Устройство для дефектоскопии магнитоупорядоченных материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

00

о ел

4

05

Изобретение относится к неразруша ющему контролю материалов с помощью ультразвуковых волн и может быть использовано, в частности, для обнаружения локальных дефектов при контрол магнитоупорядоченных материалов.

Целью изобретения является повышение чувствительности, которая достигается использованием зависимости распределения внутреннего магнитного поля контролируемого материала в направлении распространения звука при магнитоакустическом резонансе.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 радиоимпульсов, искатель 2, усилитель 3 и индикатор 4, а также синхронизатор 5 соединенньп с управляюи:1ими входами генератора I и индикатора 4. Кроме того, устройство содержит электромагнит 6, предназначенный для размещения в нем контролируемого материала (изделия) 7, источник 8 тока низкой частоты, один выход которого соединен с обмоткой электромагнита 6, последовательно соединенные блок 9 селекции, подключенный к выходу усилителя 3, и измеритель 10 амплитуды импульсов, второй индикатор 11 и интегратор 12, входь которых соединены с измерителем 10 амплитуды импульсов, третий индикатор 13, подключенный к выходу интегратора 12; второй выход источника 8 тока соединен с вторыми входами второго 11 и третьего 13 индикаторов соответственно.

Искатель 2 в данном устройстве размещен по поверхности контролируемого материала 7.

Устройство работает следующим образом.

Сигна. 1-радиоимпульс частоты со , полученньпЧ от генератора 1 радиоимпульсов, поступает на искатель 2, излучающий упругую волну в контролируемый материал 8. Сигналы, отраженные от дефектов и от дна контролируемого материала 7, принимаются искателем 2 и после усиления усилителем 3 приняЕсли Н„,(z) - Функция распределеВИ

того сигнала поступают на первый индикатор 4, развертка которого синхро- 55 внутреннего поля в направлении низируется с помощью синхронизатора 5 с моментом запуска генератора 1. С того же выхода усилителя 3 сигналы поступают на блок 9 селекции, который

распространения звука, то Z(Kgц) - Но

. IA,-A(pd,

5

осзтдествляет селекции сигнала, отраженного от дна материала 7. При изменении внещнего магнитного поля, создаваемого электромагнитом 6, питающимся от источника 8 тока, в материале 7 возникает магнитоакустический резонанс (MAP) в различных его областях. Физическая природа MAP заключа- 0 ется в резонансном взаимодействии упругой волны частоты ci) , распространяющейся в материале 7, и прецессии

спинов в эффективном поле И, Услоэ Тт

вие для возникновения MAP следующее: 5 векторная сумма внешнего Н и внутреннего Н полей должна быть равной I H, 1Но -t-lTgJ СО/Й , где у - гиромагнитное отношение для электронов. Для целей акустической дефекто- 0 скопии используются частоты до

20 МГц, что дает значение И ,8 Э, Этой величиной можно пренебречь по сравнению с Н и их характерные значения находятся в пределах от сотен до десятков тысяч эрстед) и записать HO - Нц . Таким образом, в тех областях материала 7, где удовлетворяется это условие, наблюдается MAP. В связи с тем, что в контролируемых изделиях внутреннее поле неоднородно и меняется, например, от -Н до -П при изменении внешнего поля от Ну до Н, последовательно резонируют различные области изделия.

Резонансная прецессия спинов вызывает резкое уменьшение амплитуды звука, прошедшего через контролируемый материал 7. Изменение амплитуды импульса, прошедшего через изделие 7, 0 отразившегося от его дна и возвратив- щегося опять на искатель 2

АО - A(HjuH-uZ,

где АО - амплитуда импульса при нулевом внешнем поле (то есть когда ни в одной точке материала 7 нет резонанса) ;

А(Нд) - амплитуда при данном значении внешнего поля;

U Z - размер резонансной области;

йН - ширина линии ферромагнитного резонанса (естественная).

Если Н„,(z) - Функция распределеВИ

0

5

5

0

5 внутреннего поля в направлении

внутреннего поля в направлении

распространения звука, то Z(Kgц) - Но

внутреннего поля

. IA,-A(pd,

Обратная функция

,J

к индицируемым на инди аторе 13, получают его градуировку непосредственно в единицах расстояния ндоль мате- Р риала 7, При этом расстояние до меп- ких дефектов, не видимых на индикаторе 4, оценивается следуюпнм образом: по индикатору 11 определяют координаты этих дефектов по полю, за- 1Q тем с помощью индикатора 13 и его предварительной градуировки связывают их с истинным расстоянием от поверхности материала (изделия) 7.

