Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/80 G01N27/90 

ю

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к контролю твердости движущихся ферромагнитных изделий. Целью изобретения является повышение достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей за счет частичного перемагни- чивания изделий с учетом их свойств. Устройство снабжено размагничивающей катушкой (РК) , расположенной на пути движения контролируемых изделий между намагничивающей системой и из- , мерительным преобразователем, источником постоянного тока, подключенным к РК, третьим ключом, включенным меж- ЛУ вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора, четвертым компаратором (К), подключенным к ИП, пятым и шестым К, подключенными к выходу интегратора, RS-триггером, установочные входы которого подключены к выходам второго и пятого К, а выход - к знаковому входу цифрового К. Кроме того, устройство снабжено двумя логическими элементами (ЛЭ) И, четырьмя ЛЭ ИЛИ, ЛЭ ИЛИ-НЕ, инвертором и одновибратором. Снабжение устройства блоками и со- ответствующее их включение обеспечивает частичное размагничивание или пе- ремагничивание контролируемых изделий (в зависимости от их свойств) и измерение величины и знака остаточного магнитного потока в них. Тем самым обеспечивается повышение достоверности контроля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей. 2 ил. (Л

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий, в частности к области контроля твердости движущихся ферромагнитных изделий, и является уосвершенствованием устройства по авт. св №4580238.

Известно устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий, содержащее намаг- ничивающую систему, измерительный преобразователь, первый ключ, первый компаратор, интегратор, второй компаратор, третий компаратор, первый логический элемент И, первый логический элемент ИЛИ, второй ключ, источник опорного напряжения, первый инвертор, второй логический элемент ИЛИ, генератор импульсов постоянной часто- ты, второй логический элемент И, счетчик, первый формирователь короткого импульса, второй инвертор, второй формирователь короткого импульса, цифровой компаратор, блок регистрации, направляющий желоб. Инвертор, первый логический элемент И, первый логический элемент ИЛИ, второй логический элемент И, счетчик,, цифровой компаратоо и блок регистрации соединены последовательно. Измерительный преобразователь, первый ключ, интегратор и второй компаратор соединены последовательно и подключены к вто- ,рому входу первого логического элемента И, третий компаратор включен между выходом интегратора и вторым входом первого логического элемента ИЛИ, первый компаратор включен между выходом измерительного преобразователя и вторым (управляющим) входом первого ключа, второй логический элемент ИЛИ своими входами подключен к выходам первого и второго компараторов, а выходом - к третьему (управляющему) входу интегратора, к выходу второго компаратора подключены также первый формирователь короткого импульса, выход которого подключен к установочному входу счетчика, второй инвертор, выход которого подклю- чен к входу второго формирователя короткого импульса, выход которого подключен ко второму (управляющему) входу цифрового компаратора, источник опорного напряжения подключен к второму входу интегратора через второй ключ, управляющий вход которого подключен к выходу первого логического элемента ИЛИ, ге-нератор постоянной частоты подключен к второму входу второго элемента И.

Намагничивающая система представляет собой, например, намагничивающую катушку, охватывающую направляющий желоб и включенную в цепь источника постоянного тока. Измерительный преобразователь представляет собой, например, круглую индукционную катуии

0

5

0

5

0

5

0

5

ку, охватывающую направляющий желоб и расположенную за намагничивающей системой по ходу движения контролируемых изделий. Напряжения прямого и обратного срабатывания первого компаратора практически равны и равны напряжению общей шины устройства. Напряжение прямого срабатывания второго компаратора установлено равным и. Величина этого напряжения определяет помехозащищенность устройства и нижнюю границу диапазона измерения вольт-секундных площадей однополярных импульсов информационного сигнала. Напряжение обратного срабатывания второго компаратора установлено равным напряжению общей шины устройства, напряжение прямого срабатывания третьего компаратора устанавливается равным Usj. Величина напряжения U3 выбирается из условия U., но меньше напряжения насыщения интегратора. Напряжение обратного срабатывания третьего компаратора установлено равным U. Величина напряжения U2 выбирается из условия .

Недостатком известного устройства является низкая достоверность контроля изделий из среднеуглеродистых сла0 болегированных сталей. Механические свойства (твердость) таких изделий, как правило, однозначно определяются качеством термообработки (температурой отпуска). Магнитный же параметр

5 (величина остаточного магнитного потока в изделии после намагничивания до состояния, близкого к магнитному насыщению), измеряемый известным устройством, обычно для изделий из этих материалов не имеет однозначной зависимости с температурой отпуска во всем диапазоне ее возможного изменения, поэтому контроль изделий из этих материалов не может быть с высокой достоверностью осуществлен известным устройством. Между тем для широкого класса материалов (среднеугле- родистые слаиолегированные стали и др.) однозначная зависимость между механическими свойствами и величиной остаточной индукции изделий наблюдается лишь после их частичного размагничивания или перемагничивания магнитным полем заданной величины.

