Устройство для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1986 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к средствам контрольно-измерительной техники и может использоваться для неразрушающего контроля физико-механических свойств ферромагнитных изделий методом эффекта Баркгаузена.

Целью изобретения является повышение точности контроля за счет измерения спектров шумов Баркгаузена, созданных скачками намагниченности, никающими при значениях напряженности перемагничив&ющего поля H(t), соответствующих критерию постоянства изменения магнитной... индукции в контролируемом образце..

На фиг.1 приведена структурная . схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - осциллограммы, поясняющие его работу.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 низкой частоты, преобразователь 2 шумов . Баркгаузена, усилитель 3 с перестраиваемой полосой усиления, детектор 4, блок 5 стробирсаания, синхронизатор- . ный детектор 6 и индикатор 7, а также последовательно соединенные индукционный преобразователь 8 для измерения магнитной индукции контролируемого образца, блок 9 сравнения и од- новибратор 10, выход которого подключен к управляющему входу блока 5 стробирования. Выход преобразователя 8 подключен также через последовательно соединенные интегратор 11, пиковый детектор 12 и делитель 13 напряжения к второму входу блока 9 сравнения. Выход интегратора 11 подключен также через усилитель-ограничитель 14 к опорному входу синхронного детектора 6. I

Кроме того, на фиг.2 введены обозначения: 15 - ocциллoгpa o a магнитной индукции B(t) в контролируемом образце; 16 - сигнал e(t) индукционного преобразователя 8 для измерения магнитной индукции, пропорциональный производной dB/dt; 17 - сигнал на выходе блока 9 сравнения; 18 - сигнал на выходе одновибратора 10; 19 - текущий спектр g(co,, t) шумов Баркгаузена; 20 - совмещенные осциллограммы сигналов на входах синхронного детектора 6.

Устройство работает следующим образом.

Ток генератора 1 низкой частоты питает перемагничивающую катушку (не

показана).преобразователя 2. ЭДС шумов Баркгаузена регистрируют измерительной катушкой (не показана) преобразователя 2, усиливают избирательным усилителем 3 и детектируют квадратичным детектором 4 с постоянной времени, меньшей периода перемагни- чивания. С выхода квадратичного детектора 4 текущий спектр 19 шумов воз-10 Баркгаузена g(co,,t), зависящий от

частоть настройки избирательного усилителя и времени, поступает на вход блока 5 стробирования.

Для формирования сигнала и (сиг15

20

25

30

40

50

нал 18, фиг.2), поступающего на управляющий вход блока 5 стробирования, сигнал 16 индукционного преобразователя 8, пропорциональный изменению магнитной индукции dB/dt контролируемого образца, поступает на вход блока 9 сравнения, на другой вход которого поступает постоянное напряжение Hf, (сигнал 16, фиг.2), пропорциональное максимальному значению индукции в контролируемом образце, с выхода индукционного преобразователя 8 через последовательно соединенные интегра- тор 11, пиковый детектор 12 и де ли- тель 13 напряжения. В моменты времени, соответствующие dB/dt и„, на

у ww loc: 1 u.j-r/4ai- - О 9

выходе блока 9 сравнения возникают короткие импульсы U (сигнал 17, фиг.2), запускающие одновибратор 10, вырабатьтающий при зтом прямоугольные импульсы Ug (сигнал 18, фиг.2) с длительностью С, «Т (Т - период пе- ремагничивания), поступающие на управляющий вход блока 5 стробирования. Во время (j действия на управляющем входе блока 5 стробирования импульсов Uj сигнал gCco,, t) с выхода квадратичного детектора 4 без затухания передается через блок 5 стробирования на сигнальный вход синхронного д, детектора 6.