В связи с тем, что мелкие дефек- 15 ты, не видимые с ПОМОЕЦЬЮ обычной эхо- скопии, приводят к значительному искажению внутреннего поля, предлагаемое устройство позволяет значительно повысить чувствительность их опреде- выше операций с выхода блока 9 селек-20 ления. Испытания устройства показа- ции импульс поступает на измеритель ли, что с его помощью можно получать 10 амплитуды импульса, позволяюрцш информацию о дефектах размером поряд- получить постоянное напряжение, про- ка десятков микрон, не видимых с по- порциональное амплитуде импульса. мощью ультразвуковых дефектоскопов Выход измерителя 10 соединен с верти™ 25 известных конструкций (возможно даже кальной разверткой второго индикато- наблюдение доменной структуры изде- ра 11 и с входом интегратора 12, в лил), котором осуществляется сдвиг уровня

Формула изобретения Устройство для дефектоскопии маг- нитоупорядоченных материалов, содер- жап1ее последовательно соединенные генератор радиоимпульсов, искатель, усилитель и индикатор, и синхрониза- 35 тор, соединенный с управляющими входает одномерное распределение внутреннего поля в направлении распространения звука. Таким обрапом, получив зависимость амплитуды отразившегося от дна контролируемого материала 7 от внешнего поля, проинтегрировав ее и определив обратную функцию, получают распределение внутреннего поля по оси изделия. В связи с тем, что тобой дефект приводит к искажению внутреннего поля, появление на кривой А(Нд) экстремумов, дополнительных по сравнению с чистым изделием, дает возможность осуществлять дефектоскопию контролируемого материала (изделия) 7 .

Для осуществления перечисленных

сигнала на величину А, равную амплитуде сигнала в нулевом поле, и произ- 30 водится интегрирование. Сигнал с выхода интегратора 12 подается на горизонтальную развертку третьего индикатора 13, При изменении Mai HUTtioro поля Нр, создаваемого электромагнитом

6, на индикаторе 1I отображается задами генератора и индикатора, о т висимость А(Н

дами генератора и индикатора, о т о

а на индикаторе 13- личающееся тем, что, с цедами генератора и индикатора, о т

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с помощью ультразвуковых волн и может быть использовано для обнаружения локаль- laix дефектов при контроля магнито- упорядоченных материалов, применяемых в радиоэлектронике. Цель изобретения - повьпиение чувствительности. С помощью данного устройства производят измене {ия внетттиго магнитного поля посредством электромагнита 6, питающегося от источника 8 тока нИз- кой частоты. Это поле воздействует на контролируемый материал 7, в разных областях которого возникает магнито- акустический резонанс. Определяют форму линии магнитоакустического резонанса и распределение внутреннего магнитного поля в материале 7 и но резким изменен11ям полученных значений судят о наличии дефектов. Индикатор 4 позволяет осуществить привязку индицируемых крупных дефектов к кош;- ретному месту в материале 7 и точно оценить расстояние до яих. Мелкие дефекты на индикаторе 4 не видны и для их выявления посредством индикатора I 1 определяют координаты эт1гх дефек- гон гю полю, а затем с помощью индикатора 13 связывают их с: исгииным расстоянием от поверхности контролируемого материала. 1 ил. С (Л

восстановленное распределение внутреннего поля, 15 связи с тем, что зависимость A(HQ) более информативна, чем ngjj(z), так как представляет собой производную последней, на ней более четко видны различные неоднородности внутреннего поля, свидетельствующие о дефектах. Первый индикатор 4 позволяет осутдествить привязку индицируемых дефектов к конкрет}юму месту в материале 7, так как достаточно большие дефекты отображаются на всех трех индикаторах 4,11 и 13, а индикатор 4 позволяет достаточно точно оценить расстояние до них. Привязывая местоположение этих дефектов

ВННИПИ

Заказ 414/44

Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

лью повышения чувствительности, оно снабжено электромагнитом, предназначешгым дЛя размещения в нем контролируемого материала, источником тока низкой частоты, один выход которого соединен с обмоткой электромагнита, последовательно соединенными блоком

селекции, подключенным к выходу усилителя, и измерителем амплитуды импульсов, вторым индикатором и интегратором, входы которых соединены с измерителем амплитуды импульсов, третьим индикатором, подключенным к выходу интегратора, а второй выход источника тока соединен с вторыми входами второго и третьего индикаторов.

Тираж 847

Подписное