Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1991 года по МПК G01N27/80 G01R33/12 

Фи2.1

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости движущихся малогабаритных ферромагнитных изделий.

Цель изобретения - повышение достоверности и упрощение процесса поверки устройства за счет обеспечения возможности поверки всей измеритель- ной схемы устройства минимальным количеством простых дополнительных технических средств.

На фиг 1 изображена структурная схема устройства; на фиг.2 - времен- ные диаграммы сигналов на входе изме- рительного канала устройства в различных режимах его работы и поверки.

Устройство содержит источник 1 постоянного тока с подключенной к нему намагничивающей катушкой 2, последовательно соединенные измерительный преобразователь 3 и измерительный канал 4, первый переключатель 5, содержащий два синхронных коммутатора двух входов 6(9) и ) на один выход 8 (l l) , второй переключатель 12, содержащий два синхронных коммутатора двух входов 13 (16) и 14 (l) на один выход 15 18 и две клеммы 19 и 20, которые соединены с первыми выходами 8 и 15 соответственно первого 5 и второго 12 переключателей и предназначенные .для соединения эталонной катушки индуктивности, первый 6 и четвертый 10 входы первого переключателя 5 подключены соответственно к входу и выходу намагничивающей катушки 2, первый 13 и четвертый 17 входы второго переключателя 12 объеди нены и подключены к входу измерительного канала 4, третий вход 9 первого переключателя 5 соединен с вторым входом 14 второго переключателя 12, второй выход 18 которого подключен к выходу измерительного преобразователя 3, а второй вход 7 и второй выход 11 первого 5 и третий вход 16 второго 12 переключателей подключены

к общему минусовому полюсу источника 1 постоянного тока.

В устройство входит эталонная ка-. тушка 21 индуктивности - мера магнитного потока, подключаемая через амперметр 22 к клеммам 19 и 20.Намагничивающая катушка 2 одним входом соединена с источником 1 постоянного тока, второй вход катушки 2 соединен

5 .

0 5 0 5 о 5

0

5

с четвертым входом 10 первого переключателя 5.

На фиг.1 обозначены исполнительный механизм 23, контролируемое изделие и направляющий желоб 25.

Измерительный преобразователь 3 охватывает направляющий желоб 25 и находится за намагничивающей катушкой 2 по ходу движения контролируемого изделия 24. К выходу измерительного канала 4 подключен исполнитель- уньгй механизм 23.

Устройство работает следующим образом,

В режиме работы, при котором устройство осуществляет контроль изделий, первый- 5 и второй 12 переключатели находятся в исходном состоянии, которое изображено на фиг.1. Первый 8 и второй 11 выходы первого переключателя 5 соединены соответственно с его .вторым 7 и четвертым 10 входами. Первый 15 и второй 18 выходы второго переключателя I2 соединены соответственно с его вторым 14 и четвертым 17 выходами. При этом постоянный ток от источника 1 постоянного тока протекает через намагничивающую катушку 2, а выход измерительного преобразователя 3 подключен на вход измерительного канала 4. Контролируемые изделия 24, двигаясь вдоль направляющего желоба 25, пересекают область с постоянным намагничивающим полем, создаваемым намагничивающей катушкой 2, и движутся дальше в намагниченном состоянии. Пересекая в процессе своего дальнейшего движения область расположения измерительного преобразователя 3, намагниченное контролируемое изделие 24 индуцирует на его -выходе ЭДС, вид которой изображен на фиг.2(а), которая поступает на вход измерительного канала 4, Измерительный канал 4 осуществляет обработку этой ЭДС по известному методу, заключающемуся в выделении из нее однополярного импульса и интегрировании его. Результат интегрирования в измерительном канале 4 сопоставляется с предварительно установленными пределами,годности контролируемых изделий 24 по измеренному параметру, По результату сравнения измерительный канал 4 формирует сигнал на управление исполнительным механизмом 23.

Поверка устройства осуществляется следующим образом.

