Устройство для измерения напряженности магнитных полей в дефектоскопии Советский патент 1988 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к области измерения параметров электромагнитных полей, а именно напряженности магнитного поля, и может быть использовано в дефектоскопии для установления режимов намагничивания при неразрушающем контроле изделий, проверки работоспособности и аттестации намагничивающих устройств,

Цель изобретения - повьшение точности измерения напряженности остаточных магнитных полей за счет возможности измерения амплитудных значений напряженности, повышение быстродействия за счет автоматизации определения полярности поля, а также расширение частотного.диапазона измерения за счет питания датчика Холла постоянным током.

На фиг. 1 показана функциональная схема устройства; на фиг. 2 - функ- ци нальная схема определителя полярности; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит соединенные последовательно блок 1 питания, представляющий собой стабилизированный источник постоянного тока, датчик Холла 2, усилитель 3, блок 4 обработки сигнала, выполненньй в виде двух подключенных к выходу усилителя 3 линейных детекторов 5 и 6, предназначенных для пропускания соответственно положительной и отрицательной составляющих напряжения, и суммирующего интегратора 7, переключатель .8 режима измерения и индикатор 9.

К выходам детекторов 5 и 6 подключен определитель 10 полярности, выполненный в виде двух идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных компаратора 11 (12) и блока 13 (14) памяти и дешифратора 15, входы которого подключены к выходам блоков 13 и 14 памяти, а его выход, соединенный с индикатором 16 полярности, является выходом определителя 10 полярности, входами которого являются входы ком- napciTopOB 11 и 12. К выходу детекто- ра 6, второму входу интегратора 7, к входу детектора 5 и первому входу интегратора 7 подключен, соответственно, первым и вторым входами переключатель 17 полярности измеряемого - сигнала. Устройство содержит также последовательно соединенные сумматор 18, инверсный и прямой входы кото

5

0

5

0

5

0

5

0

5

рого соединены, соответственно, с первым и вторым выходами переключателя 17, дифференциатор 19, первый ком-- паратор 20, первый электронный ключ 21 „ второй вход которого подключен к выходу сумматора 18, первый согласую- щи й усилитель 22, второй электронный ключ 23 и второй согласующий усилитель 24, выход которого подключен к второму входу переключателя 8.

К выходу дифференциатора 19 подключен второй компаратор 25, выход которого подключен к второму входу ключа 23. К выходам ключей 21 и 23 подключены, соответственно, накопительные емкости 26 и 27.

Устройство работает следующим разом.

Датчик Холла 2, питаемый от блока 1 питания, устанавливается в зону действия магнитного поля. Сигнал с датчика Холла 2 усиливается усилителем 3. С выхода усилителя 3 сигнал и (фиг. 3) поступает на детекторы 5 и 6, первый из которых пропускает лишь составляющую U положительной полярности, а второй - составляющую и 3 отрицательной полярности.

Для измерения эффективных значений напряженности постоянных и переменных полей переключатель 8 режима измерения устанавливают в положение, при котором индикатор 9 подключен к выходу интегратора 7-. При этом с выхода суммирующего интегратора 7 через переключатель 8 на индикатор 9 подается сигнал U,, полученный в ре- зультате суммирования и последующего интегрирования сигналов U и U, , поступающих, соответственно, на прямой ) и инверсньй входы интегратора 7.

Для измерения амплитудных значений напряженности полей переключатель 8 устанавливают в положение, при котором индикатор 9 соединен с выходом второго согласующего усилителя 24. Переключатель 17 полярности устанавливают в одно из положений +, - либо f в зависимости от того, амплитуду какой составляющей сигнала (положительной, отрицательной либо полного сигнала) по условиям измерения следует определить. При этом с детекторов 5 и 6 через переключа- тель 17 положительная составляющая U.Q сигнала U поступает на прямой вход сумматора 18, а отрицательная- на инверсный вход. На выходе сумматоpa 18 появляется сигнал Uj, который подается на вход дифференциатора 19, на его выходе появляется напряжение

блока 13 - знак +, с обоих бло- ,ков - знак . .

