Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала Советский патент 1989 года по МПК G01N27/87 

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств металлов и сплавов и, в частности, может быть использовано для неразрушающего контроля механических свойств листового проката сталей в потоке производства.

Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измерений за счет устранения нелинейности и неоднозначности характеристик маг- ниточувствительньгх элементов.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для осуществления предлагаемого способа на фиг. 2 - характеристика феррозондового измерителя градиента напряженности магнитного поля.

Устройство состоит из двух соос- ных встречно включенных соленоидов 1 и 2, расположенных с двух сторон ферромагнитного материала 3 и подключенных к генератору 4 импульсов тока, двух магниточувствительнь1Х элементов 5 и 6, подсоединенных через измерительные блоки 7 и 8 к входам пиковых детекторов 9 и 10 и компараторов 11 и 12, вторые входы которых .подсоединены к выходам пиковых детекторов 9 и 10 соответственно. Выходы компараторов 11 и 12 подсоединены к управляющим входам источников 13,14 и 15,16 тока соответственно. Выходы источников 13 и 14 тока подсоединены к компенсирующей катушке 17 через коммутатор 18, а источники 15 и 16 тока подсоединены к компенсирующей катушке 19 через коммута- тор 20. Второй выход генератора 4 импульсов тока подсоединен к установочным входам пиковых детекторов 9 и 10 и через триггер 21 к вторым управляющим входам источников 13-16 тока. Выходы коммутаторов соединены с входами блока 22 усреднения, подключенного к индикатору 23, а их управляющие входы - с выходами триггера 21 .

Способ реализуется следующим образом .

Включают генератор 4 импуль.сов тока, формирующий периодически следующие импульсы тока, которые, прохо дя через намагничивающие соленоиды 1 и 2, локально намагничивают движущийся ферромагнитный материал 3. Намагниченный участок 24 ферромагнитного материала 3, проходя мимо магниточувствительр.ьтс элементов 5 и 6, наводит в них сигналы, пропорциональные вел1гчине градиентов на- пряженности намагниченных участков 24 с двух сторон ферромагнитного материала 3. Эти сигналы измеряют с помощью блоков 7 и 8 измерения. Максимальные значения сигналов фиксируют циковые детекторы 9 и 10. Fo окончании первого намагничивающего импуль пиковые детекторы 9 и 10 и источники 13 и 15 тока устанавливают в исходно состояние. После прохождения первого намагниченного участка 24 мимо маг- ниточувствительных элементов, 5 и 6 пиковые детекторы 9 и 10 фиксируют максимальные значения их градиентов а компараторы 11 и 12 запускают источники 13 и 15 тока соответственно Источники 14 и 16 тока заблокированы сигналом триггера 21. Компенсирующие катушки 17 и 19, подключенные через коммутаторы 18 и 20 к источникам 13 И 15 тока соответственно, создают ко

Q « ,.

5

5

пенсирующие поля, наводящие соответствующие сигналы в магниточувст- вительн1 1гс : лементах 5 и 6. Измеренные сигналы в каждом канале сравнивают с запомненными ранее значениями. При равенстве этих величин срабатывает компаратор 11 или , блокирующий соответствующий источник

13или 15 тока (или оба одновременно) . При этом фиксируют значение токов источников 13 и 15 тока, а сле- дорательно, и создаваемые ими компенсирующие поля.

После окончания следующего намагничивающего импульса пиковые детекторы 9 и 10 устанавливают в исходное состояние, источники 13 и 15 тока блокируют сигналом с триггера. 21, а источники 14 и 16 тока разблоки- ровывают. После прохождения второго намагниченного участка 24 мимо маг- ниточувствительных элементов 5 и 6 пиковые детекторы 9 и 10 фиксируют разницу в гр.адиентах от намлгничен- ного участка 24 и фиксированных компенсирующих полей, создаваемых компенсирующими катущками 17 и 19. При этом компараторы II и 12 разблокиро- вьшают источники 14 и 16 тока, которые формируют токи через компенсирующие катущки 17 и 19, создающие дополнительные поля в полярности, совпадающей с полярностью поля намагниченного участка. При этом на маг- ниточувствительные элементы 5 и 6 действуют одновременно фикс1 рован- ные компенсирующие магнитные поля от источников 13 и 15 тока и дополнительные магнитные поля от источников

14и 16 тока. При равенстве градиентов этих суммарных магнитных полей, создаваемых компенсирующими катушками 17 и 19 соответственно значе- н -1ям градиентов, зафиксированных пиковыми детекторами 9 и 10, компараторы 11 и 12 блокируют источники 14 и 16 тока.

