запоминания значения тока. соответствующего моменту исчезновения остаточной намагниченности ко ролируемого изделия и пропорционал ного его коэрцетивной силе. Одновременно с этим выходной сиг нал формирователя 19 и показание цифрового измерителя в цифровом код подаются на выходной разъем струк- турвскопа для ввода в цифровые устройства обработки данньк. Нажатием кнопки Сброс блока 20 управления последний возвращается в исх:одное состояние, сбрасывая ток размагничивания до нуля, блокируя третий вход формирователя 15 и переводя вновь в режим внутреннего автоматического запуска цифровой измеритель 18 тока. В режиме контроля по нанагниченности-коммутатором 21 .включаются выходные напряжения источника 14 оп ного напряжения,подается сигнал раз решения на регистратор 13,. размыкае ся ключ 22, что обуславливает рабо1546 18 в режиме ту цифрового измерителя непрерывного измерения тока, и подачей сигнала логического нуля перевбдится в режим формирования постоянного выходного напряжения формирователь 15 сигнала управления током размагничивания. В этом режиме с выхода формирователя 15 на преобразователь 16 подается постоянное напряжение, ве.пичину которого можно регулировать в процессе контроля. При установке электромагнита на эталонное изделие с номинальным значением контролируемого параметра в формирователе 15 устанавливается такое значение тока размагничи- . вания,,при котором исчезают импульсы на выходах компараторов 7 и 8, о чем свидетельствует показание Норма регистратора 13. В этом положении цифровой измеритель 18 отображает значение размагничивающего тока, процорциональНОГ9 коэрцетивной силе эталонного изделия с номинальным значением контролируемого параметра. Описанная установка размагничивающего тока по номинальному эталону производится при нулевьгх значениях напряжений поступающих на входы KQMдараторов с источника 14 опорного напряжеиия,, что обеспечивается переменными резисторами (не показаны), включенными на выходах источника опорного напряжения с целью регулирования уровня напряжения. С./помощью этих резисторов по эталонным изделиям с верхним и нижним допустимыми значениями контролируемых параметров выставляются напряжения, соответствующие верхней (на входе компаратора 7) и нижней (на входе компаратора 8) границам зоны годности. . Если значение контролируемого параметра превышает верхнее допустимое значение, то одновременно на выходах двух компараторов появляется : импульсный сигнал, что классифицируется регистратором 13 как Больше нормы. Отсутствие сигнала на вькодах компараторов свидетельствует о выходе контролируемого параметра за нижний допустимый предел, при этом регистратор сигнализирует Меньше нормы.

7II

С помощью генератора 17 тока в обмотках электромагнита создается постоянный ток смещения, компенсирующий коэрцетивную силу магнитопровода электромагнита, что способствует пОвьшению чувствительности структуроскопа при контроле изделий из магнитно-мягких материалов, коэрцетив ная сила которых может оказаться соизмеримой с коэрцетивной силой магнитопровода электромагнита.

548

Магнитный структуроскоп позволяет производить контроль как по коэрцетивной силе, так и по величине остаточной намагниченности изделия, приэ том результат контроля фиксируется автоматически.

Структуроскоп позволяет отыковать его с мини-ЭВМ, с целью обработки результатов контроля и получения комплексных показателей качества контролируемой, продукции.

МАГНИТНЬШ СТРУКТУРОСКОП, содержащий последовательно соединенные источник намагничивающего тока, реле и электромагнит, феррозонд, последовательно соединенные коммутатор, источник опорного напряжения и компаратор, второй компаратор, подключенный к второму выходу- источника опорного напряжения, и регистратор, подключенный к. второму выходу коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и быстродействия, он снабжен амплитудным детектором, включенным мелщу выходом феррозонда и вторыми входами первого и второго компараторов, последовательно соединенными первым одновибратором, вторым детектором, формирователем сигнала запуска, ключом и цифровым измерителем тока, подключенными к выходу первого компаратора, последовательно соединенными вторым одновибратором и третьим детектором,включенными между выходом, второго компаратора и вторым входом регистратора, последовательно соединенными формирователем сигнала управления TOKQM размагничивания и преобразователем напряжение - ток, включенными между вторым . выходом первого компаратора и измерительным входом цифрового измерителя.тока, генератором . тока, подключенным к измерительному . входу цифрового измерителя токами бло-й ком управления, подключенным соответственно к вторым входам неточна-, f/l ка намагничивающего тока, реле,формирователя сигнала управления током, размагничивания и формирователя сигнала запуска, причем второй выход феррозонда подключен к третьим входам первого и второго компараторов, выход второго детектора - к третьему входу регистраторау управляющий вход ключа - к выходу крммутатора, выход преобразователя напряжение-ток к третьему входу реле, а третий вход формирова теля сигнала управления .током размагничивания - к третьему выходу коммутатора.