Устройство для контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N27/83 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающе- го контроля структуры и фазового состава ферромагнитных материалов и изделий.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля за счет обеспечения возможности определения показателя асимметрии огибающей потока скачков Баркгаузена и задания оптимальной формы тока намагничивания.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для контроля ферро- магнитньпс изделий; на фиг.2 - временные диаграммы обработки импульсов ЭДС скачков Баркгаузена.

Устройство для контроля ферромагнитных изделий содержит последовательно соединенные блок 1 управления ,

блок 2 намагничивания, иямеритрльный преобразователь 3, предварительный усилитель | , перньп аналоговый ключ 5 второй вход которого подключен к второму выходу блока 1 управления, поло- фильтр 6, интегральный ш-яшитуд ный д. .криминатор 7 импульсов, второй ус....1итель 8, второй аналоговь ключ 9 рторой вход подкттт- чен к третьему 1п-/ходу :,гока 1 управления, жфвый порог0)3i-iY v -элемент 10, первый счетчик -1 импул11сов, первьй блок 1 памяти к блок 13 ивдикации., послед loaTfuibHo .;оеди ;ент :1е квадра- тор 14, вход которого подк.гаочен к выходу второго аналогового кл1оча 9, интегратор . второй блок 16 памяти,

выход Ч- J :.рОГО СОвДИИСН С ЗТОрЫМ ВХОДОМ блока 13 индикации, последователь но соединенные фильтр 17 нижних частот, вход которого гг/дключен к выхс-, ду усилителя 8, пикг-вый детектор i8 и третий блок 19 памяти, выход KGTG-- рого соединен с треть П Л входом блока 13 индикации, посп2,:;ователъно соединенный второр ооговый элемент 20 входы которого О iCTf.THeHHo под-- ключены к выходу ф ильтоа ; / частот и к четвертому :;ыходу бпока J управления, тригг р 2i, первый элемент И 22, второй вход которого сое динен с выходом а т о рог rt порогового элемента 20, а третий вход - с выходом блока 1 управления, второй счетчик 23 и че -птый блок 24 памяти, выход которого подключен к четвертому входу . a 13 индикации, третий пороговый 3) 25, вход кото рого подключен к фильтра 1 частот, а РМКОД - к второму входу триггера 2, вч-орой элемент И 26 входы которого соответственно подключены к выходу второго порогового л гмента 20, к пятому выходу бло

кл i управления и второму выходу триггера 21, а также пульт 27 управления, вход которого со.единен с выходом блока 13 индикации, л выход - с входом блока 1 управления.

Блок 2 ла1-5яти выполнен в вгще по- следовательно соединенных первого цифроаналогосого преобразователя 2В, Второго цифроаналогового преобразов-т- теля 29, второй вход которого подключен к шестому выходу блоха I управления, и усилителя 30 тока,

Измерительный преобря тоэатель 3, предварительный усншмаль 4 и

o

,

л

5

0

5

0

5

0

пульт 27 управления конструктивно выполнены в виде единого блока,

Устройство работает следующим образом.

Циклически меняющийся ток 31,сформированный блоком 2 на магничивания, преобразователем 3 преобразуется щ циклически меняющийся магнитный поток, .-который вызывает скачки Барк- ггузана в контролируемом изделии. При этом работа блока 2 намагничивания управляется блоком 2 управления, на выходе А которого непрерывно формируется последовательсть 32 тактовых импульсов.

Скачки Баркгаузеьа индуктируют в измерительной к..; ,шее измерительного преоираэовлт(пя J ;тоследовательности импульсоь ЭДС, которые усиливаютс я предварительными ус5 лител;1ем 4 и по- ,.a,or на вход ключа 5, который/ управляется сигналом 33 с выхода блока управления и пропускает сигналы только при заданном полупериоде цикла перемагничивания. Из полученной на заданной частоте анализа посредством nci. ocoBoro фильтра-6 во времен ной последовательности выделяются импульсы 34, превышающие заданный амплитудным дискриминатором 7 уроЯОНЬ,