Реализовать возможность частичного размагничивания или перемагничивания контролируемых изделий магнитным полем заданной величины после намагничивания до состояния, близкого к магнитному насыщению, и измерения величины и направления остаточного магнитного потока в изделиях по- сле такого режима намагничивания известное устройство, не позволяет.

Цель изобретения - повышение- до- стовернрсти при контроле изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей счет частичного перемагни- чивания изделий с учетом их свойств.

Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено последовательно соединенными размагничивающей катушкой, расположенной между намагничивающей системой и измерительным преобразователем, и источником посто янного тока, последовательно соединенными одновибратором, подключенным к выходу второго формирователя короткого импульса, и третьим логическим элементом И, выход которого подключе к первому ключу и второму логическому элементу ИЛИ, последовательно соединенными четвертым компаратором, подключенным к измерительному преобразователю, третьим инвертором, четвертым логическим элементом И и логическим элементом ИЛИ-НЕ, второй вхо которого подключен к первому логическому элементу И, а выход соединен с вторым входом третьего логического элемента И, третьим логическим элементом ИЛИ , включенным между выходами первого и четвертого компараторов и третьим входом третьего логического элемента И, пятым компаратором, включенным между выходом интегратора и вторым входом четвертого логического элемента И, четвертым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами второго и пятого компараторов и входами второго логического элемента ИЛИ, первого формирователя короткого импульса и второго инвертора, последовательно соединенными шестым компаратором, подключенным к выходу интегратора, пятым логическим элементом ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, и третьим ключом, включенным между вторым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора, шестым логическим элементом ИЛИ включенным между выходами пятого и первого логических элементов ИЛИ и вторым входом второго логического элемента И, и RS-триггером, включенным между выходами второго и пятого

0

5

0

5

компараторов и знаковым входом цифрового компаратора.

Снабжение устройства источником опорного тока и размагничивающей катушкой, соединенных между собой и расположенных на пути движения контролируемых изделий между намагничивающей катушкой и измерительным преобразователем, обеспечивает частичное размагничивание или перемагничива- ние (в зависимости от свойств изделий и величины размагничивающего поля) контролируемых изделий. Снабжение устройства остальными дополнительными блоками и соответствующее их включение обеспечивает измерение величины и знака остаточного магнитного потока в контролируемых изделиях, причем, как и в известном устройстве, результат измерения поступает на блок регистрации (и исполнительный механизм) когда контролируемое изделие еще находится в измерительном преобразователе. Тем самым обеспечивается повышение достоверности контроля изделий из среднеуглеродистых слаболегированных сталей, у которых однозначная зависимость величины остаточного Mai- нитного потока в изделиях с их твер- О 1достью наблюдается лишь после частичного размагничивания (перемагничи- вания) постоянным полем после намагничивания изделий до состояния, близкого к магнитному насыщению. 5 На Фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы Јэпюра Ј(t) соответствует временной диаграмме напряжений на выходе n-го блока 0 в процессе работы устроистваЗУстройство содержит намагничивающую систему 1, измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, первый компаратор k, интегратор 5, второй 5 6 и третий 7 компараторы, первый логический элемент И 8, первый логический элемент ИЛИ 9, второй ключ 10, источник 11 опорного напряжения, первый инвертор 12, второй логический 0 элемент ИЛИ 13, генератор k импульсов постоянной частоты, второй логический элемент И 15, счетчик 16, первый формирователь 17 короткого импульса, второй инвертор 18, второй 5 формирователь 19 короткого импульса, цифровой компаратор 20, блок 21 регистрации. Позициями 22 и 23 обозначены контролируемые изделия,2А - направляющий желоб

71

Устройство содержит также размагничивающую катушку 25, источник 26 постоянного тока, третий ключ 27, четвертый компаратор 28, пятый компаратор 29, шестой компаратор 30, RS триггер 31, третий 32 и четвертый 33 логические элементы И, третий 3, четвертый 35, пятый 36 и шестой 37 логические элементы ИЛИ, логический элемент ИЛИ-НЕ 3В, третий инвертор 39 и одновибратор 40.

