Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N27/87 

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств металлов и сплавов, в частности может быть использовано для неразрушающего контроля механических свойств листового проката сталей в потоке производства.

Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния неоднородности свойств материала на результаты контроля.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего способ.

Устройство состоит из двух соосных, встречно включенных соленоидов 1 и 2, расположенных с двух сторон ферромагнитного материала 3 и подсоединенных к генератору 4 импульсов тока, управляющий вход которого соединен с первым выходом тактового генератора 5. В качестве магниточувствительных элементов использованы феррозонды-градиентометры 6 и 7, подсоединенные к задающему генератору 8 через делитель 9 частоты и усилитель 10 мощности и расположенные также с двух сторон ферромагнитного материала 3 на некотором

CS Ю С

VI

СО

ел

расстоянии от соленоидов 1 и 2 в направлении движения.

Выход каждого из феррозондов-градиентометров 6, 7 через соответствующие полосовые фильтры 11, 12, фазочувстви- тельные детекторы 13, 14, интегрирующие усилители 15, 16 подсоединен к первому выходу соответствующих компенсирующих катушек 17, 18, второй выход которых подсоединен к входу соответствующего пикового детектора 19, 20, первому входу соответствующего блока 21, 22 сравнения и через резисторы 23, 24 соответственно подсоединен к земляному проводу. Управляющие входы фазочувствительных детекторов 13 и 14 подсоединены к выходу задающего генератора 8. Выходы пиковых детекторов 19 и 20 подсоединены к вторым входам соответствующих блоков 21 и 22 сравнения, выходы которых подсоединены к блокировочным входам соответствующих источников 2В и 26 линейно возрастающего тока и соответствующим входам логического элемента 27 2И, который через блок 28 задержки подсоединен к управляющему входу блока 29 памяти. Установочные входы источников 25 и 26 линейно возрастающего тока через формирователь 30 импульсов и установочные входы пиковых детекторов 19 и 20 подсоединены к второму выходу тактового генератора 5, а их выходы через соответствующие дополнительные катушки 31 и 32, резисторы 33 и 34 подсоединены к земляному проводу. Выводы дополнительных катушек 31 и 32, соединенные с резисторами 33 и 34, соединены с соответствующими входами блока 35 усреднения, выход которого через блок 29 памяти подсоединен к индикатору 36. Компенсирующие катушки 17 и 18 и дополнительные катушки 31 и 32 расположены соосно с соответствующими феррозондами-градиентометрами 6 и 7.

Устройство работает следующим образом,

Тактовый генератор 5 с заданной частотой запускает генератор 4 импульсов тока, формирующий периодически следующие импульсы тока, которые, проходя через соленоиды 1 и 2, локально с двух сторон намагничивают движущийся ферромагнитный материал 3. Одновременно тактовый генератор 5 устанавливает пиковые детекторы 19 и 20 в исходное состояние, а формирователь 30 импульсов формирует сигнал, устанавливающий источники 25 и 26 линейно изменяющегося тока в исходное состояние и удерживает их в этом состоянии в течение времени, необходимого, чтобы намагниченный участок 37 прошел путь от соленоидов 1 и 2 до феррозондов-градиентометров 6 и

7 и вышел из зоны их чувствительности. Возбуждение феррозондов-градиентометров 6 и 7 осуществляется от задающего генератора 8 после деления частоты

генерируемых им сигналов пополам делителем 9 частоты и усиления их усилителем 10. Фазочувствительные детекторы 13 и 14 управляются импульсами удвоенной частоты по сравнению с частотой возбуждения

0 феррозондов. Намагниченный участок 37 ферромагнитного материала, проходя мимо феррозондов-градиентометров 6 и 7, наводит в них сигналы, вторые гармоники которых пропорциональны величине градиентов

5 нормальных составляющих напряженности поля намагниченного участка 37 с двух сторон ферромагнитного материала 3. Вторые гармоники сигналов с феррозондов-градиентометров 6 и 7 выделяются полосовыми

0 фильтрами 11 и 12, детектируются фазочув- ствительными детекторами 13 и 14 и через интегрирующие усилители 15 и 16 подаются на компенсирующие катушки 17 и 18 соответственно, образуя цепь отрицательной

5 обратной связи, вследствие которой через компенсирующие катушки 17 и 18 устанавливается ток, создающий магнитное поле, компенсирующее поле от намагниченного участка 37 в каждый.момент времени, при

0 этом на феррозонды-градиентометры 6 и 7 будет воздействовать суммарное поле от намагниченного участка 37 и компенсирующих катушек 17 и 18 соответственно. Это суммарное поле будет практически равно

5 нулю. Максимальные значения токов через компенсирующие катушки 17 и 18, соответствующие максимальным значениям градиентов создаваемых ими полей, запоминаются пиковыми детекторами 19 и

0 20.