Усиленный усилителем 8 сигнал поступает на вход аналогового ключа 9, упраьлжемого сигналом 35 с блока 1 управления, который вьделяет локаль- последовательность 36 импульсов ЭДС скачков Баркгаузена, на основании которой с помощью первого порогового элемента 10, счетчика II, первого блока 12 памяти и блока 13 индикации формируется заданная числовая характеристика, С помощью квадратора 14, интегратора 15 и второго блока 16 памяти в устройстве определяется энер гетическая характеристика - средняя мощность,

Из выходного сигнала усилителя 8 4 шьтром 17 низкой частоты выделяется огибающая, максимальная зеличииа Ад которой фиксируется пиковым детектором 18 и через третий блок 19 памяти поступает на блок 13 индикации.

Определение показателя ассиметрии Nq осуществляется при снятых сигналах внешнего бланкирования с входом В,С и В и второго входа порогового элемента 20. При превышении огибающей величины на выходе элемента 20 устанавливается уровень 37 логической 1. Порог срабатывания выбирается из условия н-чдежного срабатывания

V..

, что определяется условием V « Vjn - сигнал помехи на

йУ,где Vjn - сигнал выходе усилителя 8; uV cs5 мВ - минимальное приращение амплитуды импульса ЭДС скачка .Баркгаузена.

В исходном состоянии на первом выходе триггера 21 установлена I, а на втором о, при этом поступающие на вход первой схемы 22 совпадения тактовые импульсы от блока 1 управле- 15 НИН проходят на первый вход счетчика 23.

При достижении огибающей значения А третий пороговый элемент вьфадах второго ЦАП 29 - слово Nдвt/2 , в результате на вьгходе блока 2 намагничивания формируется ток: KbfNnp) 1„-К(Ыдв,/2 ) X . - г, (N

где I

Л&г

)utN

лр ,

М

N

дв I

m

Кде2

п

К

макси 1альный ток, протекаю щий через усилитель 30; число двоичных разрядов ЦАП 28;

количество его входов; число раэряг в ЦАП 29;

-количество trt входов;

-коэффициент пропорциональности;

-время существования кодовой комбинации;

T/ut - количество тактов пре образования при заданном периоде перемагничивания. Сменой цифровых слов и комбинаций можно получить различные по форме тоut

N

пр

батьшает импульс 38 и изменяет состо- 20 яние триггера 21 на противоположное и тактовые импульсы 39 с первой схемы 22 прекращают поступать, а на второй йход счетчика 23 через схему 26 И поступают импульсы . После уменьше- 25 ки перемагничивания. чия огибающей до значения меньщего С помощью пульта 27 управления Vpop второй пороговый элемент 20 пера- оператор может формировать сигнал ходит в исходное состояние, при этом для блока I управления, разрешающий схема 26 закрывается. В результате перемагничивание изделия. Результаты на вьтходе счетчика 23 фиксируется ко-зо измерений отображаются блоком 13, личество тактовых импульсов 41, про- который преобразует их и передает на: порциональных разности полей старта пульт 27- управления, индикатор кото- и финиша последовательности скачков рого формирует сигнал, соответств то239826

первого ЦАП 28 устанавливается цифровое слово N.0. 12, а на цифровых

Q

15

дах второго ЦАП 29 - слово Nдвt/2 , в результате на вьгходе блока 2 намагничивания формируется ток: KbfNnp) 1„-К(Ыдв,/2 ) X . - г, (N

где I

Л&г

)utN

лр ,

М

N

дв I

m

Кде2

п

К

макси 1альный ток, протекающий через усилитель 30; число двоичных разрядов ЦАП 28;

количество его входов; число раэряг в ЦАП 29;

-количество trt входов;

-коэффициент пропорциональности;

-время существования кодовой комбинации;

T/ut - количество тактов образования при заданном периоде перемагничивания. Сменой цифровых слов и комбинаций можно получить различные по форме тоut

N

пр

20 25 ки перемагничивания. С помощью пульта 27 управления оператор может формировать сигнал для блока I управления, разрешающий перемагничивание изделия. Результаты зо измерений отображаются блоком 13, который преобразует их и передает на: пульт 27- управления, индикатор кото- рого формирует сигнал, соответств то

