Устройство многопараметрового контроля физико-механических показателей ферромагнитных изделий Советский патент 1988 года по МПК G01N27/90 

со

со

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля физико- механических показателей изделий из ферромагнитных материалов, определяю- щих в совокупности запас остаточной эксплуатационной прочности, и может быть использовано в машиностроительной и авиационной промьшшенности для определения остаточного ресурса эксп- луатации ответственных изделий.

Целью изобретения является повышение точности контроля абсолютных реологических напряжений и оценки остаточной прочности за счет отстройки от влияния аддитивной составляющей погрешности измерения.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первичный из- мерительный преобразователь I, выполненный в виде возбуждающих обмоток 2 и двух пар измерительных обмоток 3 и 4, соединенные последовательно аналоговый коммутатор 5, вход ко- торого подключен к двум парам измерительных обмоток 3 и 4, управляекый коммутатор 6% аналого-цифровой преобразователь 7, блок 8 сопряжения и мини-ЭВМ 9.

Устройство содержит также банк 10 данных, подключенный к блоку 8 сопряжения, соединенные последовательно контроллер 11 тока намагничивешия, подключенный к блоку 8 сопряжения, цифроаналоговый преобразователь 12 и генератор 13 тока намагничивания, подключенный к возбуждающим обмоткам 2, блок 14 управления периферийными блоками, подключенный входом к блоку 8 сопряжения, а выходами - к аналоговому коммутатору 5 и к управляющим входам управляемого коммутатора 6 и аналого-цифрового преобразователя 7, генератор 15 калиброванных сигналов, выход которого подключен к управляемому коммутатору 6, и соединенные последовательно контроллер 16 управления стендон, вход которого подключен к блоку 8 сопряжения, и

стенд 17 испытания изделий. Последни связан с первичным преобразователем 1, а дополнительные входа управляемого коммутатора 6 подключены к выходу генератора Гз тока намагничивания.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально в цикле обучения устанавливаются на представительной

обучающей выборке образцов параметры коэффициентного подключения выходов первичного измерительного преобразователя 1, соответственно и

, (попер)

k , , которые вычисляются в мини- ЭВМ 9.

В качестве информативных составлякгщих при вычислении k

и k

(Ronepi

используются нулевые гармонические составляющие Уолша сигналов отклика первичного измерительного преобразователя 1, измеряющих соответственно продольную и поперечную составляющие намагниченности контролируе1«1Х образцов.

Для реализации используются образцы представительной обучающей выборки различшох прочностных групп с равномерным шагом измерения по пределу текучести (б) и пределу прочности (G) в диапазонах контроля последних. Мини-ЭВМ 9 в данной фазе цикла обучения воздействует первоначально через блок 8 сопряжения на тракт формирования эталонного нагружения, осуществляющий силовое воздействие на образ- цы обучающей выборки. Тракт формирования эталонного нагружения состоит из контроллера 16 управления стендом и стенда 17 испытания изделий. В первой фазе обучения параметры электромагнитного зондирования на образцы поддерживают с помощью тракта управления зондирующим воздействием, состоящего из контроллера 11 тока намапшчивания, цифроана- логового преобразователя 12, генера: тора 13 тока намагничивания, блока.8 сопряжения, 1«1Ни-ЭВМ 9. В последней (с помощью программного обеспечения) задается исходная частота, форма намагничивания в продольном и поперечном направлениях, например 4U Гц, гармоническое воздействие с амплитудным значением 20 кА/м при исходном фазовом соотношении между намагничивающими токами (cfj 0°). Указанная информация через блок 8 сопряжения поступает на информационные входы контроллера II тока намагничивания, а затем - на генератор 13 тока намагничивания, обеспечивающий соответ- ствукяцее изменению тока в возбуждаю- 1ЦИХ обмотках 2.

Измерительная информация о контролируемых физико-мехаиических показателях ферромагнитных образцов поступает с выходе первичного измерительного преобразователя 1 через аналоговый Ь и управляемый b коммутаторы в аналого-цифровой нреобразова- тель 7. Блок 14 управления периферий ными блоками, синхронизируемый контроллером 11 тока намагничивания, обеспечивает в указанной фазе цикла обучения поочередно поступление измерительной информации о продольной и поперечных компонентах намагниченности, содержап;ейся в откликах сигналов первичного измерительного преобразователя l(U(t), lP(t)).