Размагничивающая втулка 25 расположена на пути движения контролируемых изделий 22 и 23 между намагничивающей системой 1 и измерительным преобразователем 2 и соединена с источником постоянного тока так, что создаваемое ею магнитное поле по оси направляющего желоба 2k направлено навстречу магнитному полю намагничивающей системы 1. Измерительный преобразователь 2, первый ключ 3, интегратор 5, второй компаратор 6, первый логический элемент И 8, первый логический элемент ИЛИ 9, шестой логический элемент ИЛИ 37, второй логический элемент И 15, счетчик 16, циЛ ровой компаратор 20 и блок 21 реги страции соединены последовательно. Первый компаратор , третий логический элемент ИЛИ 3, третий логический элемент И 32 по своему третьему входу соединены последовательно и включены между измерительным преобразователем 2 и вторым (управляющим) входом первого ключа 3. Первый инвертор 12 включен между выходом первого компаратора А и вторым входом первого логического элемента-И 8. Третий компаратор 7 включен между выходом интегратора 5 и вторым входом первого логического элемента ИЛИ 9. Четвертый компаратор 28, третий инвертор 39, четвертый логический элемент И 33, пятый логический элемент ИЛИ 36 соединены последовательно и включены между измерительным преобразователем и вторым входом шестого логического элемента ИЛИ 37. Второй вход третьего логического элемента ИЛИ 3 подключен к выходу четвертого компаратора 28. Входы пятого компаратора 29 и шестого компаратора 30 подключены к выходу интегратора 5, а выходы - соответственно к вторым входам четвертого логического элемента И 33 и пятого логического элемента ИЛИ 36. Источник 11 опорного напряжения выполнен двухполярным.

15

392738

Второй 10 и третий 27 ключи включены между разнополярными выходами источника 11 опорного напряжения и вторым входом интегратора 5. Вторые (управляющие) входы второго 10 и третьего 27 ключей подключены соответственно к выходам первого логического элемента ИЛИ 9 и пятого логическо.Q го элемента ИЛИ 36. Первые входы RS- триггера 31 и четвертого логического элемента ИЛИ 35 объединены и подключены к выходу второго компаратора 6, а их вторые входы объединены и подключены к выходу пятого компаратора 29. Выход четвертого логического элемента ИЛИ 35 подключен к второму входу второго логического элемента ИЛИ 13, первый вход которого под20 ключей к выходу третьего логического элемента И 32, а выход - к третьему (управляющему) входу интегратора 5. Первый-формирователь 17 короткого импульса включен между выходом чет25 вертого логического элемента ИЛИ 35 и установочным входом счетчика 16. Последовательно соединенные второй инвертор 18 и второй формирователь 49 короткого импульса включены между вы- ходом четвертого логического элемента ИЛИ 35 и вторым (управляющим) входом цифрового компаратора 20, к знаковому входу которого подключен выход RS-триггера 31. Генератбр 14 импульсов постоянной частоты подключен

35 к второму входу второго логического элемента И 15. Одно&мбоатой. 40 включен между выходом второго ф вмирова- теля 19 короткого импульса и входом третьего логического элемента

40 И 32. Входы логического элемента ИЛИ-НЕ 38 подключены соответственно к выходам первого логического элемент та И 8 и четвертого логического элемента И 33, а выход - к первому вхо45 ДУ третьего логического элемента И 32.

Напряжения прямого и обратного срабатывания пятого 29 и шестого 30 компараторов целесообразно устанав50 ливать равными по величине и противоположными по знаку напряжениям прямого и обратного срабатывания соответственно второго 6 и третьего 7 компараторов. Направление срабатывания

55 четвертого компаратора 20 необходимо установить противоположным направлению срабатывания первого компаратора 4.

Устройство работает следующим образом.

Намагничивающая система 1 создает на пути движения контролируемых изделий магнитное поле, двигаясь сквозь которое контролируемые изделия 22 и 23 намагничиваются до состояния, близкого к магнитному насыщению. Выйдя из зоны действия намагничивающего поля намагничивающей системы 1, контролируемые изделия движутся дальше в намагниченном состоянии и попадают под воздействие размагничивающего по- ляч создаваемого на пути их движения вдоль направляющего желоба 2k размагничивающей катушкой 25, по которой протекает постоянный ток от источника 26. Зеличина размагничивающего тока устанавливается, исходя из результатов предватж-тельно проведенных исследований, такой, чТобы- рбеспечить в зависимости от контролируемых свойств изделий их частичное размагничивание или перемагничивание в противоположном направлении. Выходя из зоны действия размагничивающего поля размагничивающей катушки 25, контролируемые изделия 22 и 23 движутся -дальше вдоль направляющего желоба 2k и воздействуют на измерительный преобразователь 2 Последний может представлять собой круглую индукционную катушку или более сложную систему катушек. В исходном состоянии напряжение на выходе измерительного преобразователя 2 равно нулю. Поэтому первый k и четвертый 28 компараторы находятся в исходном состоянии и на их выходах присутствует потенциал логический О, который через третий логический элемент ИЛИ 3k и третий логический элемент И 32 блокирует первый ключ 3.