После того, как намагничивающий участок 37 пройдет мимо феррозондов-градиентометров 6 и 7 и выйдет за зону их чувствительности (это время определяется

5 длительностью импульса формирователя 30 импульсов) источники 25 и 26 линейно воз растающего тока разблокируются и через дополнительные катушки 3t и 32 начнут протекать линейно возрастающие токи, со0 здающие магнитные поля той же полярности, что и поля от намагниченного участка 37. При этом компенсирующие катушки 17 и 18 создают в зоне расположения феррозондов-градиентометров 6 и 7 поля, равные по

5 величине и противоположные по знаку магнитным поля от дополнительных катушек 31 и 32. В момент равенства сигналов, поступающих на входы пиковых детекторов 19 и 20, запомненным ранее значениям, срабатывают блоки 21 и 22 сравнения и блокируют источники 25 и 26 линейно возрастающего тока (то есть фиксируют значения токов, протекающих через дополнительные катушки 31 и 32). При этом градиенты нормальных составляющих магнитных полей, создаваемых дополнительными катушками 31 и 32, будут равны градиентам нормальных составляющих с двух сторон намагниченного участка 37. Сигналы, пропорциональные величинам зафиксированных величин тока через дополнительные катушки 31 и 32 .усредняются блоком 35 усреднения (среднее арифметическое или среднее геометрическое),

Сигналы с блоков 21 и 22 сравнения через логический элемент 2И через блок задержки 28 со временем задержки, необходимым для усреднения сигналов блоком 35 усреднения, поступают на управляющий вход блока 29 памяти и переписывают информацию из блока 35 усреднения, которая регистрируется индикатором 36. С приходом следующего импульса с тактового генератора 5 процесс повторяется.

Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемое изобретение позволяет повысить точность контроля ферромагнитных материалов с сильно неоднородными свойствами вдоль рулона.

Формула изобретения

1. Способ электромагнитного контроля физико-механических параметров движущегося ферромагнитного материала, заключающийся в том, что материал локально намагничивают с двух сторон импульсными магнитными полями, формируют компенсирующие магнитные поля в каждой из рабочих зон с двух сторонматериала, запоминают их максимальные значения, создают изменяющиеся по величине дополни- тельные магнитные поля, полярность которых совпадает с полярностью основного намагничивающего поля соответствующего участка материала, фиксируют величины градиентов напряженности дополнительных полей и о физико-механических параметрах судят по их усредненным значениям, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения влияния неоднородности свойств материала на результаты контроля, в каждый последующий промежуток времени между прохождением намагниченных участков ферромагнитного материапа мимо рабочих создают изменяющиеся по величине дополнительные компенсирующие магнитные поля, и величину дополнительных магнитных полей фиксируют в момент равенства, величин дополнительных компенсирующих магнитных полей с заполненными ранее величинами компенсирующих магнитных полей.

2. Устройство для электромагнитного контроля физико-г- еханических параметров движущегося ферромагнитного материала, содержащее генератор импульсов тока, два

встречно включенных соленоида, расположенных с двух сторон контролируемого материала и соединенных с генератором импульсов тока, два магниточувствительных элемента, две системы для создания ком0 пенсирующих магнитных полей, два пиковых детектора, два блока сравнения, входы которых соединены соответственно со входом и выходом соответствующего пикового детектора, два источника линейно возраста5 ющего тока, первые входы которых соединены с выходами соответствующих блоков сравнения, блок усреднения и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения

0 влияния неоднородности свойств материала на результаты контроля, оно снабжено тактовым генератором, первый выход которого соединен с управляющим входом генератора импульсов тока, а второй - с

5 установочными входами пиковых детекторов и с входом формирователя импульсов, выход которого соединен с вторыми входами источников линейно возрастающего тока, двумя цепочками, включающими

0 последовательно соединенные резистор и дополнительную катушку каждая, соединенными с выходом соответствующих источников линейно возрастающего тока, точки соединения дополнительных катушек и ре5 зисторов соединены с соответствующими входами блока усреднения, последовательно соединенными блоком задержки и блоком памяти, второй вход которого соединен с выходом блока соеднения, а выход - с

0 входом индикатора, логическим элементом 2И, входы которого соответственно соединены с выходами блоков сравнения, а выход - с входом блока задержки, и последовательно соединенными задающим генератором,

5 делителем частоты и усилителем мощности, системы для создания компенсирующих магнитных полей представляют собой цепочки из последовательно соединенных феррозонда - градиентометра, полосового фильтра фазо0 чувствительного детектора, интегрирующего усилителя, компенсирующей катушки и резистора, выход усилителя мощности соединен с входами феррозонда-градиентометра, управляющие входы фазочувствительных детекто5 ров соединены с выходом задающего генератора, а вход каждого из пиковых детекторов подсоединен к точке соединения соответствующих компенсирующей катушки и резистора, второй конец каждого резистора соединен с землей.

Изобретение относится к исследованиям физических и химических свойств металлов и сплавов и может быть использовано для неразрушающего контроля механических свойств листового проката сталей в потоке производства. Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния неоднородности свойств материала на результаты контроля. Движущийся ферромагнитный материал намагничивают локально с двух сторон импульсными магнитными полями, создают в зонах расположения магниточувствительных элементов 6 и 7 магнитные поля, компенсирующие поля от намагниченного участка, запоминают максимальные значения компенсирующих полей для каждой зоны пиковыми детекторами 19 и 20, после прохождения намагниченного участка мимо магниточувствительных элементов 6 и 7 создают в зонах расположения магниточувствительных элементов компенсирующими катушками изменяющиеся по величине дополнительные магнитные поля той же полярности, что и поля от намагниченного участка, одновременно создают поля, которые компенсируют дополнительные поля и при равенстве компенсирующих полей запомненным ранее значениям, фиксируют дополнительные магнитные поля, а о физико-механических параметрах материала судят по усредненному значению градиентов напряженности дополнительных магнитных полей. 2 с.п. ф-лы, 1 ил. сл С