Устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий Советский патент 1987 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля- и может быть использовано для контроля физико- механических параметров поверхностных слоев изделий из ферромагнитньос материалов в области машиностроения. Цель изобретения - повьпаение надежности контроля за счет учета влияния на результаты электрической проводимости материала.

На фиг , I показана блок-схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу устройства; на фиг.З - построение блока управления ,

Устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий содержит источник 1 тока низкой частоты, который подключен к обмотке возбуждения П-образного электромагнита 2, установленного на контролируемом изделии 3, последовательно соединенные обм отку 4 измерения шумов Баркгаузе- на, усилитель 5, блок 6 перемножения и анализатор 7 спектра, последовательно соединенные источник 8 тока высокой частоты, аналоговый ключ 9, вихрётоковый преобразователь 10 и блок 11 компенсации, а .также последовательно соединенные блок 12 выделения огибающей, нуль-орган 13, блок 14 управления, запоминающий блок 15, .пороговый элемент 16 и двухполупери- одный- выпрямитель 17,-соединяющие выход усилителя 5 с управляющим входом аналогового ключа 9. Выход блока 11 компенсации подключен к второму входу блока 6 перемножения, а второй вход соединен с выходом источника 8 тока высокой частоты. Второй вход блока 14 управления электрически связан с выходом двухполупериодного выпрямителя 17, а вторые входы запоми- блока 15 и порогового элемента 16 подключены к выходу источника 1 тока низкой частоты,,

Блок 14 управления содержит два ждущих мультивибратора 18 и 19 и RS-триггер 20, Вход S триггера 20 подключен к выходу первого ждущего мультивибратора 18, а вход R к выходу второго мультивибратора 19 При этом вход первого ждущего мультивибратора 18 соединен с выходом нуль-органа 13, вход второго ждущего мультивибратора 19 подключен к выходу двухполупериодного выпрямителя 17, а выход триггера 20

5

0

электрически связан с первым входом запоминающего блока 15.

Устройство работает следующим образом,

Ток источника 1 (сигнал е,,фиг,2) протекая по обмотке возбуждения электромагнита 2, создает магнитный поток, который замыкается по П-образ- ному магнитопроводу и контролируемому изделию 3. Величину магнитного поля выбирают достаточной для пере- магничивания контролируемого участка по предельной петле гистерезиса. В обмотке 4 измерения индуцируется и усиливается усилителем 5 ЭДС шумов Баркгаузена (сигнал е j, фиг.2). На спектральную плотность ЭДС шу1-{ов Баркгаузена оказывает влияние реакция вихревых токов, величина которых определяется электромагнитными параметрами поверхностных слоев материала.

Учет влияния реакции вихревых

, токов в устройстве производится следующим образом. Источник 8 питает вихрётоковый преобразователь 10, в котором индуцируется ЭДС, определяемая характером вихревых токов в поверхностных слоях материала и поступающая в блок 11 компенсации. Сигнал, вырабатываемый блоком II, отражает степень влияния вихревь х токов и определяется как U Но /U , где Но и и - ЭДС, индуцируемая в вих- ретоковом преобразователе соответственно при отсутствии и наличии контролируемого изделия. Коэффициент передачи блока 6 перемножения, выполненного в виде усилителя с пере0

5

0

5

0

5

менным коэффициентом усиления, пропорционален I. . Поэтому анализатор 7 спектра регистрирует спектральную плотность, определяемую лишь собственным спектром шумов Баркгаузена. Синхронно изменяя частоту тока источ ника 8 и частоту анализа анализатора 7, регистрируют спектральное распределение ЭДС шумов Баркгаузена, по параметрам которого определяют результат контроля.

Для учета составляющей реакции вихревых токов, обусловленной влиянием только электрической проводимости материала, работа вихретоково- го преобразователя происходит при насьпцении контролируемого участка. С этой целью устройство содержит канал регистрации насыщения, работа

которого заключается в следующем. Блок 12 вьщеления огибающей, реали- зованный,- например, как квадратичный детектор, выделяет огибающую мгновенной можности ЭДС шумов Баркгаузена (сигнал е , фиг.2), оторая преобра- зуется нуль-органом 13 в прямоугольный импульс (сигнал е,, фиг.2). Поскольку прекраиение 1чумов Баркгаузена свидетельствует о наступлении на- сыщения, задние Фронта сигнала ву, поступающего в блок 1 А управления,определя- ъл моменты времени t ,t ,,.. (фиг.2) при которых напряженность магнитного поля достигает напряженности тех- нического насыщения.