С выхода третьего логического элемента И 32 потенциал логический О поступает также на первый вход второго логического элемента ИЛИ 13, на втором входе которого также присутствует потенциал логический О, с выхода четвертого логического элемента ИЛИ 35, на входы которого потенциал логический О поступает с выходов второго 6 и пятого 29 компараторов, которые находятся в исходном состоянии. Поэтому интегратор 5 заблокирован по своему третьему (управляющему) входу напряжением логического

с выхода второго логического элемента ИЛИ 13. Напряжение на выходе заблокированного интегратора 5 не изменяется со временем и равно нулю. Поэтому второй 6, третий

10

5

5

7, пятый 29 и шестой 30 компараторы находятся в исходном состоянии, т.е. на выходах присутствует потенциал - логический О. Второй 10 и третий 27 ключи закрыты. Одновибратор kQ находится в исходном состоянии и потенциал логическая 1 с его выхода поступает на второй вход третьего логического элемента И 32. Импульсы электромагнитных помех (не показаны). возникающие на выходе измерительного преобразователя 2, а зависимости от их полярности превышают пороги прямого срабатывания первого компаратора k или четвертого компаратора 28, переводя их (не одновременно, а поочередно) во включенное, а затем в выключенное состояние. Высокий уро- Q вень напряжения (логическая 1) с выхода первого k или четвертого 28 компаратора через третий логический элемент ИЛИ 3 и третий логический элемент И 32 поступает на второй (управляющий) вход первого ключа 3 и открывает его. Одновременно этот высокий уровень напряжения через вто- рой логический элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. Однополяр- ный импулье сигнала помехи начинает интегрироваться интегратором 5. Однако напряжение на интеграторе 5 не успевает достигнуть напряжения прямого срабатывания второго компаратора 6 (или пятого компаратора 29). По- 5 этому когда импульс сигнала помехи возвращает компаратор k (или четвертый компаратор 28) в исходное состояние, низкий уровень напряжения с выхода этого компаратора закрывает 0 первый ключ 3 и блокирует интегратор 5,т.е. возвращает его в исходное состояние. Так как ни один из компараторов 6, 7, 29 и 30, подключенных к выходу интегратора 5, не срабатывает, 5 запуска счетчика 16 и цифрового компаратора 20 не происходит.

Таким образом, устройство обеспечивает помехозащищенность от импульсных электромагнитных помех. Контро- 0 лируемые изделия 22 и 23, двигаясь вдоль направляющего желоба 2k, вступают во взаимодействие с измерительным преобразователем 2 и индуцируют на .его выходе ЭДС 62(t) (фиг. 2). В зависимости от направления остаточной намагниченности в изделии полярность первой полуволны двухполярного импульса индуцированной ЭДС может быть положительной (интервал времени t ,

0

5

11

tj) или отрицательной (интервал времени (Ч ts , t)

Рассмотрим работу устройства в случае, когда первая полуволна индуцированной ЭДС положительна с Условно будем считать, что этот случай соответствует движению сквозь измерительный преобразователь изделия, направление остаточной намагниченности в котором соответствует первоначальному т.е. направлению магнитного поля в намагничивающей системе 1. Воздействие размагничивающего поля размагничивающей катушки 25 лишь уменьшает величину остаточной намагниченности, но не изменяет ее направления. В момент времени t (фиг. 2), когда ЭДС Јu(t) превышает порог срабатывания первого компаратора А, этот компара - тор Д срабатывает, переходит во включенное состояние и высоким уровнем потенциала со своего выхода через третий логический элемент ИЛИ 3 и третий логический элемент И 32 открывает первый ключ 3 и через второй логический элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. ЭДС 62(t) поступает на первый вход интегратора 5 (на втором входе которого при этом присутствует нулевой потенциал с выходов закрытых второго 10 и третьего 27 ключей) и интегрируется на нем. Одновременно высокий потенциал с выхода первого компаратора k инвертируется первым инвертором 12 и блокирует первый логический элемент И 8.