516

К клеммам 19 и 20 устройства подключают эталонную катушку 21 индуктивности - меру магнитного потока, в цепь которой включают амперметр 22 постоянного тока. Меру целесообразно изготовить таких размеров и из такого провода, чтобы ее сопротивление было близко к сопротивлению намагничивающей катушки 2. Корпус меры изготавливают таких геометрических размеров (диаметра), чтобы было обеспечено его свободное движение вдоль направляющего желоба 25 практически без возможности поперечных смещений. Предусмотрено два этапа поверки устройства. На первом этапе поверки осуществляется поверка измерительного преобразователя 3 и измерительного канала 4. При этом второй переключа- тель 12 остается в исходном состоянии. Измерительный преобразователь 3 подключен к измерительному каналу 4. Первый переключатель 5 переводится- во включенное состояние, т.е. пер- вый 8 и второй I1 выходы первого переключателя 5 подключаются соответственно к его первому 6 и третьему 9 входам. Ток с выхода источника 1 постоянного тока перестает протекать через намагничивающую катушку 2, а протекает через меру магнитного потока по следующей цепи; первый вход 6 - первый выход 8 первого переключателя 5 - первая клемма 19 - амперметр 22 - мера - вторая клемма 20 - первый выход 15 - второй вход 14 второго переключателя 12 - третий вход 9 - второй выход 11 первого переключателя 5 - общая шина устройства. После этого перемещают меру вдоль направляющего желоба 25 сквозь измерительный преобразователь 3. Характер движения меры задают аналогичным движению контролируемых изделий 24 в процессе контроля. ЭДС Ј, , индуцируемая движущейся мерой в измерительном преобразователе 3 (оиг.2б),по своей амплитудно-временной зависимости аналогична ЭДС Ј (фиг.2а), индуцируемой в измерительном преобразователе 3 контролируемым изделием 24. Поэтому измерительный канал 4 работает в обычном режиме. Показания измерительного канала 4 поверяе- мого устройства NJ должны быть равны

К,К1, М„ где К - постоянный для поверяемого

р6

устройства коэффициент; I, - величина тока, протекающего от источника 2 постоянного тока через меру (может быть измерена амперметром 22); М - коэффициент, определяемый максимальным значением магнитного потоко- сцспления измерительного преобразователя 3 и меры (т.е. их конструкцией и геометрическими размерами). Значение коэффициента М вычисляет- ся по известным соотношениям или определяется по результатам аттестации поверяемого устройства и меры магнитного потока до начала их эксплуатации. Таким образом, при заданном значении 1 тока через меру магнитного потока результат измерения N должен иметь строго определенное значение. При необходимости операция перемещения меры сквозь преобразователь 3 может быть повторена при других значениях тока: 1,1,.,., от источника 1 постоянного тока поверяемого устройства. При этом долхны быть получены строго определенные результаты измерения М,,Ц,. .. ,N(y (в том случае, если источник 1 постоянного тока, измерительный преобразователь 3 и измерительный канал 4 работоспособна). При невыполнении этого условия поверяемое устройство считается неработоспособным и его эксплуатация запрещается.

Для проверки работоспособности намагничивающей катушки 2 (отсутствие обрыва или коротких замыкании в ней) осуществляют второй этап поверки. При этом первый переключатель 5 возврлчамт в исходное состоя- ние /ток от источника 1 постоянно го тока снова протекает по намагничивающей катушке 2 , а второй переключатель 12 переводят во включенное состояние,т.е. первый 15 и вторгй 18 выходы второго переключателя 12 подключают соответственно к его первому 13 Третьему 16 входам. Измерительный преобразователь 3 отключается тем самым от входа измерительного канала 4, к которому подключается мера магнитного потока. Это подключение осуществляется по цепи общая шина устройства - второй вход 7 - первый выход 8 первого переключателя 5 - первая клемма 19 - амперметр 22 - мера - вторая клемма 20 - первый выход 15 - первый вход 13 второго переключателя 12 - вход измерительного

716

канала 4. После этого перемещают меру вдоль направляющего желоба ,25 через,, область с намагничивающим полем (сквозь намагничивающую катушку 2), При этом мера играет роль измерительного преобразователя. Амплитудно-временная зависимость сигнал (фиг.2в) на выходе меры в этом