Блок 14 управления в моменты времени t, t -, ... ,и т .д. приводит в действи запоминающий блок 15, реализованный, например, как последовательно соеди- ненные ключ и конденсатор. Hanpfwe- ние на выходе запоминающего блока

15изменяется по закону, показанному на фиг,2 для сигнала е . При этом моменты времени , и т.д. (фиг.2) формируются следуюг. им образом. В момент достижения технического насьпце- ния запоминающий блок 15 запоминает текущее значение выходного сигнала источника 1 (ключ запоминающего бло- ка размыкается). Пороговый элемент

16формирует прямоугольный сигнал

на интерралах несовпаде

eg (фиг.2)

ния

сигналов е

и (- , Выходной сигI о

нал е выпрямителя 17 .2) сво- ими задними фронтами (моменты времени t ,t и т.д.) через блок 14 управления вновь переводит запоминающий блок 15 в режим фиксации текущего значения сигнала е , (ключ запоминающего блока замыкается).

Работа блока 14 управления состоит в переводе запоминающего блока в режим памяти при наличии сигнала е и в режим фиксации текущего значения при отсутствии сигнала е .

Выходные сигналы нуль-органа 13 и двухполупериодного вьшрямителя 17 (сигналы е и е , фиг.2) своими задними фронтами запускают соответственно первый и второй ждущие мультиви б- раторы. Короткие выходные импульсы ждущих мультивибраторов служат для последовательности перевода триггера

в инверсные состояния. Таким образом, выходной сигнал триггера меняется

в соответствии с сигналом е .

т

Учет реакции вихревых токов на . каждом периоде перемагничивания обеспечивает непрерывное слежение за изменением электрической проводимости материала и соответствующую коррекцию параметров ЭДС шумов Баркгаузена.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность работы за счет упрощения конструкции преобразователя и достоверность контроля за счет учета влияния на ЭДС шумов Баркгаузена электрической проводимости материала.

Формула изобретения

Устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий, содержащее источник тока низкой частоты, П-образный электромагнит, обмотка возбуждения которого подключена к выходу источника тока низкой частоты, последовательно соединенные обмотку измерения шумов Баркгаузена, усилитель, блок перемножения и анализатор спектра, источник тока высокой частоты, последовательно соединенные вихретоковый преобразователь и блок компенсации, выход которого подключен к второму входу блока перемножения, а второй вход соединен с выходом источника тока высокой частоты,

отличающееся тем.

что, с целью повышения надежности контроля за счет учета изменения электрической проводимости материала изделия, оно снабжено аналоговым ключом, включенным между источником тока высокой частоты и вихретоковым преобразователем, и последовательно соединенными блоком выделения огибающей, нуль-органом, блоком управления, запоминающим блоком, пороговым элементом и двухполупериодным выпрямителем, включенными между выходом усилителя и управляющим входом аналогового ключа, второй вход блока управления подключен к выходу полу- периодного выпрямителя, а вторые входы порогового элемента и запоминающего блока соединены с выходом ис- точника тока низкой частоты.

2

J

U

tL.

/ I

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля качества .ферромагнитных изделий методом эффекта Баркгаузена. Цель изобретения - повьго1ение достоверности контроля. Это достигается компенсацией влияния электрической проводимости материала на параметры даумов Баркгаузена. Компенсация осуществляется посредством учета реакции вихревых токов. Для исключения влияния магнитной проницаемости материала работа вихретокового преобразователя 10 происходит в моменты насыщения контролируемого участка изделия . Признаком насыщения служит прекращение шумов БаркгАузена, Управление работой вихретокового преобразователя 10 осуг ествляется с помощью аналогового ключа 9 и канала регистрации насыщения, состоящего из блока 12 выделения огибающей шумов Баркгаузена, нуль-органа 13, блока 14 уп- равления, запоминающего блока 15, порогового элемента 16 и вьшрямителя 17. 3 ил. о (/7

Фи8,3

Составитель А.Бодров .Редактор М.Бланар Техред М.Ходанич Корректор М.Шароши

881/45

Тираж 777Подписное

ВНИШИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений-и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4