Одновременно сигнал 16 B(t) с выхода интегратора 11 преобразуется усилителем-ограничителем 14 в прямоугольные импульсы с частотой перемаг- ничивания и скважностью (сигнал 20, фиг.2), которые поступают на опорный вход синхронного детектора 6, Таким образом, как видно из совмещенной осциллограммы 20, на выходе син- 55 хронного детектора 6 формируется сигнал, пропорциональный разности площадей участков текущего спектра g(w,,t), соответствующих одинаковому значению

Для формирования сигнала и (сиг

0

5

0

0

0

нал 18, фиг.2), поступающего на управляющий вход блока 5 стробирования, сигнал 16 индукционного преобразователя 8, пропорциональный изменению магнитной индукции dB/dt контролируемого образца, поступает на вход блока 9 сравнения, на другой вход которого поступает постоянное напряжение Hf, (сигнал 16, фиг.2), пропорциональное максимальному значению индукции в контролируемом образце, с выхода индукционного преобразователя 8 через последовательно соединенные интегра- тор 11, пиковый детектор 12 и де ли- тель 13 напряжения. В моменты времени, соответствующие dB/dt и„, на

у ww loc: 1 u.j-r/4ai- - О 9

выходе блока 9 сравнения возникают короткие импульсы U (сигнал 17, фиг.2), запускающие одновибратор 10, вырабатьтающий при зтом прямоугольные импульсы Ug (сигнал 18, фиг.2) с длительностью С, «Т (Т - период пе- ремагничивания), поступающие на управляющий вход блока 5 стробирования. Во время (j действия на управляющем входе блока 5 стробирования импульсов Uj сигнал gCco,, t) с выхода квадратичного детектора 4 без затухания передается через блок 5 стробирования на сигнальный вход синхронного , детектора 6.

Одновременно сигнал 16 B(t) с выхода интегратора 11 преобразуется усилителем-ограничителем 14 в прямоугольные импульсы с частотой перемаг- ничивания и скважностью (сигнал 20, фиг.2), которые поступают на опорный вход синхронного детектора 6, Таким образом, как видно из совмещенной осциллограммы 20, на выходе син- 5 хронного детектора 6 формируется сигнал, пропорциональный разности площадей участков текущего спектра g(w,,t), соответствующих одинаковому значению

изменения магнитной индукции контролируемого образца на восходящей ветви петли- гистерезиса. Этот сигнал поступает на индикатор 7, по показаниям которого и определяют результат контроля.

Изменяя частоту настройки избирательного усилит1еля 3, измеряют разность спектров шумов Баркгаузена, созданных скачкаминамагниченности на участках восходящей в$тви петли гистерезиса, с одинаковьгм значением дифференциальной магнитной проницаемости возрастания, т.е. при ftd. +dB/- -dH const. Меняя полярность порогового напряжения U (сигнал 16, фиг.2), измеряют указанную разность спектров на участках нисходящей ветви петли гистерезиса, т.е. на участках с одинаковой дифференциальной магнитной проницаемостью . убывания ш d-° -dB/-dH const.

Изменяя коэффициент передачи 4 делителя 13 напряжения, можно сравниать спектры шумов Баркгаузена, фор- мируемые скачками намагниченности при Old consti соответствукнцими точкам петли гистерезиса со значени- еы магнитной индукции В, равным рпре-- деленной части ее максимальной вели

122 чины в

to

15

20

25

.m

r.e. при В КВ для каждо30

го контролируемого образца. Формулаизобретения

Устройство для неразрушаюцего контроля ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные генератор, преобразователь шумов Баркгаузена, усилитель, детектор и блок стробирования, индукционный преобразователь и последовательно соединенные усилитель-ограничитель, синхронный детектор и индикатор, выход блока стробирования соединен с управляющим входом синхронного детектора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено последовательно соединенными блоком сравнения и одновибратором, включенными между выходом индукционного преобразователя и управляющим входом блока стробирования, и последовательно соединенными интегратором, пиковым детектором и делителем напряжения, включенными между вторым выходом индукционного йреобразователя и вторым входся блока сравнения, а выход интегратора подключен к входу усилителя-ограничителя.

.f

(/

.

(риг. 2