В аналого-цифровом преобразова- тепе 7 осуществляется преобразование исходного континуального сигнала в совокупность дискретных отсчетов,информации которых представляются в виде двоичного параллельного кода. Шаг квантования исходных континуальных сигналов задается блоком 14 управления периферийными блоками. В первой фазе цикла обучения с помощью мини-ЭВМ 9 параметры и поддерживаются равными единице, последнее достигается тем, что мини- ЭВМ 9 воздействует через блок 8 сопряжения на блок 14 управления периферийными блоками, а последний обес- печивает управление аналоговым KONT- мутатором 5.

Во второй фазе обучения используется сменный образец средней прочностной группы контролируемого ассор- тимента, который ступенчато нагружается с помощью тракта формирования эталонного нагружения в области Гука Параметры электромагнитного зондирования образцов поддерживаются в данной фазе неизменными, как и в первой фазе обучения с помощью тракта управления зондирующим воздействием.При этом во второй фазе обучения коэфф - циенты подключения вторичных обмоток первичного измерительного преоб-

, (прол) (попер)

разователя 1 ) устанавливаются согласно данных 5. ,0 испытуемого образца, для этого не- пользуются соответствующие п отводов вторичных обмоток первичного измерительного преобразователя 1. Первоначально мини-ЭВМ 9 согласно программного обеспечения через блок 8 сопря- жения в цифровой форме последовательно выдает на вход контроллера 16 управления стендом начальные условия о характере нагружения указанного об

о

5 0 5 О

5

Q

5

разца обучающей выборки: о верхнеи и нижней границах нагружеиия, жесткости нагружения (б,, /CJjj, i-„г ) j скорости изменения нагружения .Со;-,цас- но принятой информации в контроллере 16 управления стендом осуществляются вычисление уровней текущего Hai- ружения в двух ортогональных направ- и преобразование информации в аналоговую форму, которая в даль- нейщем поступает на испытательные механизмы стенда 1 испытания образцов. Последний обеспечивает эталонное наг- ружение сменного образца обучающей выборки.

Во второй фазе обучения контроллер 16 управления стендом реализует цпя повыщения точности контроля многозвенный цикл нагружения указанного образца обучающей выборки в области Гука при нескольких градациях жесткости нагружения.

всей совокупности дискретов нагружения указанного образца обучающей представительной выборки снимаются отклики сигналов первичного измерительного преобразователя 1, которые в дальнейщем через аналоговый 5 и управляемый 6 коммутаторы, аналого- цифровой преобразователь 7, блок 8 сопряжения поступают в мини-ЭВМ 9. Б последней согласно принимаемой ий- формсщии первоначально вычисляются гармонические составляющие в базисе ортогональных функций Уолща, а в дальнейшем, используя регрессионную процедуру, устанавливается явный вид алгоритмов вычисле«ия оценок составляющих тензора абсолютных реологических напряжений в объекте контроля.

В третьей фазе цикла обучения,как и во второй используются сменные образцы средней прочностной группы контролируемого ассортимента, причем в третьей фазе обучения на испытуемый образец осуществляется нагруже- ние в области Максвелла и Кельвина с помощью тракта формирования эталонного нагружения. Первоначально мини- ЭВМ 9 через блок 8 сопряжения выдает на цифровые входы контроллера 1Ь управления стендом начальные условия: верхний и нижний предел нагружения, параметры жесткости нагружения, дискрет приращения уровня и амплитуды нагружения от цикла к циклу в многозвенном цикле нагружения испытуемого образца обучающей выоорки. Согласно принятой информа- шш из мини-ЭВМ 9 контроллер

16управления стендом формирует управляющие воздействия в реальном масштабе времени на стенд

17испытания образцов в диапазоне упругопластичной деформации. Контрол лер 16 управления стендом на протяжении одного цикла нагружения испытуемого образца обучающей выборки три постоянстве уровня остаточных реологических напряжений обеспечивает изменение уровня абсолютных реологических напряжений за счет изменения уровня нагружения указанного образца , При переходе к другому дискрету уровня нагружения контроллер 16 управления стендом осущестааяет запрос мини-ЭВМ 9 о приеме текущих зна- . Согласно принятой информации

в мини-ЭВМ 9 вычисляют первоначально составляющие тензора остаточных реологических напряжений и результирующее значение, а затем вычисляют™ ся составляющие тензора абсолютных реологических напряжений и результирующее значеш1е в испытуемом образце обучающей выборки.

