Устройство для магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1985 года по МПК G01N27/83 

111 Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может быть использовано для неразрушающего контроля структурных свойств ферромагнитных материалов. По основному авт.св. № 976409 известно устройство для магнитошумовой структуроскопии ферромагнитных изделий магнитошумовым методом, содержащее последовательно соединенные гене ратор, датчик шумов Баркгаузена, усилитель, триггер, блок дифференцирования, ограничитель, генератор строб импульсов и блок стробирования, последовательно соединенные второй ограничитель, второй генератор строб импульсов и второй блок стробирования, подключенные к второму выходу блока дифференцирования, последовательно соединенные датчик напряженности перемагничивающего поля, второй усилитель и детектор, выходы которого соединены с вторыми входами первого и ВТОРОГО блоков стробирования, и последовательно соединенные блок измерения отношений и ин дикатор, подключенные к выходам первого и второго блоков стробирования. Это устройство позволяет измерять значения и отношение значений напряженности .перемагничивающего поля, соответствующие началу и оконч нию протекания необратимых процессов перемагничивания в контролируемых образцах (II. Однако в ряде случаев область применения устройства ограничена из-за неоднозначности выходного сигнала о носительно контролируемого параметра Цель изобретения - расширение области применения. Цепь достигается тем, что устройство длямягнитошумовой структуроско. рии снабжено последовательно соединен ными усилителем-ограничителем,вторым блоком дифференцирования, третьим ог раничителем, сумматором, оДновибрато ром, ключом и вторым индикатором, поп ключенными к выходу второго усилител и последовательно соединенными четве тым ограничителем и инвертором, вклю ченными между выходом второго блока дифференцирования и входом сумматора причем второй вход ключа соединен с выходом первого генератора строб-импульсов. 9Па фиг.1 приведена блок-схема устройства; на фиг.2 - осциллограммы, поясняющие его работу. Устройство содержит генератор 1, выход которого соединен с перемагничивающей катушкой датчика 2 шумов Баркгаузена, измерительная катушка которого подключена через последовательно соединенные усилитель 3, триггер 4, блок 5 дифференцирования, ограничитель 6 и первый генератор 7 строб-импульсов к входу блока 8 стробирования, второй вход которого через последовательно соединенные датчик 9 напряженности перемагничивающего поля, второй усилитель 10 и детектор 11 подключен к датчику 2 шумов Баркгаузена. Выход блока 8 стробирования подключен к входу блока 12 измерения отношений, второй вход которого через последовательно соединенные второй ограничитель 13, второй генератор 14 строб-импульсов и второй блок 15 стробирования подключен к выходу блока 5 дифференцирования. Второй вход второго блока 15 стробирования подключен к выходу детектора 11, а выход блока 12 измерения отношений - к индикатору 16. Устройство также содержит последовательно соединенные усилитель-ограничитель 17, второй блок 18 дифференцирования, третий ограничитель 19, сумматор. 20, одиовибратор 21, ключ 22 и второй индикатор 23, подключен ые к выходу второго усилителя 10, и последовательно соединенные четвертьй ограничитель 24 и инвертор 25, которые включены между блоком 18 дифференцирования и сумматором 20. Второй вход ключа 22 также соединен с выходом генератора 7 строб-импульсов. На осциллограммах (фиг.2) позицией 26 обозначена напряженность перемагничивающего поля; позицией 27 - сигнал на выходе триггера 4 (пунктиром показан сигнал 27 при возникновении скачков намагниченности после перехода напряженности перемагничивающего поля 26 через нулевое значение; позицией 28 - совмещенные осциллограммы сигналов на выходе детектора 11 и на выходах блоков 8 и 15 стробирования, соответственно нечетные и четные, позицией 29 - сигнал на выходе сумматора 20, позицией 30 - совмещенные осциллограммы сигналов на входах ключа 22 (пунктиром показан сигнал на выходе генератора 7 стробимпульсов при возникновении скачков намагниченности после перехода напряженности перемагничивающего поля через нулевое значение).

Устройство работает следующим образом.

Ток генератора 1 питает перемагничивающую катушку датчика 2 шумов Баркгаузена, которая перемагничивает контролируемый участок изделия полем 26 (фиг.2) низкой частоты. Скачки намагниченности, возникающие в контролируемом образце, наводят в измерительной катушке датчика 2 импульсы ЭДС-Баркгаузена, которые через усилитель 3, работающий в режиме ограничения, подаются на вход триггера 4, на выходе которого формируются импульсы 27 (фиг,2) прямоугольной формы, длительность которых равна длительности пакетов импульсов ЭДС Барк гаузена. С выхода триггера 4 сигнал через блок 5 дифференцирования и ограничитель 6 отрицательных импульсов подается на вход генератора 7 строб-импульсов, вырабатывающего импульсы прямоугольной формы, длительность которых Т« Т/2, где Т - период перемагничивания, а моменты возникновения точно соответствуют моментам начала протекания скачков намагниченности в соседних полупериодак перемагничивающего поля.