Предлагаемое устройство позволяет

Изобретение относится к оборудованию для измерения параметров электромагнитных полей. Целью изобретения яЬляется повышение точности измерения напряженности остаточных магнитных полей за счет возможности измерения амплитудных значений напряженности, повышение быстродействия за счет автоматизации определения полярности поля, а также расширение частотного диапазона измерений за счет питания датчика Холла постоянным током. При работе устройства электронные 21 и 23 коммутируют цепи двух накопительных электрических емкостей 26 и 27 таким образом, что первая из них

Ug, пропорциональное первой производ- устанавливать режимы намагничивания

ной от модуля измеряемой напряженности поля. Сигнал Ug поступает на компараторы 20 и 25, на выходах которых, соответственно, формируются сигналы и , и Цд. Прямоугольньй имГ.

10

25

30

пульс сигнала и , своим передним фронтом включает ключ 21, который подключает накопительную емкость 26 к выходу сумматора 18. Емкость 26 заряжается до напряжения Ug. Задний jj фронт импульса U, совпадающий по времени с достижением максимума на пряжения Uc, закрьшает ключ 21. Взтот же момент импульсом Ug открывается / ключ 23, подключая емкость 27 через 20 согласующий усилитель 22 к емкости 26, заряженной до напряжения, равного амплитуде U5. В момент окончания измеряемого импульса и g ключ 23 закрыва- ется, и емкость 27 остается заряжен- нрй до амплитудного значения Ug.

Применение двух накопительных емкостей 26 и 27 позволяет сформировать лишенное (в отличие от U,) провалов напряжение U , эффективное-значение которого, равное амплитудному значению измеряемых импульсов, поступает с усилителя 24 на индикатор 9, на . шкале которого производится отсчет значения измеряемого поля. В случае измерения выпрямленных или импульсных полей, несущих однополярный сигнал положительной или отрицательной полярности, работа устройства аналогична рассмотренному, но при этом сигнал, поступающий с усилителя 3, пр-оходит только через один из детекторов 5 или 6.

Сигналы и,и и, поступают также, соответственно, на компараторы 11, 12 и определитель 10 полярности. Появление на входе каждого из компараторов 11 и 12 напряжения вызывает его срабатывание, в результате чего на соо.т ветствующий блок 13 либо 14 памяти поступает и сохраняется в течение заданного времени (около 2с) на пряже- ние логической единицы. В зависимости от того, на каком из входов дешифра-. тора 15 присутствует единица, последний включает на индикаторе 16 знак соответствующей полярности. Если логическая единица поступает только с блока 13 - включается знак -, с

35

40

45

50

55

при использовании магнитных методов контроля, проверять работоспособнос дефектоскопов, проводить периодичес кую проверку устройств, дающих переменные, выпрямленные или импульсные магнитные поля, при этом измерение полей может быть проведено в амплит ных или эффективных значениях.

Измерение импульсных магнитных п лей в амплитудных значениях особенн существенно при контроле деталей с большим размагничивающим фактором, деталей, выполненных из сталей с бол шой коэрцитивной силой и высокой остаточной индукцией. Это объясняется тем, что остаточная индукция в издел ях непосредственно связана с амплиту ным, а не с эффективным значением намагничивающего поля. Кроме того, устройство позволяет также измерять поля повьш1енной частоты, которые вс более широко используются для контро ля изделий методами магнитной дефект скопии . Формула изобретени

0

5

0

j 0

5

40

45

50

5

при использовании магнитных методов контроля, проверять работоспособность дефектоскопов, проводить периодическую проверку устройств, дающих переменные, выпрямленные или импульсные магнитные поля, при этом измерение полей может быть проведено в амплитудных или эффективных значениях.

Измерение импульсных магнитных полей в амплитудных значениях особенно существенно при контроле деталей с большим размагничивающим фактором, деталей, выполненных из сталей с большой коэрцитивной силой и высокой остаточной индукцией. Это объясняется тем, что остаточная индукция в изделиях непосредственно связана с амплитудным, а не с эффективным значением намагничивающего поля. Кроме того, устройство позволяет также измерять поля повьш1енной частоты, которые все более широко используются для контроля изделий методами магнитной дефектоскопии . Формула изобретения

обработки сигнала выполнен в виде двух подключенных к выходу усилителя детекторов и суммирующего интегратора, первый вход которого соединен с выходом первого детектора и первыми входами определителя полярности и переключателя полярности сигнала, вторые входы которых связаны с выходом второго детектора и вторым входом сум-ю мирующего интегратора,

идентичных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных компаратора и блока памяти и дешифратора, входы которого подключены к выходам блоков памяти, а его выход является выходом определителя поляр- но сти, входами которого являются входы компараторов.

15

«%

AJ KI N К

t

t