После окончания следующего намагничивающего импульса источники 13 и

15тока устанавливают в исходное состояние, а источники 14 и 16 тока посредством коммутаторов 18 и 20 меняют полярность подключения к компенсирующим катушкам 17 и 19. Блоком 22 усреднения измеряют среднее значение от градиентов полей, создаваемых компенсирующими катушками 17 и 9 питаемыми при этом источни сами

14 и 16 тока, с двух сторон контролируемого материала 3, которое регистрируют индикатором 23. При прохождении следующего намагниченного участка 24 мимо магниточувствительных элементов 5 и 6 источники 14 и 16 тока создают компе})сирую1дие поля, а источники 13 и 15 тока - дополнительные поля .

Для того, чтобы магниточувстви- тельные элементы в момент измерения находились в поле с небольшим градиентом, необходимо, чтобы (после второго намагничивающего импульса) поле от намагниченного участка и компенсирующее поле имели разную полярность (магниточувствительные элементы измеряют максимальную разность этих полей) . Дополнительное поле с компенсирующим полем по той же причине долно иметь противоположную полярность. По усредненному значению градиентов ;.,ополнительных магнитных полей, сформированных с двух сторон ферромагнитного материала, которое при этом со- отве -тствует градиенту напряженности поля от намаг-нкченного участка, су- дкт о физико-механических свойствах материала.

Таким образом, дополнительное магнитное поле совпадает по величине и знаку с полем от намагниченного учаска. Чтобы в следующем цикле обеспечить минимальную разность между компенсационным полем и полем намагниченного участка, а также между компенсационным полем и дополнительным полем (если мы хотим, чтобы магниточувствительные элементы работали в начальной области), необходимо в следующем пикле измерения поменять полярность дополнительного магнитного поля (сделать его компенсацион- п,1м) , а компенсационное (предварительно сбросив его до нуля) сделать дополнительным, и так их чередовать от цикла к илклу, начиная с второго измерения .

7567

Ф ci р м у л а

и

6

3 о

бретения

0

0

5

Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров дви- жуп(егося ферромагнитного материала, заключающийся р том, что движущийся ферромагнитный материал намагн1тчи- вают локально с двух сторон импульсными магнитньгми полями, измеряют и запоминают максимальные значения градиентов напряженности поля с двух сторон намагниченного участка, формируют возрастающие компенсирующие 5 магнитные поля с двух сторон ферромагнитного материала, измеряют и сравнивают их градиенты с максимальными значениями градиентов напряженности поля намагниченного участка, при равенстве которых фиксируют величины компенсирующих мат нитных полей, о т- личающи-Я:СЯ тем, что, с целью повышения точности и расщирения диапазона измерений, при втором и последующих измерениях максимальные значения градиентов напряженности поля Намагниченных участков измеряют при наличии компенсирующих магнитных -полей, зафиксированных для предыдущего намагниченного участка, и запоминают измеренные значения, создают с двух сторон движущегося ферромагнитного материала дополнительные магнитные поля, полярность которых противоположна полярности компенсирующих магнитных полей, измеряют градиенты напряженностей от суммы компенсирующего и дополнительного магнитных полей, сравнивают их с запомненными значениями и при их равенстве фиксируют значения градиентов дополнительных магнитных полей, от измерения к измерению меняют полярности компенсирующих и дополнительных магнитных полей, при этом компенсирующее поле становится дополнительным и наоборот, а о физико- механических параметрах материала судят по усредненному значению градиентов напряженности дополнительных магнитных полей.

0

5

0

5

0

ZMiJn -H

ILI

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для неразрушающего контроля механических свойств листового проката сталей в потоке производства. Изобретение позволяет повысить точность и расширить динамический диапазон измерений. Для этого, при втором и последующих измерениях максимальные значения градиентов напряженности поля от намагниченных участков измеряют в присутствии компенсирующих магнитных полей, зафиксированных для предыдущего намагниченного участка, запоминают измеренные значения, в промежутке времени между прохождением намагниченных участков создают с двух сторон движущегося ферромагнитного материала дополнительные магнитные поля, сравнивают градиенты напряженностей от суммы компенсирующего и дополнительного полей с хранящимися в памяти значениями и при их равенстве фиксируют значения дополнительных магнитных полей, а о физико-механических свойствах материала судят по усредненному значению (среднему арифметическому или среднему геометрическому) градиентов напряженности дополнительных магнитных полей. 2 ил.

Э

«j

Ǥ fJt.fnS

tl

1

IP

II

ll

f

500

E

1 VoG

1

Примерная область работы среррозонда

7//-Л7- / //У

Градиент напрян еиности магнитного поля

ОЗиг.г

фиг.1