Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий Советский патент 1989 года по МПК G01N27/72 

:л

(О

Изобретение относится к неразрушающему контролю магнитным методом физико-механических характеристик ферромагнитных многослойных изделий и может быть использовано для контроля качества поверхностно упрочненных и обезуглероженных стальных изделий.

Цепь изобретения - повышение точности контроля качества слоев много- слойных ферромагнитных изделий.

На фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг,2 - структурная схема блока намагничивания; на фиг,3 - схема блока стробирования; на фиг о 4 - схема формирователя сигналов управления.

Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий содержит (фиг.1) блок 1 намагничива- ния, соединенный с обмоткой 2 намагничивания контролируемого изделия 3, измерительную обмотку 4, соединенную с входом усилителя 5, формирователь 6 импульсов, первый выход которого соединен с вторым входом дифференциатора 7, включенного между усилителем 5 и детектором 8 нуля, а второй выход формирователя 6 соединен с первым входом блока 9 стробирования. Второй и третий входы блока 9 соединены соответственно с перйым и вторым выходами блока 1 намагничивания, первьш выход блока 9 соединен с вторым входом детектора 8 нуля, а второй выход блока 9 подключен к входу блока 1 намагничивания. Третий выход формирователя 6 импульсов соединен с первым входом формирователя 10 сигналов управления, второй вход которого соединен с выходом детек-тора 8 нуля, а первый и второй выходы формирователя 10 соединены с входами управления схем П и 12 выборки и хранения, входы которых соединены с первым выхо дом блока 1 намагничивания, а выходы схем П и 12 - с входами блока 13 индикации. Третий выход формирователя iO соединен с четвертым входом блока 9.

Блок I намагничивания (фиг.2) содержит интегратор 14, вход которого соединен с выходом регенеративного компаратора 15, который является вторым выходом блока 1 намагничивани а выход интегратора 14 соединен с входом компаратора 15 и одновременно через ключ 16 - с входом источника 1 чэка, управляемого напряжением, выхо

которого соединен с одним вьшодом намагничивающей обмотки 2, второй вывод которой через измерительный резистор 18 соединен с общей шиной и является первым выходом блока 1 намагничивания. Вход управления ключом 16 является входом блока 1 намагничивания. Интегратор 14 и компаратор 15 выполняют функции генератора линейно изменяющегося напряжения.

Блок 9 стробирования (фиг.З) содержит четырехвходовую схему 19 совпадения, первый вход которой является первым входом блока 9 стробирования, второй вход соединен с выходом двух- порогового компаратора 20, вход которого является вторым входом блока 9 стробирования. Третий вход схемы 19 совпадения соединен с выходом преобразователя 21 уровня, вход которого является третьим входом блока стробирования „ Четвертый вход схемы 19 совпадения через счетчик 22 также соединен с выходом преобразователя 21 уровня. Четвертый вход блока 9 является входом устройства 1 RS-триггера 23 и через инвертор 24 соединен с входом установки в О счетчика 22, выходы которого 2з и 2о через схему И-НЕ 25 соединены с входом установка в О RS-триггера 23, инверсный выхо которого является вторым выходом блока 9 стробированияо Выход схемы 19 совпадения является первым выходом блока 9 стробирования.

Формирователь 10 сигналов управления (фиго4) состоит из D-триггера 26, счетньш вход которого является первым входом формирователя 10 сигналов, а информационный вход - вторым. Выход D-триггера 26 соединен с тактовым входом сдвигового регистра 27, выполненного на двух D-триггерах, на информационный вход которого постоянно подан уровень 1, Инверсные выходы первой и второй ступени регистра являются соответственно первым и вторым выходом формирователя 10 сигналов. Кнопка Пуск соединена с входом установка в О сдвигового регистра 27 и с третьим выходом формирователя 10.

Устройство работает следующим образом.

При запуске устройства (фиг.1) блок 1 намагничивания формирует в намагничивающей обмотке 2 ток треугольной формы амплитудой i 2А. Образец перемагничивается по предельной

петле гистерезиса, при этом в измерительной обмотке 4 индуцируется ЭДС, которая пропорциональна дифференциальной магнитной проницаемости. Этот сигнал поступает на вход дифференциального усилителя 5 с коэффициентом уснпения 200. С выхода усилителя 5 сигнал поступает на вход дифференциатора 7. На выходе дифференциатора 7 сигнал пропорционален производной дифференциальной магнитной проницаемости. Нулевые значения этого сигнала соответствуют экстремальным значениям