Напряжение Јs(t) на выходе интегратора 5 изменяется по закону

). | | codt,

где К - постоянная интегрирования интегратора 5.

В момент времени t (фиг. 2) напряжение 6c(t) превышает (по абсолютной величине) порог - U( прямого срабатывания второго компаратора 6 и этот компаратор переходит во включенное состояние. Высокий потенциал - логическая 1 с выхода второго компаратора 6 устанавливает RS-триггер 31 в состояние, соответствующее знаку + измеряемого значения магнитного потока. Сигнал + с выхода RS-триг- гера 31 поступает на знаковый вход цифрового компаратора 20. Сигнал логическая 1 с выхода второго компаратора 6 через четвертый логический

1739273

12

элемент ИЛИ 35 поступает на второй вход второго логического элемента ИЛИ 13, а также на первый вход первого логического элемента И 8, который в этот момент времени уже блокирован по своему второму входу низким уровнем напряжения с выхода первого инвертора 12. По перепаду напряжения логический О - логическая 1 на выходе второго компаратора 6 в момент времени tg, который поступает через четвертый логический элемент ИЛИ 35 на вход первого формирователя 17 короткого импульса, этот формирователь 17 формирует импульс Сброс (фиг. 2), который устанавливает счетчик 16 в исходное состояние. Интегратор 5 продолжает интегрировать на- пряжение Ј2(t) и в момент времени t напряжение Јg-(t) на его выходе превышает (по абсолютной величине) напряжение - U3 прямого срабатывания третьего компаратора 7.

5

В момент времени t третий компаратор 7 срабатывает , и на его выходе устанавливается высокий уровень напряжения, который через первый логический элемент ИЛИ 9 открывает второй ключ 10 и также через шестой

логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15 (импульсы от генератора И импульсов постоянной частоты начинают поступать в счетчик 16). Напряжение -Uon с первого выхода источника 11 опорного напряжения через открытый второй ключ 10 поступает на второй вход интегратора 5 и начинает интегрироваться на нем одновременно с напряжением 6a(t) Величина напряжения -иопна выходе источника 11 опорного напряжения устанавливается заведомо большей возможной амплитуды ЭДС Ј а его полярность устанавливается

противоположной полярности однопо- лярного импульса ЭДС ffjAt), пропускаемого через первый ключ 3 на интегратор 5 в течение интервала времени pt(, to . Поэтому напряжение ЈgXt)

на интеграторе 5 начинает уменьшаться и в момент времени t становится меньше (по абсолютной величине) напряжения -U обратного срабатывания третьего компаратора 7. В момент времени tq. третий компаратор 7 возвращается в исходное состояние, блокирует второй логический элемент И 15 и закрывает второй ключ ТО. Импульсы от генератора И импульсов постоян13

ной частоты перестают поступать в счетчик 16. Интегратор 5 продолжает интегрировать лишь ЭДС 6(t) до тех пор, пока напряжение Јg-(t) на его выходе снова (в момент времени t5 на фиг. 2) не превысит (по абсолютной величине) порог прямого срабатывания третьего компаратора 7.

Процесс прямого и обратного сра- батывани третьего компаратора 7 может повторяться при работе устройства неограниченное число раз, в данном случае три раза - в течение интервалов времени „ , ft5-, t6, It 7, to 1 (фиг. 2). В течение этих интервалов времени на интеграторе 5 наряду с интегрированием ЭДС Ј(t) происходит интегрирование напряжения - Uon а в счетчик 16 поступают импульсы постоянной частоты f от генератора 1. В момент времени t ЭДС Ј2(t) ет знак и вызывает обратное срабатывание первого компаратора f. Низкий уровень напряжения (логический О) с выхода компаратора k инвертируется первым инвертором 12 и разблокирует первый логический элемент И 8, высокий потенциал с выхода которого инвертируется логическим элементом ИЛИ- НЕ 38 и блокирует третий логический элемент И 32, закрывая тем самым ключ 3. Несмотря на то, что в момент времени tg происходит также и прямое срабатывание четвертого компаратора 28 (фиг. 2), высокий потенциал с его выхода, проходя через третий логический элемент ИЛИ 3, попадает на заблокированный третий логический элемент И 32 и не может открыть первый ключ 3, который остается в закрытом состоянии. Высокий потенциал с выхода первого логического элемента И 8 в момент времени t9 через первый логический элемент ИЛИ 9 открывает второй ключ 10 и также через шестой логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15« Интегратор 5 поддерживается в это время во-включенном состоянии высоким уровнем напряжения с выхода второго компаратора 6 через четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логичекий элемент ИЛИ 13.

