Датчик магнитных полей рассеяния над дефектом объекта Советский патент 1991 года по МПК G01R33/35 

Изобретение относится к области контроля дефектов деталей из ферромагнитных материалов путем регистрации магнитных полей рассеяния.

Цель изобретения - повышение чувствительности и разрешающей способности устройства.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - выполнение измерительных катушек; на фиг. 3 - эпюры, поясняющие принцип действия датчик

Датчик содержит датчик 1, выполненный в виде последовательно соединенных измерительных катушек 2 и 3 (фиг.1), высокотемпературный сверхпроводящий квантовый интерференционный детектор (СКВИД) 4, блок 5 памяти, видеоконтрольный блок 6, блок 7 сканирования. Кроме того, показана исследуемая деталь 8.

В датчике 1 каждая измерительная катушка выполнена в виде плоской обмотки из

п витков с тремя контурами 9-11 (фиг. 2а). включенными последовательно: основного 9 и двух дополнительных 10 и 11, причем линии, проходящие через центры основного и двух дополнительных контуров, расположены под углом 90° одна относительно другой, а площадь основного контура равна сумме площадей дополнительных контуров. Такое выполнение измерительной катушки позволяет создать дифференциальный датчик, малочувствительный к внешним помехам.

Для расширения функциональных возможностей устройства, а именно с целью обеспечения возможности переключения пространственной характеристики измерения магнитного поля рассеяния в устройстве могут быть применены две измерительные катушки, соединенные последовательно и расположенные одна над другой таким образом, что основные контуры 9 и 12 совпадают.

а дополнительные контур,1Ы 10 и ( катушки 2 расположены симметрично относительно дополнительных 13 и 14 второй катушки 3 (фиг. 26). Последовательное включение двух измерительных обмоток и предлагаемое их взаимное расположение позволяет изме- рять магнитные поля с пространственной фильтрацией, матрица коэффициентов дифференцирующего фильтра первого порядка известного в теории обработки изображений как фильтр Собеля) приведена на фиг. 2в. При синфазном включении измерительных об оток измерение магнитного поля осуществляется с фильтрацией, соответствующей фильтру второго порядка (фильтр Лапласа), матрица коэффициентов которого приведена на фиг. 2г.

Датчик работает следующим образом.

Над границами прижоговых пятен намагниченной детали возникает градиент напряженности магнитного поля Нх (фиг. За). Прм сканировании датчика 1 (фиг, .осуществляемом по координатам X и Y по поверхности детали с помощью блока 7 сканирования, в измерительных катушках 2 и 3 датчика 1 наводятся сигналы при пересечении аномальных областей магнитного поля, обусловленных прижоговыми пятнами.

Эти сигналы поступают на вход СКВИД 4, который работает как высокочувствительный токовый детектор, благодаря эффекту сверхпроводимости в Джозефсоновских переходах детектора,

С выхода СКВИД 4 сигнал подается на блок 5 памяти для запоминания координат дефекта, при этом адрес запоминаемого элемента изображения задается блоком 7 сканирования, с помощью которого производится механическое перемещение датчика 1 вдоль поверхности исследуемой детали 8. Отображение информации производится на экране видеоконтрольного блока 6.

Каждая измерительная катушка (2 и 3) представляет собой дифференциальный базовый элемент, малочувствительный к внешним помехам. Две измерительные катушки, наложенные одна на другую и совмещенные (фиг. 26), образуют многофункциональный дифференциальный элемент. Изменение пространственной характеристики такого элемента достигается изменением полярности последовательного соединения измерительных катушек.

При последовательном противофазном включении двух базовых элементов сигналы

от основных контуров взаимно компенсируются, а сигналы от дополнительных контуров образуют матрицу (фиг. 2в) и представляющую собой пространственный фильтр первого порядка (фильтр Собеля).

При синфазном включении сигналы от основных контуров складываются и вместе с сигналами от дополнительных контуров образуют матрицу, соответствующую фильтру второго порядка (фильтр Лапласа, фиг. 2г).

В процессе сканирования вдоль исследуемой детали при пересечении границы изменения напряженности магнитного поля Н (фиг. За,г) отклик с дифференциального датчика имеет вид фиг. Зб,д (в случае противофазного включения) и фиг. Зв,е (при синфазном включении).

Формула изобретения Датчик магнитных полей рассеяния над

дефектом объекта, содержащий последовательно соединенные измерительные катушки, расположенные одна над другой, отличающийся тем, что, с целью повышения чуствительности и разрешающей способности, каждая измерительная катушка выполнена в виде плоской обмотки из п витков с тремя контурами, включенными последовательно, основного и двух дополнительных контуров, расположены под углом 90° одна

относительно другой, а площадь основного контура равна сумме площадей дополнительных контуров, при этом основные контуры совпадают, а дополнительные контуры

одной катушки расположены симметрично относительно дополнительных контуров второй катушки.

Фиг.1

Изобретние относится к области контроля приповерхностного слоя и выявления аномалий в распределении магнитных полей рассеяния стальных деталей Цель изобретения заключается в повышении локальности, чувствительности и быстродействия контроля качества приповерхностного слоя деталей, например, для выявления прижого- вых пятен при жесткой шлифовке Дифференциальный датчик выполнен в виде измерительных катушек, изготовленных на немагнитной подложке по тонкопленочной технологии и подключенных к токовому детектору, выполненному «а базе СКВИД-дат- чика, причем каждая катушка выполнена в виде плоской обмотки из п витков с тремя контурами: основным и двумя дополнительными, угол между которыми 90°. 3 ил.

Их

а.

Протяженный ае.$ &ктТочечный дефект

Фиг. 3 Составитель О.Раевская

Редактор Н.Бобкова

Техред М.Моргентал

Заказ 3000ТиражПодписное

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

катушка 2

катушка J

(Риг. Z

«-

Корректор Т.Малец