ничивающей обмотке 2 току. До поступления импульсов обе схемы 11 и 12 находятся в режиме выборки. После поступления первого импульса первая схема 11 переходит в режим хранения и запоминает значение тока, соответствующее первому нулевому значению информативного сигнала (в выделенном участке), . первому максимуму дифференциальной магнитной проницаемости. По поступлении в момент t следующего импульса на вторую схему 12, последняя запоминает значение тока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю физико-механических характеристик ферромагнитных многослойных изделий и может быть использовано для контроля качества поверхностно упрочненных и обезуглероженных стальных изделий. Повышение точности контроля качества слоев многослойных изделий достигается за счет повышения точности определения экстремальных значений информативного сигнала. При запуске устройства блок 1 намагничивания формирует в обмотке 2 намагничивания ток. ЭДС, наводящаяся в измерительной обмотке 4, через усилитель 5 поступает на дифференциатор 7 и далее на детектор 8 нуля. Сигналы стробирования с блока 9, управляемого сигналами с формирователя 6, блока 1 осуществляют непрерывное стробирование. С детектора 8 нуля сигналы через формирователь 10 поступает на схемы 11, 12 выборки и хранения и далее на блок 13 индикации. 4 ил.

дифференциальной магнитной проницаемо- 5 соответствующее второму нулевому знастио С дифференциатора 7 сигнал ступает на детектор 8 нуля, представляющий собой стробируемый компаратор. Сигналы стробирования поступают с блока 9 стробирования, управляемого тремя различными сигналами. Первый сигнал поступает с формирователя 6 импульсов и осуществляет непрерывное стробирование компаратора (детектор 8) на время переходных процессов, происходящих в дифференциаторе 7, что позволяет повысить помехоустойчивость устройства и уменьшить вероятность ложных срабатываний. Второй сигнал поступает с блока I намагничивания и разрешает работу компаратора (детектор 3) при поступлении восьмого импульса перемагничивания после семи циклов перемагничивания магнитной подготовки, а также на участке нарастания тока, от -I ..,ц,20

25

30

35

чению скорости изменения проницаемости Зафиксированные в схемах 11 и 12 значения выводятся на стрелочные индикаторы блока 13 индикации. Мае- штабный коэффициент на выходе схем 11 и 12 подобран таким образом, что можно получать результаты непосредственно в единицах напряженности магнитного поля.

Нестандартные блоки устройства работают следующим образом.

Блок намагничивания 1 служит для создания в намагничивающей обмотке 2 тока треугольной формы Интегратор 14 и регенеративный компаратор 15 представляют собой генератор линейно изменяющегося напряжения треугольной формы, С выхода интегратора 14 сигнал через ключ 16 поступает на вход источника 17 тока, управляемого напряжением. На время проведения измерений ключ 16 открывается и через обмотку 2 протекает ток треугольной формыо Формирователь импульсов 6 служит для генерирования импульсов управления дифференциатором 7, а так- же формирует импульсы, синхронизирующие работу блока 9 стробирования и формирователя 10 сигналов управления.

до-t-l

ливкс

Третий сигнал стробирования

г При

разрешающий работу компаратора (детектор 8) в определенном диапазон (от I, до 1д) линейно нарастающего тока, снимается с измерительного резистора 18, расположенного в блоке 1 намагничивания. Величины 1 и I, могут независимо регулироваться, наличии разрешающих уровней трех сигналов стробирования одновременно после семи циклов перемтгничивания детектор 8 нуля формирует импульс в момент t перехода через ноль от положительного значения к отрицательному, поступающего на него сигналао С детектора 8 нуля сигнал поступает на формирователь 10 сигналов управления схем 11 и 12 выборки хранения. На входы каждой из схем II и 12 поступают импульсы с формирователя 10 импульсов управления и напряжение с измерительного резистора 18, про- пори 1ональное. протекающему по намаг. я

е 20

25

30

35

40

45

50

55

чению скорости изменения проницаемости Зафиксированные в схемах 11 и 12 значения выводятся на стрелочные индикаторы блока 13 индикации. Мае- штабный коэффициент на выходе схем 11 и 12 подобран таким образом, что можно получать результаты непосредственно в единицах напряженности магнитного поля.

Нестандартные блоки устройства работают следующим образом.

Блок намагничивания 1 служит для создания в намагничивающей обмотке 2 тока треугольной формы Интегратор 14 и регенеративный компаратор 15 представляют собой генератор линейно изменяющегося напряжения треугольной формы, С выхода интегратора 14 сигнал через ключ 16 поступает на вход источника 17 тока, управляемого напряжением. На время проведения измерений ключ 16 открывается и через обмотку 2 протекает ток треугольной формыо Формирователь импульсов 6 служит для генерирования импульсов управления дифференциатором 7, а так- же формирует импульсы, синхронизирующие работу блока 9 стробирования и формирователя 10 сигналов управления.