Напряжение -U0nc первого выхода источника 11 опорного напряжения че- рез открытый второй ключ 10 поступает на второй вход интегратора 5 и интегрируется на нем, а импульсы посто

j739273

я иной

14

10

15

20

25

частоты f от генератора 1 через разблокированный второй логический элемент И 15 поступают в счетчик 16. Напряжение на выходе интегратора 5 уменьшается (по абсолютной величине) . В том случае, когда момент времени te приходится на один из интервалов времени, когда второй ключ 10 открыт, а второй логический элемент И 15 разблокирован высоким уровнем напряжения с выхода третьего компаратора 7, такой режим работы устройства сохраняется и после возвращения третьего компаратора 7 в исходное состояние и продолжается до тех пор, пока в исходное состояние не установится второй компаратор 6 (т.е. пока напряжение на выходе интегратора 5 не будет равным нулю - момент времени на фиг. 2). При этом низкий уровень напряжения с выхода второго компаратора 6 через первый логический элемент И 8 и первый логический элемент ИЛИ 9 закрывает второй ключ 10, а через шестой логический элемент ИЛИ 37 блокирует второй логический элемент И 15. I

Импульсы постоянной частоты f с

30 выхода генератора 1 прекращают поступать в счетчик 16. Низкий уровень напряжения с выхода второго компаратора 6 также через четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логи-г ческий элемент ИЛИ 13 блокируют интегратор 5. По перепаду напряжения логическая 1 - логический О на выходе четвертого логического элемента ИЛИ 35 в момент времени Цо (фиг 2)

40 проинвертированному вторым инвертором 18, второй формирователь 19 коротко- ,го импульса формирует импульс (фиг.2) по которому цифровой компаратор 20 сравнивает число N, записанное в счетчике 16, с предварительно установленными пределами годности контролируемых изделий по измеряемому параметру (с учетом знака + измеренного значения магнитного потока) и в зависимости от результатов сравнения подает соответствующую команду на блок 21 регистрации (и не показанный на функциональной схеме исполнительный механизм). Короткий импульс с выхода второго формирователя 19 короткого импульса в момент времени t;c поступает на вход одновибратора 40 и вызывает его срабатывание - на выходе одновибратора на заданное вре35

45

50

55

Пусть остаточная намагниченность в следующем изделии имеет противоположное направление по отношению к направлению намагничивающего поля з намагничивающей системе 1. Этот слу чай соответствует таким свойствам материала контролируемого изделия, при которых в размагничивающем поле размагничивающей катушки 25 происходит перемагничивание контролируемог изделия 23 в направлении, противоположном направлению поля в намагничивающей системе 1. В этом случае ЭДС измерительного преобразователя (фиг. 2) начинается с однополярного импульса (интервал С мз м$1Р по лярность которого -трицательна. В

момент времени t четвертый компаратор 28 переходит во включенное состояние и высоким уровнем потенциала со своего выхода через третий логический элемент ИЛИ $k и третий логический элемент И 32 открывает первый ключ 3 и через второй логический элемент ИЛИ 13 разблокирует интегратор 5. ЭДС 6z(t) поступает на первый вход интегратора 5 и интегрируется на нем. Одновременно высокий потенциал с выхода четвертого -компаратора 28 инвертируется третьим инвертором 39 и блокирует четвертый логический элемент И 33. Напряжение Јг(О на выходе интегратора изменяется (фиг. 2) по указанному закону.

16

0

0

273

В момент времени fc

5

jjt (фиг. 2) напряжение 65(t14.) превышает порог U( прямого срабатывания пятого компаратора 29 и этот компаратор переходит во включенное состояние. Высокий потенциал - логическая 1 с выхода пятого компаратора 29 устанавливает RS- триггер 31 в состояние, соответствующее знаку - измеряемого значения магнитного потока. Сигнал - с выхода RS-триггера 31 поступает на знаковый вход цифрового компаратора 20. Сигнал Логическая 1 с выхода пятого компаратора 29 через четвертый логический элемент ИЛИ 35 поступает на второй вход второго логического элемента ИЛИ 13, а также на первый вход четвертого логического элемента И 33, который в этот момент времени уже блокирован по своему второму входу низким уровнем напряжения с выхода третьего инвертора 39.

