Градиентометр для контроля качества приповерхностного слоя деталей Советский патент 1991 года по МПК G01R33/35 

Изобретение касается контроля приповерхностного слоя и выявления дефектов вида, например, прижоговых пятен, возникающих при жесткой шлифовке поверхностей стальных (ферромагнитных) деталей, по регистрации изменения магнитного поля в них.

Цель изобретения состоит в повышении чувствительности и оперативности контроля поверхностного слоя деталей, подвергающихся шлифовке, для выявления прижоговых пятен.

На чертеже приведена структурная схема градиентометра,

Градиентометр для контроля качества приповерхностного слоя деталей содержит датчик 1, подключенный к высокостабильному генератору 2 тока и к первичной обмотке согласующего трансформатора 3, вторичная обмотка которого через резонансный усилитель 4 подключена к первому входу фазового детектора 5, второй вход которого соединен с выходом генератора б опорной частоты,блок 7 сканирования, ино о

СА)

сл

00 v|

тегратор 8, делитель 9 частоты, усилитель 10 тока, блок 11 памяти и монитор 12.

Датчик 1 выполнен в виде пленки 13 из высокотемпературного сверхпроводника, подсоединенной к электрическим контак- там 14, расположенной на диэлектрической подложке 15 и помещенной в сосуд 16 Дью- арас жидким азотом, модулирующей обмотки 17, выполненной в виде витка, расположенного по периметру диэлектри- ческой подложки 15, обмотки связи 18, расположенной над пленкой 13 и подключенной к двум дифференциально соединенным измерительным катушкам 19.

Градиентометр для контроля качества приповерхностного слоя стальных деталей, например, для оыявления прижоговых пятен, работает следующим образом,

Исследуемая деталь первоначально намагничивается в поле постоянного магнита (на чертеже не показан).

Если при шлифовке (например, при жесткой) возникли прижоги в приповерхностном слое, то на границах прижоговых пятен возникает градиент магнитного поля из-за нарушения однородности структуры металла.

Измерительные катушки 19 датчика 1 сканируют по координатам X и Y детали с помощью блока 7 сканирования, представ- ляющего собой электромеханическую систему типа координатографа.

Электрический сигнал, наводимый в измерительных катушках 19 при перемещении в магнитном поле рассеяния детали, подается на обмотку 18 связи датчика 1, закрепленную в непосредственной близости от пленки 13 из высокотемпературного сверхпроводника (ВТСП), имеющего критическую температуру Тс 85 К. Обмотка связи 18 и пленка 13 из ВТСП помещаются в сосуд 16 Дьюара с жидким азотом для поддержания рабочей температуры около 77-80 К. Пленка из ВТСП запитывается постоянным током от генератора 2 высокоста- бильного тока, а переменный сигнал с пленки 13 через согласующий трансформатор 3 подается на резонансный усилитель 4 и после фазового детектирования в детекторе 5 поступает на интегратор 8, с выхода которого сигнал через усилитель 10 тока поступает на модулирующую обмотку 17. выполненную в виде витка провода, размещенного по периметру диэлектрической подложки 15, на которую нанесена пленка 13.

На модулирующую обмотку 17 также поступает сигнал от генератора 6 опорной частоты через делитель 9 частоты на два, т.е. с частой, равной f/2. Модулирующая обмотка 17 включена в цепь обратной связи магнитометра.

Ток, проходящий через пленку из ВТСП, из-за модуляции ее переменным магнитным полем имеет осциллирующий характер.

Настройка цепи обратной связи осуществляется по минимальному значению амплитуды осциллирующего сигнала - отклика с пленки 13 из ВТСП. В этом случае при запитывании модулирующей обмотки 17 переменным током с частотой f/2 от генератора 6 через делитель 9 частоты, на контактах 14 пленки 13 появляется переменное напряжение с частотой f, которое через согласующий трансформатор 3 и резонансный усилитель 4. настроенный на частоту f, поступает на первый вход фазового детектора 5, на второй вход которого поступает опорный сигнал с частотой f от генератора 6.

