Способ электромагнитного контроля ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК G01N27/90 

-

Изобретение относится к области испытаний материалов и определениния их качества без разрушения и может быть использовано для оценки качества металлических конструкций, отдельных элементов строительных объектов, а также других изделий машиностроения.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

На фиг.1 показаны частные циклы перемагничивания и положения микроциклов на них, поясняющие способ контроля; на фиг.2 - структурная схема устройства, реализующего способ.

Устройство содержит обмотку 1 возбуждения и измерительную обмотку 2, устанавливаемые на изделие 3, последовательно соединенные генератор 4-модулирующей частоты, смеситель 5 и усилитель 6, выход которого подключен к .обмотке 1 возбуждения, последовательно соединенные второй усилитель 7, вход которого подключен к измерительной обмотке 2, полосовой фильтр 8 и амплитудно-фазовый регистратор 9, последовательно соединенные умножитель 10 и фазовращатель 11, включенные между выходом г нератора 4 и вторым входом регистратора 9, генератор 12 высокой частоты, подключенный к второму входу смесителя 5, а также обмотку 13 прдмагничивания,. последовательно соединенные второй генератор 14 модулирующей частоты, второй смеситель 15 и третий усилитель 16, выход которого подключен к обмотке 13 подмагничивания, и генератор 17 низкой частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя 1

Способ реализуется следующим образом.

;Слабое высокочастотное поле возбуждения, сод-ержащее две компоненты СО, и Wg , перемагничивает верхний слой ферромагнетика, в. которьш оно проникает по начальному микроциклу 18. При этом из общего выходного сигнгша измерительной обмотки выделяется комбинационная частота СО 2 - СО, . Одновременно зону контроля подмагничивают сложнь1м полем, слектр которого содержит две низкочастотные компоненты, что приводит к изменению магнитного материала последовательно по всем частным и

93571

предельному циклам намагничивания. При этом в. каждый момент времени, а следовательно, в каждом магнитном состоянии дополнительно производится перемагничивание среды высокочастотным полем по микроциклам 19 и 20 перемагничивания и т.д. Поскольку кривизна кривой гистерезиса в каждом магнитном состоянии образца, которое обеспечивается с помощью сложного мощного низкочастотного поля, различна, то и амплитуда комбинаций гармоник отражает различные крутизны в окрестностях частных мик15 роциклов перемагничивания.

Форма кривой низкочастотного подмагничивания такова, что положения частных микроциклов перемагничи2Q вания обегают последовательно все частные и предельную петли гистери- зиса. При этом закон изменения ампли туд и фаз комбинационных частот nw, отражает характер изменения крутизны частных и предельной петель гистерезиса которые в свою очередь зависят от механических напряжений и свойств контролируемого изделия. Преобразователь, содержащий обмотки 1 и 2, устанавливают на контролируемое изделие 3. Высокочастотные колебания с частотой сОд , вьфабатываемые генератором 12. высокой частоты, поступают на .один из входов смесителя 5, на другой вход которого

5 поступает напряжение низкой (модулирующей) частоты ,о с выхода генератора 4 модулирующей частоты. .На выходе смесителя 5 появляется сложный сигнал, спектр которого содержит

две составляющие с частотами CJ, С«)о-

и «2 0о + о, причем «о SJ

-2л

а следовательно, 00 Ср Затем сложный сигнал с выхода смесителя 5 поступает на усилитель 6, где усиливается по мощности. С выхода усилителя 6 сигнал поступает на обмотку 1 возбуждения преобразователя.

50 Аналогично работает второй низкочастотный канал подмагничивания..:. Низкочастотные(модулирующие) колебания с частотой Поо вырабатываемые генератором 14 модулирующей частоты,