Г По перепаду напряжения логический О - логическая I на выходе пятого компаратора 29 в момент времени t,j«j., который поступает через четвертый логический элемент ИЛИ 35 на вход первого формирователя 17 короткого импульса, этот формирователь 17 фор- 0 мирует импульс Сброс (фиг. 2), ко- торый устанавливает счетчик 16 в исходное состояние. Интегратор 5 продолжает интегрировать напряжение Ег.) и в момент времени L 5 напряжение 5 Ј$(& на его выходе превышает напряжение U из прямого срабатывания шестого компаратора 30. В момент времени шестой компаратор 30 срабатывает, и на его выходе устанавлива- 0 ется высокий уровень напряжения, который через пятый логический элемент ИЛИ 36 открывает третий ключ 27 и также через шестой логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логичес- 5 кий элемент И 15 (импульсы от генератора 1 импульсов постоянной частоты начинают поступать в счетчик 16).

Напряжение U00 с второго выхода 0 сточника 11 опорного напряжения через открытый третий ключ 27 поступает на второй вход интегратора 5 и начинает интегрироваться на нем одновременно с напряжением 6z(t). Так 5 как полярность напряжения U OIJ уста- |новлена противоположной полярности однополярного импульса 3flCЈ2(t), пропускаемого через первый ключ 3 на интегратор 5 в течение интервала

07

времени t,3, t, , а величина Uor) заведомо больше возможной амплитуды ЭДС Ј2(t), то напряжение SgXt) на интеграторе 5 начинает уменьшаться и в момент времени t1g становится меньше напряжения U обратного срабатывания шестого компаратора 30. В момент времени t{gшестой компаратор 30 возвращается в исходное Состояние блокирует второй логический элемент И 15 и закрывает третий ключ 27. Импульсы от генератора I импульсов постоянной частоты перестают поступать в счетчик 16. Интегратор 5 продолжает интегрировать лишь ЭДС 62(t) до тех пор, пока напряжение Ј$(t) на его выходе снова (в момент времени tn , фиг. 2) не превысит порог срабатывания шестого компаратора 30.

Процесс прямого и обратного срабатывания шестого компаратора 30 может повторяться при работе устройства неограниченное число раз, например два раза - в течение интервалов времени t,5, ti&, ft17, t1gj (фиг. 2)„ В течение этих интервалов времени на интеграторе 5 наряду с интегрированием ЭДС .(О происходит интегрирование напряжения Uon, а в счетчик 16 поступают импульсы постоянной частоть1 f от генератора И. В момент времени ЭДС Јz(t) меняет знак и вызывает оЬратное срабатывани четвертого компаратора 28. Низкий уровень напряжения (логический О) с выхода четвертого компаратора 28 инвертируется третьим инвертором 39 и разблокирует четвертый логический элемент И 33, высокий потенциал с выхода которого инвертируется логическим элементом ИЛИ-НЕ 38 и блокирует третий логический элемент И 32, закрывая тем самым первый ключ 3. Несмотря на то, что в момент времени t (д происходит также и прямое срабатывание первого компаратора 4 (фиг.2 высокий потенциал с его выхода, проходя через третий логический элемент ИЛИ 3, попадает на заблокированный четвертый логический элемент И 32 и не может открыть первый ключ 3, который остается в закрытом состоянии,

Высокий потенциал с выхода четвертого логического элемента И 33 в момент времени t через пятый логический элемент ИЛИ 36 открывает третий ключ 27 и также через шестой логический элемент ИЛИ 37 разблокирует второй логический элемент И 15. Ин1

,

е) 739273

18

to

тегратор 5 поддерживается в это время во вклю (енном состоянии высоким уровнем напряжения с выхода пятого компаратора 29 черев четвертый логический элемент ИЛИ 35 и второй логический элемент ИЛИ 13. Напряжение UflfT с второго выхода источника 11 опорного напряжения через открытый третий ключ 27 поступает на второй вход интегратора 5 и интегрируется на нем, а импульсы постоянной частоты f от генератора И через разблокированный второй логический элемент И 15 поступают в счетчик 16. Напряжение на выходе интегратора 5 уменьшается до тех пор, пока оно не будет равным нулю - момент времени t. (фиг. 2). При этом пятый компаратор 29 устанавливается в исходное состояние, и низкий уровень напряжения с его выхода через четвертый логический элемент И 33 и пятый логический элемент ИЛИ 36 закрывает третий ключ 27, а через шестой логический элемент ИЛИ 37 блокирует второй логический элемент И 15. Импульсы постоянной частоты с выхода генератора 1Л прекращают поступать в счетчик 16. Низкий уровень напря- жения с выхода пятого компаратора 29 также через логический элемент ИЛИ 35 и второй логический элемент ИЛИ 13 блокирует интегратор 5. По перепаду напряжения логическая 1 - логический О на выходе четвертого логичес- 35 кого элемента ИЛИ 35 в момент време15