случае аналогична амплитудно-временной зависимости сигнала Ј„(фиг,2л) измерительного преобразоиателя 3 при движении сквозь него контролируемого изделия, поэтому измерительный канал 4 поверяемого устройства работает в нормальном режиме. При заданном значении тока I через намагничивающую катушку после прохождения мерой области с намагничивающим полем показания измерительного канала 4 поверяемо

rl,-

го средства , должны быть равны ..1,-М,

где М - коэффициент, определяемый i максимальным значением магнитного по- токосцепления меры и намагничивающей катушки 2 (т.е. их геометрическими размерами ). Значение коэффициента М вычисляется по известным соотношениям или определяется по резуль- татам аттестации поверяемого -устройства до начала его эксплуатации„

Таким образом, при заданном значении Ij тока через намагничивающую катушку 2 результат измерения N должен иметь строго определенное зна чение. При необходимости операция перемещения меры через область с намагничивающим полем может быть повторена при других значениях тока ,,.. ,1 через намагничивающую катушку 2 поверяемого устройства. При этом должны быть получены строго определенные результаты измерения N,N,,.. ,Kh (в том слу- чае, если намагничивающая катушка 2, источник 1 постоянного тока и измерительный канал 4 работоспособны). При невыполнении этого условия поверяемое устройство считается не- работоспособным и его эксплуатация запрещается.

Для осуществления контроля изделий первый 5 и второй 12 переключатели устанавливаются в исходное (выключенное) состояние. Случай, когда оба переключателя 5 и 12 переве .дены во включенное состояние, напри- 1мер, по ошибке оператора, не приводит

а-

8

а

10

,. о- .

°

5 о

е-т

35

40

к выходу из строя поверяемого устройства, поэтому специальной защиты от него не требуется,

Таким образом, результаты поверки определяются работоспособностью измерительного преобразователя 3, измерительного канала 4, источника 1 постоянного тока и намагничивающей катушки 2 поверяемого устройства и позволяют с высокой достоверностью судить о его работоспособности. Данное устройство и осуществляемые операции его поверки просты, не требуют использования дополнительных средств, кроме указанной меры магнитного потока и амперметра 22 постоянного тока (которые просты по конструкции и в то же время могут быть аттестованы с высоким классом точности, не требуют перемещения намагничивающей катушки 2 и измерительного преобразователя 3, что позволяет жестко закрепить их на пути движения контролируемых изделий 24. В процессе поверки не требуется осуществлять подключение и отключение дополнительных приборов, кроме переключения первого и второго переключателей устройства, что также упрощает проведение поверки устройства в производственных условиях.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного контроля движущихся Ферромагнитных изделий, содержащее источник постоянного тока с подключенной к нему намагничивающей катушкой, последовательно соединенные измерительный преобразователь и измерительный канал, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения поверки устройства, оно снабжено первым и вторым переключателями, каждый из которых содержит по два синхронных коммутатора двух входов на один выход, и двумя клеммами, соединенными с первыми входами соответственно первого и второго переключателей и предназначенными для подсоединения эталонной катушки индуктивности, первый и четвертый входы первого переключателя подключены соответственно к входу и выходу намагничивающей катушки, первый и четвертый входы второго переключателя объединены и подключены к -входу измерительного канала, третий вход первого пере-

91644019

ключателя соединен с вторым входом ,вход и выход первдго и третий вход второго переключателя, второй выход второго переключателя подключены к которого подключен к выходу измери- общему минусовому полюсу источника тельного пр-еобразователя, а вторые постоянного тока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости движущихся малогабаритных ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности и упрощение процесса поверки устройства за счет обеспечения поверки всей измерительной схемы минимальным количеством простых технических средств, В результате поверки устройства посредством переключателей 5 и 12 и эталонной катушки 21 индуктивности - меры магнитного потока - определяется рабо- тоспособность измерительного преоб- разователя 3, измерительного канала 4, источника I постоянного тока и намагничивающей катушки 2 поверяемого устройства. Результаты поверки поз- е воляют с высокой достоверностью судить о работоспособности устройства в целом при его работе в производственных условиях. 2 ил.

Фиг. г