55 поступают на один из входов смесителя 15, на другой вход которого поступает напряжение более высокой частоты сОдо с выхода генератора 17.На выходе 15 появляется сложньй сигна спектр которого содержит,две соста ляющие с частотами W, оо HW4 Woo-tSloo причем Юо П „„ , а следовательно, ы, и ы Ядо . Сложный сигнал с выхода смесителя 15 поступает на усилитель 16, где усиливается по мощности. С выхода усилителя 16 он поступает на обмотку 13 подмагничивания преобразо вателя. Величина низкочастотного тока подмагничивания не менее чем в 10 раз больше тока высокочастотного перемагничивания. При этом слабое высокочастотное поле возбуявдения, сформированное компонентами СО, и СО , перемагни ,чивает верхний слой ферромагнетика в который оно проникает по начальному микроциклу 18 перемагничивания. Дополнительное сильное низкочастотное поле, формируемое двумя низкочастотными компонентами Ы и G) приводит к уменьшению магнитного состояния материала последовательно по всем частным и предель ному циклам намагничивания. В резу тате этого в каждый момент времени а следовательно, в каждом магнитно состоянии дополнительно производит ся перемагничивание среды слабым высокочастотным полем (,г по ми роциклам 19 и 20 перемагничивания и т.д. Спектр выходного сигнала . измерительной обмотки обогащается низкочастотными компонентами на частоте f ы - о), , амплитуда которых пропорциональна кривизне петли гистерезиса в зоне микроцик- ла перемагничивания. Более точный учет характера кривизны петли ука, зывает на наличие спектра комби71национных частот W . где m, п О, 1 , 2. . .,, а . учет начальных фаз компонент G), позволяет также учесть влияние характеристик кривой намагничивания на соотношение фаз комбинационных частот выходного сигнала измерительной обмотки. Таким .образом, на выходе измерительной обмотки 2 преобразователя появляется сложный сигнал, спектр которого содержит составляющие на частотах (О,, ы СО, и «4 и на комбинационных частотах 2N Q о 2Nn, где N 1, 2, 3.... С выхода -измерительной.обмотки 2 сложный сигнал поступает через усилитель 7 к входу полосового фильтра 8, которьй настроен на заданную частоту, например, 2 57. .В других примерах реализации способа может быть использован гребенчатый фильтр, настроенньй на частоты 2N 57. После полосового фильтра 8 сигнал,содержащий только одну составляющую поступает на один из входов амплитудно-фазового регистратора 9, на второй вход которого подается напряжение опорной частоты (в рассмат риваемом примере f 2 R) .-Это опорное напряжение поступает с выхода генератора 4 низкой частоты 2 через умножитель 10 и фазовращатель 11, С помощью умножителя 10 выполняется . удвоение частоты S7o выходного напряжения генератора 4. В других примерах реализации в умножителе 10 долясно осуществляться умножение частоты Q,, в 2N раз ( частота настройки полосового фильтра 8). С помощью фазовращателя 11 роизводится начальная установка фазы опорного напряжения.

1. Способ электромагнитного контроля ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что изделие намагничивают, например, с помощью индуктивного преобразователя сложным сигналом, содержащим две высокочастотные компоненты сО, и cOg , причем СО.+ еОг„ (J - W,« , и анализируют выходной сигнал преобразователя накомбинационных частотах, о т ли ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности контроля, зону контроля подмагничивают дополнительно сложным сигналом, содержащим две низкочастотные компоненты частоты 60, и , которые выбирают из усG3. + 0), (ловий ,), , гдет, п 1, 2, 3. ..,W4-Wi to -CO, , а величина низкочастотного сигнала . подмагничивания не менее чем в 10 раз больше высокочастотного сигнала намагничивания. 2. Устройство для электромагнитного контроля ферромагнитных изделий, содержащее обмотку возбуждения и измерительную обмотку, устанавливаемые на изделие, последовательно, соединенные генератор модулирующей частоты, .смеситель и усилитель, выход которого подключен к обмотке возбуждения, последовательно соединенные второй усилитель, вход которого подключен к измерительной обмотке, полосовой фильтр.и амплитудно-фазовый регистратор, последова тельно соединенные умножитель и фазо(Л вращатель, вкл19ченные между выходом с: генератора модулирующей частоты и вторым входом регистратора, а также генератор высокой частоты, подклю.ченньй к второму входу смесителя, отличающееся тем, что, с целью повьппения достоверности ;О С контроля, оно снабжено обмоткой подмагничивания, последовательно со диненными вторым генератором. .модулирующей частоты, вторым смесителем и третьим усилителем, выход которого подключен к обмотке подмагничивания, а также генератором низкой частоты, выход которого подключен к второму входу второго смесителя.

з;

фиг 2