20

25

30

ни

t20 (фиг. 2), проинвертированного вторым инвертором 1о, второй формирователь 19 короткого импульса формирует импульс (фиг. 2), по которому

цифровой компаратор 20 сравнивает и число N, записанное в счетчике 16, с предварительно установленными пределами годности контролируемых изделий по измеряемому параметру (с учетом

знака - измеренного значения магнитного потока) и в зависимости от результатов сравнения подает соответствующую команду на блок 21 регистрации.

Короткий импульс с выхода второго формирователя 19 импульса в момент времени поступает на вход одно- вибратора 40 и вызывает его срабатывание - на выходе одновибратора на

заданное время (интервал |Лго гг устанавливается потенциал логический О, который через третий логический элемент И 32 блокирует на это время первый ключ 3 и интегратор 5.

191

Поэтому устройство не осуществляет измерения второй полуволны (интервал ,t« t2il 3ДС 6«(t). Как и в случае измерения ЭДС от изделия с положительно направленной остаточной намагниченностью результат измерения записывается в счетчике 1б и осуществляется его сравнение с заданными порогами годности в компараторе 20 еще в то время, когда контролируемое изделие находится в измерительном преобразователе 2. В момент времени t tz (фиг. 2), когда одновибратор 40 возвращается в исходное состояние, устройство в целом устанавливается в исходное состояние и готово к контролю следующего изделия. Интервал времени срабатывания одновибратора kO устанавливается заведомо больше половины интервала времени взаимодействия контролируемого изделия с измерительным преобразователем и меньше половины интервала времени между двумя контролируемыми изделиями.

Таким образм, предлагаемое устройство позволяет осуществить такой режим контроля изделий, когда они в процессе своего движения после намаг ничивания до состояния, близкого к магнитному насыщению, и перед измерением величины остаточного магнитно го потока подвергаются воздействию постоянного размагничивающего поля заданной величины, причем результат измерения остаточного магнитного потока в отличие от известного устройства характеризуется еще и знаком (направлением) этого магнитного пото ка в изделии. Это позволяет с высокой достоверностью вести контроль ме ханических свойств (качества термообработки) более широкой номенклатуры материалов контролируемых изделий в частности изделий из среднеуглеро- дистых слаболегированных сталей.

Формула изобретения

Устройство для электромагнитного контроля движущихся ферромагнитных изделий по авт„ св. № 1580238, о т- личающееся тем, что, с це3927320

лью повышения достоверности при контроле изделий из среднеуглеродистых f слаболегированных сталей, оно снабжено последовательно соединенными размагничивающей катушкой, расположенной между намагничивающей системой и измерительным преобразователем, и источником постоянного тока, последовательJQ но соединенными одновибратором, подключенным к выходу второго формирователя короткого импульса, и третьим логическим элементом И, выход которого подключен к первому ключу и втоj, рому логическому элементу ИЛИ, последовательно соединенными четвертым компаратором, подключенным к измерительному преобразователю,третьим инвертором, четвертым логическим эле20 ментом И и логическим элементом ИЛИ- НЕ, второй вход которого подключен к первому логическому элементу И, а выход соединен с вторым входом третьего логического элемента И, третьим

25 логическим элементом ИЛИ , включенным между выходами первого и четвертого компараторов и третьим входом третьего логического элемента.И, пятым компаратором, включенным между выходом интегратора и вторым входом четвертого логического элемента И, четвертым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами второго и пятого компараторов и входами второго логического элемента ИЛИ, первого

35 формирователя короткого импульса и второго инвертора, последовательно соединенными шестым компаратором,подключенным к выходу интегратора, пятым логическим элементом ИЛИ, второй 40 вход которого соединен с выходом четвертого логического элемента И, и третьим ключом, включенным между вто- рым выходом источника опорного напряжения и вторым входом интегратора,

45 шестым логическим элементом ИЛИ, включенным между выходами пятого и первого логических элементов ИЛИ и вторым зхоцом второго логического элемента И,и RS-триггером, включенным

50 между выходами второго и пятого компараторов и знаковым входом цифрового компаратора.

30