С выхода генератора 7 строб-импульсов сформированная после.довательность импульсов подается на вход

рлока 8 стробирования, на другой вход которого поступает сигнал с выхода датчика 9 напряженности перемагничивающего поля через последовательно соединенные второй усилитель 10 и детектор 11 . Таким образом, на выходе блока 8-стробирования формируется последовательность нечетных импульсов .. (28 на фиг.2), моменты возникновения которых соответствуют моментам начала протекания скачков намагниченности в соседних полупериодах перемагничивания, а амплитуды пропорциональны мгновенным значениям напряженности перемагничивающего поля в этих точках

С выхода блока 5 дифференцирования сигнал также подается через последовательно соединенные второй ограничитель 13 положительных импульсов, второй генератор 14 строб-импульсов на вход второго блока 15 стробирования, на второй вход которого подается

сигнал 28 (фиг.2) с выхода детектора 11. Таким образом, на выходе второго блока 15 стробирования формируется последовательность четных импульсов (фиг.2), моменты возникновения которых точно соответствуют моментам окончания протекания скачков намагниченности в соседних полупериодах перемагничивания, а амп,аитуды пропорциональны мгновенньм значениям напряженности перемагничивающего поля в этик точках, .

С выходов блоков 8 и 15 стробирования сигналы подаются на входы блока 12 измерения отношений, с выхода которого сигнал подается на инди катор 16, по показаниям последнего судят о структурном состоянии контролируемого материала.

С выхода усилителя 10 сигнал, пропорциональный полю перемагничивания, подается на вход усилителя-ограничителя 17, где преобразуется в меандр, а затем с помощью второго блока 18 дифференцирования - в последовательность остроконечных разнополярных импульсов фронты которых точно соответствуют : моментам перехода через нуль напряженности перемагничивающего поля 26 (фиг.2). С помощью .ограничителей 19 и 24 импульсов, инвертора 25 и сумматора 20 разнополярная.последовательность импульсов с выхода второго блока 18 дифференцирования преобразуется в однополярную последовательность импульсов 29 (фиг.2).

С выхода сумматора 20 сигнал 29 (фиг.2) подается на вход одновибра- тора 21, на выходе которого формируется сигнал прямоугольной формы (30 на фиг.2) со скважностью S 2. Так как частота следования запускающих одновибратор импульсов постоянна и определяется выбранной частотой перемагничивания, то скважность 5 2 одновибратора устанавливается при настройке времязадающими элементами его принципиальной схемы, т. е. частота меандра 30 (фиг.2) на выходе одновибратора равна удвоенной частоте перемагничивания. Этот сигнал подается на вход ключа 22, на другой вход которого подается сигнал с выхода генератора 7 строб-импульсов.

Таким образом, как видно из совмещенных осциллограмм (фиг.2), при начале возникноиения скачков намагниченности раньше точки перехола напряженности перемагничнваюп1его поля через нуль, импульсы с выхода . генератора 7 строб-импульсов, поступающие на один вход ключа 22, совпадают с полярйостью меандра (30 на фиг.2), действующего на другом входе ключа.22, При этом на выходе ключа 22д ;йствует напряжение и индикатор 23состояния объекта контроля фиксирует условно положительную полярност показаний индикатора 16. При начале возникновения скачков намагниченности позже момента перехода напряженности перемагничивающего поля через нуль импульсы (30 на фиг.2) на выходе генератора 7 строб-импульсов (на входе ключа 22) имеют полярность противоположную полярности меандра (30 на фиг.2), действующего на другом, входе ключа 22. При этом на выходе ключа 22 напряжение отсутству29ет и индикатор 23 состояния фиксирует условно отрицательную полярность показаний индикатора 16. Таким образом, количественная оценка выходного контролирующего сигнала проводится по показаниям индикатора 16 количества структурной фазы, а полярность этого сигнала определяется индикатором 23. За счет введения дополнительных блоков и их функциональньк связей, предлагаемое устройство позволяет устранить неоднозначность выходного сигнала при контроле образцов с любым распределением скачков Баркгаузена по петле гистерезиса, что расришяет область его применения, в частности, позволяет проводить контроль твердости углеродистых закапеннь1х сталей в широком интервале температур отпуска.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ .по авт.св. № 976409, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, оно снабжено последевательно соединенными усилителем-ограничителем, вторым блоком дифференцирования, третьим ограничителем, сумматором, одновибратором, ключей и вторым индикатором, подключенньми к выходу второго усилителя, и последовательно соединенными четверть органичителем и инвертором, включенными между выходом второго блока дифференцирования и входом сумматоре, причем второй вход ключа соединен с выходом первого генератооа стробимпульсов. (Л с