В четвертой фазе цикла обучения устанавливают закономерности исключения дополнительной погрешности измерения реологических полей в испытуемом образце, обусловленной изменением жесткости нагружения (k,|r )

В режиме цикла измерения предлагаемое устройство осуществляет измерение физико-механических показателей ферромагнитных изделий на основе установленных закономерностей коррекций параметров зондирующего воздействия на контролируемое изделие, при этом тракт формирования эталонного нагружения не функционирует, С помощью тракта управления зондирующим ЕС;Здействием объекта контроля осуществляется электромагнитное зондирование контролируемого изделия, которое первоначально обеспечивает характер зондирования как в первой, так и второй фазах цикла обучения преобразователя 1, а затем через аналоговый 3 и управляемый 6 коммутаторы, аналого-цифровой преобразователь 7, ток 8 сопряжения поступает на вход ни-ЗМ 9, В последней вычисляются фвичныи оценки составляющих тензора реологических полей. Указанная ин- ормация из мини-ЭВМ 9 через блок 8

сопряжения поступает в дальнейшем в контроллер 11 тока намагничивания, в котором вычисляются параметры кор-

рекции амплитуды зондирующего поля в продольном направлении. Одновременно из банка 10 данных считывается в мини-ЭВМ 9.через блок 8 сопряжения информащ я о предыдущих этапах нагружения диагностируемого объекта.Контролируемые физико-механические показатели диагностируемого объекта через равные интервалы времени записываются из мини-ЭВМ 9 после их вычисления в банк 10 данных, что позволяет прогнозировать во ремени измене- 1ше остаточной эксплуатационной прочности диагностируемого объекта. Формула изобретения

Устройство многопараметрового

контроля физико-механическк: показателей ферромагнитных изделий, содержащее соединенные последо;зательно контроллер тока намагничивания, циф

роаналоговый преобразователь, генератор тока намагничивания и первичный измерительный преобразователь, а также аналого-цифровой преобразователь, отличающееся тем,

что, с целью повьпяения точности контроля абсолютных реологических напряжений и оценки остаточной прочности, оно снабжено генератором калиброван- 1шх сигналов, последовательно соединенными МИ1Ш-ЭВМ, блоком сопряжения, подключенным к контроллеру тока намагничивания, блоком управления периферийными блоками, аналоговым коммутатором, управляемым коммутатором,

входы которого подключены к генератору калиброванных сигналов и генератору тока намагничивания, управляющий вход объединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя и подключен к блоку управления периферийными блоками, а выход под- . : очен через аналого-цифровой преобразователь к блоку сопряжения, банком данных, подключенным к блоку соп- ряже}1ия, и последовательно : оединен-

ными контроллером управлении стендом, подключенным к блоку сопряжения, и стендом испытания изделий, а первичный измерительный преобразователь выполнен в виде двух пар измерительных обмоток, расположенных ортогонально и имеющих п отводов, подключенных к входам аналогового коммутатора.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля физико-механических параметров изделий из ферромагнитных материалов, определяющих запас остаточной эксплуатационной прочности. Целью изобретения является повьшение точности контроля абсолютных реологических напряжений и оценки остаточной прочности за счет отстройки от влияния аддитивной составляющей погрешности измерения.Цикл работы устройства состоит из этапов обучения на эталонных образцах и этапа измерения контролируемых изделий по данным эталонных образцов.Изделие помещается в первичный измерительный преобразователь, генератор 13 тока намагничивания согласно информации, накопленной в банке 10 данных, возбуждает соответствующий ток в возбуждающих катушках. Одновременно стенд 17 испытания изделий нагружает контролируемое изделие. Аналоговый коммутатор 5 выбирает коэффициент включения измерительных обмоток. Сигнал преобразуется в цифровую форму и поступает в мини-ЭВМ У для анализа и обработки согласно алгоритмам. 1 ил. (О (Л