Способ акустического контроля свойств ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может использоваться для акустического контроля свойств ферромагнитных материалов.

Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля за счет исключения операции ручной настройки частоты генератора на частоту образца.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для акустического контроля ферромагнитных материалов; на фиг.2 - временные диаграммы работы - устройства; фиг. 3-4 поясняют работу устройства.

Устройство для акустического контроля ферромагнитных материалов содержит электронный ключ 1, соединенный с его выходом усилитель 2 и подключенную к нему катушку 3 возбуждения, пpeднaзнaчeннs ю для размещения на образце 4 из контролируемого фер- - ромагнитного материала, приемную катушку 5, также предназначенную для размещения на образце 4, подключенный к приемной катушке 5 усилитель-формирователь 6, выход которого подключен к входу электронного ключа 1.

Устройство содержит также формирователь 7 низкочастотной огибающей, подключенный к выходу усилителя-формирователя 6, и двухуровневую схеО)

О9

;0

4

ел

му 8 сравнения, подключенную нходом к выходу формирователя 7, а выходом - к управляющему входу электронного ключа 1, второй выход которого подключен к счетчику 9 импульсов. Второй выход усилителя-формирователя 6 соединен, с входом электронного клю- ча 1 и входом частотомера 10. СпосоВ акустического контроля свойств ферромагнитных материалов осуществляется следующим образом.

Катушку 3 возбуждения и приемную катушку 5 размещают на образце 4 из контролируемого материала. Образец размещают в постоянном магнитном поле с напряженностью Н (источник поля не показан).

В момент включения питания в результате переходных процессов в выходных цепях усилителя 2 возникает ненормируемый импульс тока,который, проходя через катушку 3 возбужден ия и взаимодействуя с постоянным магнитным полем Н, вызьшает начальное магнитострикционнре возбуждение образца в широком спектре частот. Однако, в силу резонансных свойс ;в магнитострикционных вибраторов преобладающими как энергетически наиболее выгодные являются колебания с длиной волны, соответствующей удвоенной длине :образца.

В результате магнитоупругого эффекта в приемной катушке 5, охватывающей колеблющийся образец, наводятся электрические сигналы с частотой полуволнового резонанса образца, которые через усилитель-формирователь 6 и далее через открытый .электронный ключ 1 поступают на вход усилителя 2. Таким образом организуется положительная обратная связь, поддерживающая автоколеб ательный процесс нарастания тока возбуждения в катушке 3 до момента размыкания электронного ключа 1 выходным сигналом схемы 8 сравнения, на вход которой поступает сигнал с выхода усилителя-формирователя 6 (фиг.2а), продетектированный и отфильтрованный формирователем 7 низкочастотной огибающей (фиг.26).

При достижении этим сигналом заданной .амплитуды схема сравнения вырабатывает сигнал логического уровня для переключения электронного ключа 1 (фиг.2в). Электронный ключ 1 размыкает цепь обратной связи, перерывая тем самым автоколебательньй процесс, и подключает к вьпсоду усилителя-формирователя счетчик 9 импульсов, который регистрирует усиленные и сформированные сигналы приемной катушки 5, вызванные только свободно з.атухающими ультразвуковыми колебаниями образца 4 (фиг.2а,д, участок

II). Определяют спад свободно затухающих колебаний и по нему акустическую добротность, величина которой характеризует качество материала образца. Когда амплитуда свободно

2 затухающих колебаний спадает до эиа- ченйя в 1 раз меньшего своего максимального уровня, схема 8 сравнения, анализирующая уровень низкочастотной огибающей, вновь формирует

д логический сигнал дх1Я переключения электронного ключа (фиг.2а,б,в). Счет затухающих колебаний прекращается, частотомер 10 фиксирует резонансную частоту образца, по которой

5 определяют скорость распространения ультразвуковых волн в образце и его длину.

Формул а изобретения

1.Способ акустического контроля свойств ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что в образце из контролируемого материала взаимодействием постоянного и переменного магнитных полей -возбуждают акустические колебания, измеряют резонансные характеристики и используют их для определения контролируемых свойств материала, отличающийся тем, что, с целью повьше- ния точности и производительности контроля, ультразвуковые колебания возбуждают в автоколебательном режиме на собственной резонансной частоте образца, по которой определяют скорость распространения ультразвуковых волн в образце, автоколебательный режим возбуждения периодически прерывают и за это время по спаду свободных затухающих колебаний измеряют акустическую добротность и по ее величине определяют качество материала образца.

2.Устройство для акустического контроля свойств ферромагнитных материалов, содержащее последовательно соединенный электронный ключ, усилитель и катушку возбузвдения, после .довательно соединенные приемную катушку и второй усилитель, двухуровневую схему сравнения и счетчик импульсов, отличающееся тем,-что, с целью повьппения точности и производительности контроля, оно снабжено частотомером и формирователем низко частотной огибающей включенным между выходом второго

13945 6

усилителя и входом двухуровневой схемы сравнения, второй усилитель выполнен в виде усилителя-формирователя, выход двухуровневой 5 сравнения соединен с управляющим входом электронного ключа, второй выход которого подключен к счетчику импульсов, а второй выход второго

Q усилителя соединен с входом электронного ключа и частотомером.

Изобретение касается неразрушающего контроля и может быть использовано для акустического контроля свойств ферромагнитных материалов. Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля за счет исключения операции ручной настройки частоты генератора на частоту образца. В испытуемом образце из контролируемого материала с помощью возбуждающей и приемной катушек, а также усилителей и цепи положительной обратной связи возбуждают упругие колебания на собственной резонансной частоте образца, по которой определяют скорость распространения ультразвуковых волн в образце и его длину. Автоколебательный процесс возбуждения периодически прерывают и по спаду свободно затухающих колебаний автоматически измеряют акустическую добротность материала, которая характеризует качество материала образца. 2 с.п.ф-лы, 2 ил.

Испытуемый

мотерца/г

I

VU2.1

в

о

Ui

on

о-

(К554САд)

VU.2

Ф5

(K1S5TM2)

Фие.д

//...

Фиг.4