При точной настройке на минимум сигнала-отклика пленки 13. скважность детек- тируюемого сигнала равна двум, а при расстройке отличается от двух, что приводит к изменению величины сигнала на выходе интегратора 8 и к компенсации расстройки. Сигнал измеряемого магнитного поля вблизи поверхности контролируемой детали пропорционален току, отбираемому модулирующей обмотки 17 от интегратора 8. Этот сигнал через усилитель 10 тока подается на блок 11 памяти, в котором происходит накопление информации синхронно со сканированием измерительных катушек 19 дат- чика 1 вдоль поверхности детали. Сканирование и синхронизацию выполняет блок 7 для двумерного механического сканирования. Блок 11 памяти обеспечивает одновременно с набором информации ее вывод на монитор 12. в результате чего обеспечивается большая оперативность измерений. Пятна прижогов характеризуются аномалиями намагниченности по краю пятна, визуализируются в виде контурного изображения.

Таким образом, за счет высокой чувствительности пленки из сверхпроводника к изменению магнитного поля, передаваемого от измерительных катушек через обмотку связи к пленке, достигается высокая чувствительность-датчика и всего магнитометра в целом к слабым магнитным полям.

Экономическая эффективность от использования предложенного устройства обусловлена отмеченными его техническими преимуществами.

Формула изобретения

Градиентометр для контроля качества приповерхностного слоя деталей, содержащий датчик, подключенный к генератору тока и к первичной обмотке согласующего

трансформатора, вторичная обмотка которого через резонансный усилитель подключена к первому входу фазового детектора, второй вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, и блок скани- рования, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и оперативности контроля, в него введены делитель частоты и последовательно соединенные с фазовым детектором интег- ратор, усилитель тока, блок памяти и монитор, а датчик выполнен в виде пленки из высокотемпературного сверхпроводника, подсоединенной к электрическим контактам и расположенной на диэлектрической подложке, помещенной в сосуд Дыоара с

жидким азотом, модулирующей обмотки, выполненной в виде витка, расположенного по периметру диэлектрической подложки, обмотки связи, расположенной над пленкой из высокотемпературного сверхпроводника и подключенной к двум дифференциально соединенным измерительным катушкам, расположенным вне сосуда Дьюара, при этом электрические контакты пленки из высокотемпературного сверхпроводника под- ключены к генератору тока, выводы модулирующей обмотки соединены с первым выходом усилителя тока и через делитель частоты с выходом генератора опорной частоты, а второй вход блока памяти подключен к блоку сканирования.

Изобретение касается контроля приповерхностного слоя и выявления дефектов вида, например, прижоговых пятен, возникающих при жесткой шлифовке поверхностей стальных (ферромагнитных) деталей, по регистрации изменения магнитного поля в них. Цель изобретения - повышение чувствительности и оперативности контроля поверхностного слоя деталей, подвергающихся шлифовке, для выявления прижоговых пятен. Градиентометр содержит датчик 1, генератор 2 тока, согласующий трансформатор 3, резонансный усилитель 4, фазовый детектор 5, генератор 6 опорной частоты и блок 7 сканирования. Введение в известное устройство интегратора 8, делителя 9 частоты, усилителя 10 тока, блока 11 памяти и монитора 12 и выполнение датчика 1 в виде пленки 13 из высокотемпературного сверхпроводника с электрическими контактами 14, расположенной на диэлектрической подложке 15 и помещенной в сосуд 16 Дюара, модулирующей обмотки 17 и обмотки связи с измерительными катушками позволяет за счет высокой чувствительности пленки из сверхпроводника к изменению магнитного поля, передаваемого от измерительных катушек через обмотку связи к пленке, достичь высокой чувствительности датчика и всего градиентометра в целом к слабым магнитным полям. 1 ил.

Ю