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

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для. неразрушающего контроля качества ферромагнитных изделий в различных отраслях промышленности методом эффекта Баркгаузена.

Цель нзобрете яия - повышение достоверности контроля за счет уменьшения влияния шумов и помех.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства; на фиг.2 и 3 - временные диаграммы, поясняющие принцип работы устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные источник 1 переменного тОка, преобразователь 2 для регистрации скачков Баркгаузена (СБ), усилитель 3, детектор 4s, блок 5 регистрадии (на фиг.1 обведен пунктиром), индикатор 6, а также пороговый элемент 7, подключенный к выходу источника 1 переменного тока.

Блок 5 регистрации выполнен в виде двух аналоговых схем 8 и 9 запоминания, сигнальные входы которых подключены к выходу детекторов 4 двух сумматоров 10 и , двух преобразователей 12 и 13 временного интервала в напряжение, .аналогового перемножителя 14, делителя 15 напряжения и схемы 16 задержки. Входы схем 8 и 9 под-

зователем 2. ЭДС от СБ U.(t) (фиг.З)

ключены к выходу детектора 4, выход

схемы 8 подключен к первому входу сум-35 усиливается усилителем 3 и поступает

на детектор 4, на.выходе которого формируется огибающая ЭДС от СБ U,(t), Пороговый элемент 7 управляет работой схемы 16 задержки,на.первом выхо- 40 де которой в момент равенства нулю восходящей части сигнала U(t) формиматора 10, выход второй схемы 9 подключен к второму входу сумматора 10 и первому входу аналогового перемно-- жителя 14, к второму входу которого подключен выход преобразователя 2 Временного интервала в напряжение,, выходы сумматора 10 и аналогового перемножителя 14 подключены к входам делителя 15 напряженияэ выход делителя 15 соединен с входом второго сумматора-11, второй вход которого подключен к выходу преобразователя 13 временного интервала в напряжение, а выход - к индикатору 6, кроме того, вход схемы 16 задержки соединен с выходом порогового элемента 7, первый выход схемы 16 задержки соединен с первым входом преобразователя 13 временного интервала в напряжение, третий - с вторым входом этого преобразователя, а также с вторым входом схемы 9-запоминания и первым входом преобразователя 12 временного интер- .вала в напряжение, а второй - с вторуется короткой импульс U (t), задающий начало отсчета временных интервалов . На втором и третьем выхо45 дах схемы. 16 задержки также формируются (моменты времени t, и t,фиг.2) короткие импульсы U(t) и Ug(t), Моменты времени t, и t задаются принадлежащими первой половине огибаю50 щей ЭДС от СБ, соответствующей нисходящей части сигнала U, (t,) (фиг..3) . Изменяя моменты времени t, и t , можно регулировать точность определения поля старта t з зависимости от

55 формы огибающей ЭДС от СБ (фиг.2).

и U(t) шравляют ра- 9 запоминания, которые

Импульсы Uj(t)

ботой схем 8 и

в мом енты времени t,,. и t фиксируют

текущие значения U(t) и Ua(t), COOT-,

305372

рым входом схемы 8 запоминания и с вторым входом преобразователя I2 временного интервала в напряжение.

|. .Принцип работы устройства основан на более точном измерении поля (фиг.2), при котором начинаются необратимые изменения доменной структуры (т.е. поля старта ЭДС от СБ), значе10 ние которого коррелирует с физико-механическими характеристиками ферромагнетиков.

На фиг.2 приняты следующие обозначения: GI(t) - импульсы ЭДС от СБ;

15 е (t) - огибающая этой ЭДС.

Пусть поле старта соответствует моменту времени t. Этот момент, времени сложно зафиксировать с приемлемой точностью из-за наличия шумов и

20 помех. Более точно его можно измерить, аппроксимировав отрезок АВ огибающей прямой линией. При этом из подобия треугольника АСД и ЛБЕ получают

Ч Ч - S(,)/(S,,- S,) Устройство работает следующим образом.

При включении источника переменное магнитное поле, созданное пере- магничивающей обмоткой преобразователя 2 и пропорциональное сигналу U,(t) (фиг.З), вызывает в контролируемом изделии не показано) скачки Баркгаузена, регистрируемые преобразователем 2. ЭДС от СБ U.(t) (фиг.З)

усиливается усилителем 3 и поступает

на детектор 4, на.выходе которого формируется огибающая ЭДС от СБ U,(t), Пороговый элемент 7 управляет работой схемы 16 задержки,на.первом выхо- де которой в момент равенства нулю восходящей части сигнала U(t) формируется короткой импульс U (t), задающий начало отсчета временных интервалов . На втором и третьем выходах схемы. 16 задержки также формируются (моменты времени t, и t,фиг.2) короткие импульсы U(t) и Ug(t), Моменты времени t, и t задаются принадлежащими первой половине огибающей ЭДС от СБ, соответствующей нисходящей части сигнала U, (t,) (фиг..3) . Изменяя моменты времени t, и t , можно регулировать точность определения поля старта t з зависимости от

формы огибающей ЭДС от СБ (фиг.2).