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля структуры материалов. Цель изобретения - повышение достоверности контроля за счет обеспечения возможности определения показателя асимметрии огибающей потока скачков Баркгаузена. Огибающая подается на пороговый элемент, формирующий импульс, соответствующий ширине огибающей. По переднему фронту этого импульса тригер переводится в единичное состояние и открывает первую схему И совпадения, через которую на счетчик подаются тактовые импульсы с блока управления. При достижении огибающей максимума, срабатывает другой пороговый элемент, который переводит триггер в нулевое состояние, и тем самым запирается первая схема И, но открывается вторая схема И совпадения, через которую тактовые импульсы поступают на второй /реверсивный/ вход счетчика. Счет импульсов заканчивает по заднему фронту импульса, соответствующего ширине огибающей. В результате на выходе счетчика формируется количество импульсов, пропорциональных показателю асимметрии. Выполнение блока намагничивания в виде двух последовательно соединенных цифроаналоговых преобразователей, управляемых блоком управления, позволяет формировать ток намагничивания произвольной формы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Баркгаузена, которая заполняется в четвертом блоке 24 пгшяти и отображается блоком 13 индикации. Полученное значение NQ является критерием фазового состава термообработанных ферромагнитных изделий.

Длительность потока скачков Баркгаузена измеряется при установке на второй вход третьего порового элемента 25 бланкирующего сигнала. Поле старта Hg измеряют при установке на четвертом входе второй схемы 26 совпадения бланкирующего сигнала. Поле финиша Нр измеряют при установке на четвертом входе первой схемы 22 совпадения бланкирумщего сигнала. Бремя Т , соответствующее А , измеряют при подаче на второй вход второго порогового элемента 20 стробирую- щего импульса N2 и.установке на четвертом входе второй схемы 26 совпадения бланкирующего сигнала.

Форм1фование заданного значения тока при (1 1дц) const в заданном временном интервале осуществляет сле- дуюпщм образом. На цифровых входах

35

результату измерения, Годен-Брак.

например

Формула изобретения

I. Устройство для контроля ферро- 40 магнитных изделий, содержащее последовательно соединенные блок нама:- ничивания, измсрительньп преобразователь и предварительный усилитель, последовательно соединенные ПОЛОСОБС;Й д5 фильтр и интегральный амплитудный дискриминатор имп льсов, последов ;- тельно соединенные счетчик гтмпульсов блок памяти и блок индикации н блок управления, выход которого соединен с входом блока HaMarHH4HBanviH, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, оно снабжено первым аналоговым ключом, входы которого сооткетстцрк-- но подключены к выходу предварительного усилителя и второму выходу блока управления, а выход - к входу полосового фильтра, последовательно соединенными вторым усили ч--- -ч, РХОД

50

55

которого подключен к выходу ампли- тудного дискриминатора импульсов, вторым аналоговым ключом, второй вход которого соединен с третьим выходом блока управления, квадратором, интегратором и вторым блоком памяти, выход которого соединен с вторым входом блока индикации, первым пороговым элементом, включенным между выходом второго аналогового ключа и входом счетчика импульсов, последовательно соединенными фильтром низких частот, вход которого соединен с вы- ходом второго усилителя, пиковым детектором и третьим блоком памяти, выход которого подключен к третьему входу блока индикации, последовательно соединенными вторым пороговьм элементом, входы которого соответственно подключены к выходу фильтра низких частот и к четвертому выходу блока управления, триггером, первьи элементом И, второй вход которого соединен с выходом второго порогового элемента, а третий вход - с пятым выходом

блока управления, вторым счетчиком импульсов и четвертым блоком памяти, выход которого подключен к четвертому входу блока индикации, третьим пороговым элементом, включенным меж- ду выходом фильтра низких частот и вторым входом триггера, вторым элементом И, входы которого соответственно соединены с выходом второго порогового элемента, пятым выходом блока управления } вторым выходом триггера, а также пультом управления, вход KoV торого соединен с выходом блока индикации, а выход - с входом блока уп-i равления.

Hue г