Блок 9 стробирования содержит четырехвходояую схему 19 совпадения, разрешающую работу детектора 8 нуля при наличии высоких уровней на всех входах. На первый вход схемы 19 поступают сигналы с второго выхода формирователя импульсов 6, Представляющие собой инвертированный сигнал, который запрещает работу детектора 8 нуля на время переходных процессов в дифференциаторе 7, На второй вход схемы 19 совпадения поступает сигнал с выхода двухпорогового компаратора 20, который разрешает работу детектора 8 нуля в диапазоне тока намагничивания

,. На вход двухпорогового компаратора 20 с блока 1 намагничивания поступает напряжение, пропорциональное току, протекающему в намагничивающей обмотке 2. Пороги срабатывания . компаратора 20, соответствующие токам 1, и Ij., плавно регулируются с помощью переменных резисторов. Сигнал на третьем входе схемы 19 поступает с выхода преобразователя 21 уровня и разрешает работу детектора нуля на участке нарастания тока от -I с Д°

+1

Сигнал, разрешающий работу

детектора 8 нуля, после семи подгото-15 вительных циклов перемагничивания поступает на четвертый вход схемы 19 совпадения с выхода 2 а, счетчика 22,

на вход которого поступают импульсы преобразователя 21 уровня. При поступлении на четвертый вход блока 9 сигнала Пуск с формирователя 10 сигналов управления счетчик 22 обнуляется и RS-триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Сигнал с инверсного выхода RS-триггера 23 открывает ключ 16 блока 1 намагничивания и через намагничивающую обмотку 2 начинает протекать ток. После восьми циклов перемагничивания с выходов 2о и 2з счетчика 22 на входы схемы 25 И-НЕ поступает высокий уровень и на выходе схемы 25 появляется низкий уровень, устанавливающий RS- триггер 23 в нулевое состояние, при этом ключ 16 блока 1 размыкается, что приводит к прекращению подачи тока в намагничивающую обмотку 2.

Формирователь 10 сигналов управле45

ния служит для формирования импульсов 40 первым выходом формирователя им- управления схем П и 12. На информа- 1ЩОННЫЙ вход D-триггера 26 поступает сигнал с выхода детектора 8 нуля, а на счетньй вход - проинвертированный сигнал с формирователя 6, что позволяет записывать информацию в D-триг- гер 26 только во время разрешающих сигналов стробирования. На выходе D- триггера в моменты достижения максимума дифференциальной магнитной проницаемости формируются импульсы, которые поступают на счетный вход сдвигового регистра 27. По приходу первого импульса в первую ступень сдвигового регистра записьшается единица, по приходу второго импульса - во вторую ступень. Б результате в схеме 1 запоминается напряжение, пропорциональное току в момент време50

55

пульсов, а выход дифференциатора - с первым входом детектора нуля, вто рой выход формирователя импульсов соединен с первым входом блока стро рования, а третий выход - с первым входом формирователя сигналов управ ления, второй вход блока стробирова ния соединен с первым выходом блока намагничивания и первыми входами схем выборки-хранения, третий вход блока стробирования - с вторым выходом блока намагничивания, вход которого соединен с первым выходом блока стробирования, второй выход которого соединен с вторым входом д тектора нуля, выход которого соедин с вторым входом формирователя сигна лов управления, первый выход которо соединен с четвертым входом блока

ни, соответствующий первому переходу через О от положительного знака к отрицательному скорости изменения дифференциальной магнитной проницаемости, а в схеме 2 - второму аналогичному переходу. При замыкании кнопки Пуск на входы установки в О обоих триггеров сдвигового регистра 27

подается сигнал, обнуляющий сдвиговый регистр.

Использование изобретения обеспечивает повьшение точности определения свойств слоев, сокращение времени контроля, уменьшение его трудоемкости, возможность автоматизировать процесс контроля и включать устройство в автоматизированные технологические линии, что в конечном итоге

позволит улучшить качество изделий.

Формула изобретения

Устройство для контроля качества многослойных ферромагнитных изделий, содержащее блок намагничивания, вькод которого соединен с обмоткой намагничивания, измерительную обмотку, соединенную с входом усилителя, и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля отдельных слоев, оно снабжено дифференциатором, формирователем импульсов, блоком строби- рования, детектором нуля, формирователем сигналов управления и двумя схемами выборки-хранения, причем первый вход дифференциатора соединен с выходом усилителя, второй вход

первым выходом формирователя им-

пульсов, а выход дифференциатора - с первым входом детектора нуля, второй выход формирователя импульсов соединен с первым входом блока стробирования, а третий выход - с первым входом формирователя сигналов управления, второй вход блока стробирования соединен с первым выходом блока намагничивания и первыми входами схем выборки-хранения, третий вход блока стробирования - с вторым выходом блока намагничивания, вход которого соединен с первым выходом блока стробирования, второй выход которого соединен с вторым входом детектора нуля, выход которого соединен с вторым входом формирователя сигналов управления, первый выход которого соединен с четвертым входом блока

стробирования, а второй и третий вы-| ходы формирователя сигналов управления подключены к вторым входам схем выборки-хранеиня, выходы которых соединены с соответствующими входами блока индикации.

Фиг.д

редактор С,Лисина

Составитель Ф.Тарнопольская

Техред Л. Сердюкова Корректор С. Черни

Заказ 7633/38

Тираж 789

ВШИЛИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фu,г, f

Подписное