Устройство для определения магнитным методом напряжений в стальных деталях Советский патент 1959 года по МПК G01B7/24 

Устройства для измерения напряжений в ферромагнитных материалах без их разрушения известны. Эти устройства содержат постоянный магнит, измерительный зонд с пермаллойным сердечником и электронную измерительную аппаратуру. Отличительная особенность подобного рода устройства заключается в применении в нем селективной электронной аппаратуры. Последняя пропускает только вторую гармонику питающего зонд тока и содержит электронный осциллограф для определения фазы и ламповый вольтметр для определения амплитуды напряжения второй гармоники. Такое выполнение устройства обеспечивает повышение его точности.

На фиг. 1 и 2 схематически изображены продольный разрез постоянного магнита с измерительным зондом и вид на них сверху; на фиг- 3- принципиальная схема устройства для измерения нормальной компоненты намагниченности; на фиг. 4 и 5 - кривые, поясняющие действие устройства.

Постоянный магнит 1 и измерительный зонд 2 с пермаллойным сердечником выполнены в виде щупа, устанавливаемого на исследуемой детали. Магнит / совместно с зондом 2 может свободно поворачиваться на неподвижном основании 5, выполненном из латуни. Неподвижное основание необходимо для фиксации места определения действующих напряжений. Величина и знак действующего напряжения з определяются по величине и фазе электрического напряжения, получаемого на выходе электронной аппаратуры, включаемой в схему зонда. Риска на боковой поверхности щупа, указывающая направление действия напрял ений, устанавливается под углом в 45° к направлению действия поля.

Регулирующие винты 4 служат для точной установки зонда по отнощению к намагничивающему полю.

Пермаллойный сердечник 5 перемагничивается переменным полем пер создаваемым катушками Lj и LZ- Обе катушки идентичны и рас№ 120670 2 -

положены в крайних секциях зонда. Катушки соединены таким образом, что они в любой промежуток времени создают поля , направленные навстречу друг другу. В результате такого встречного включения катушек суммарная намагниченность пермаллойного сердечника равна нулю (фиг. 4) (для упрощения принято В О при Я 0).

При воздействии постоянного поля Я„о„„ вдоль оси пермаллойного сердечника возникает горизонтальный сдвиг обеих кривых в разные направления по оси абсцисс, вследствие чего получается результирующий магнитный поток BI + BZ (фиг. 5) за каждый полупериод питающего тока. Дифференцируя графически кривую этого потока, по времени можно найти частоту и амплитуду напряжения, индуктируемого в катушке 1з, расположенной между катушками LI и L2- Оказывается, что частота зтого напряжения равна удвоенной частоте питающего тока, а амплитуда пропорциональна величине постоянного магнитиого поля Н„д, , действующего вдоль оси пермаллойного сердечника- Приближеино Е ЛЯ„о„„, где Е-напряжение, иидуктируемое в катушке /-з; -коэффициент, зависящий от материала сердечника, его сечения, частоты второй гармоники питающего тока и числа витков катушки. Напряжение Е подается на вход селективной электронной аппаратуры 6 (фиг. 3), пропускающей только вторую гармонику питающего тока, и усиливается усилительным устройством 7- Фаза второй гармоники, зависящая от направления измеряемого постоянного магнитного поля Нпост отмечается на экране электроннолучевой трубки осциллографа 8, а амплитуда- по показаниям лампового вольтметра 9, включаемого параллельно с осциллографом на выход усилительного устройства 7. Цифрой 10 на этой схеме обозначен генератор звуковой частоты, а цифрой //-цеиь синхронизации частоты развертки осциллографа.

Благодаря применению селективной электронной аппаратзры чувствительность зонда достигает 10 эрст., что позволяет с большой точностью отмечать магнитные поля, вызываемые нормальной компонентой /„ намагниченности над поверхностью стального изделия. Следует отметить, что эта компонента лежит в плоскости, параллельной плоскости поверхности ферромагнитика и направлена по нормали к внещнему полю Я, создаваемому постоянным магнитом. Это обстоятельство определяет ориентацию зонда, ось которого должна быть параллельна поверхности изделия и направлена перпендикулярно к оси, проходящей через полюса постоянного магнита.

Прибор может быть использован на железнодорожном транспорте для непрерывного контроля продольных напряжений в головках рельс железнОхаорожного полотна. При установке аппаратуры в путеиснытательном вагоне возможен контроль и измерение продольных напряжений на больших перегонах и участках пзти.

Кроме того, при испытаниях мостовых конструкций, в особенности сварных, прибор может быть использован для определения напряжений без нарушения целостности конструкции.

Предмет изобретения

Устройство для определения магнитным методом напряжений в стальных деталях без необходимости их разрушения, содержащее постоянный магнит, измерительный зонд с пермаллойным сердеником и электронную измерительную аппаратуру, отличающееся тем, что, с целью повышения его точности, в нем применена селективная электронная аппаратура, пропускающая только вторую гармонику питающего зонд тока и содержащая электронный осциллограф для определения фазы, а также ламповый вольтметр для определения амплитзды напряжения второй гармоники.

:л:

1 ,

Puz. 2

i1

S/5

Нпер

Нпост -О