и U(t) шравляют ра- 9 запоминания, которые

Импульсы Uj(t)

ботой схем 8 и

в мом енты времени t,,. и t фиксируют

текущие значения U(t) и Ua(t), COOT-,

ветствующие отрезкам S, и S иа фиг.2. Далее сигналы U(t) HUgCt) поступают на сумматор 10, первый вход которого является инвертирующим. На выходе сумматора 10 формируется напряжение, соответствующее разности

S2S,. Преобразователь 12 временноФормула изобретения Устройство для контроля ферромагнитных изделий, содержащее последова тельно соединенные источник переменного тока, преобразователь для регистрации скачков Баркгаузена, усилитель, детектор, блок регистрации и индикатор и пороговый элемент, под- IQ ключенный к выходу источ11ика переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, блок регистрации выполнен в виде последовательго интервала в напряжение фиксирует промежуток времени между импульсами Uj(t) и Ug(t) и преобразует его в напряжение. С выхода преобразователя 12 сигнал Uq(t) (фиг.З), пропорциональный t,, поступает на вход аналогового перемножителя 14, на вто- 15 о соединенных первой схемы запомирой вход которого поступает сигнал U(t) с выхода схемы 9 запоминания. Выходное напряжение аналогового перемножителя 14, пропорциональное .- t, ) , поступает на вход управляемого делителя 15 напряжения, на второй вход ,которого с сумматора 10 поступает напряжение, соответствующее Sj S,. С выхода делителя 15 сигнал, пропорциональный S(, )/ /(,), поступает на инвертирующий вход сумматора 11. На прямой вход сумматора 11 поступает зафиксирован ный и преобразованный в напряжение

преобразователем 13 промежуток време- зо рому входу второго сумматора, и втони между импульсами U(t) и Ug(t) (сигнал U,o(t), фиг.З . Таким образом, на индикатор 6 поступает с сумматора 1 1 напряжение U,, (t) , величина которого пропорциональна полю старта t.Дальнейшая работа устройства протекает аналогично. Повторение процесса измерения на каждом цикле перемагничиваиия позволяет осуществлять постоянное слежение за не- 40 напряжение и второй схемы запомйна- личинойГ поля старта.кия, выход которой соединен с вторым

входом первого сумматора.

305:74

Формула изобретения. Устройство для контроля ферромагнитных изделий, содержащее последова4 тельно соединенные источник переменного тока, преобразователь для регистрации скачков Баркгаузена, усилитель, детектор, блок регистрации и индикатор и пороговый элемент, под- IQ ключенный к выходу источ11ика переменного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, блок регистрации выполнен в виде последователь15 о соединенных первой схемы запоминания, вход которой подключен к выходу детектора, сумматора, делителя напряжения и второго суйматора, выход которого подключен к входу индикатора, последова-кельно соединенных второй схемы запоминания, подключен-, ной к выходу детектора, и аналогового перемножителя, выход которого подключен к второму входу делителя напряжения,последовательно соединенных схемы задержки, подключенной к выходу порогового злемента, и преобразователя временного интервала в напряжение, выход которого подключен к второго преобразователя временного интервала в напряжение, включенного между вторым, выходом схемы задержки и вторым входом аналогового перемножя- теля, второй выход схемы задержки соединен с вторым входом первой схе- мь: запоминания, а ее третий выход - с вторыми входами первого и второго преобразователей временного интервала

1330537

etft)

Редактор Л.Повхан

фи9.Э

Составитель В.Филинов

Техред И,Попович Корректор В.Бутяга

Заказ 3576/46 Тираж 776Подписное

БНИИПИ 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

Изобретение может быть использовано для неразрушающего контроля качества ферромагнитных изделий методом эффекта Баркгаузена. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет уменьшения влияния, на результат контроля инструментальных шумов и помех. Принцип действия . устройства основан на более точном измерении поля, при котором начинаются скачки Баркгаузена. Указанную величину получают с помощью аппроксимации восходящего участка огибающей ЭДС от скачков Баркгаузена е прямой линией е и измерения ряда параметров сигнала, согласно формуле t t -5( t,)/(S.,-S,) током источ- ника 1 перемагничивают изделие, преобразователем 2 регистрируют скачки Баркгаузена, их усиливают и детектируют детектором 4. Блок регистрации в устройстве выполнен в виде соединения двух схем 8 и 9 запоминания, двух сумматоров 10, 11, двух преоб-- разователей 12 и 13 временного интервала в напряжение, аналогового перемножителя 14, управляемого делителя 15 напряжения и схемы 16 задержки. В блоке регистрации реализуется алгоритм вычисления муле. 3 ил. s- Л t- по указанной фор- S оо ро о сд оо tpue.i