Способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов и устройство для его осуществления Советский патент 1992 года по МПК G01N27/80 

Изобретение относится к неразрушающему контролю изделий из ферромагнитных материалов и предназначено для использования при контроле термической, обработки и определение механических свойств ферромагнитных изделий в различных областях промышленности.

Известен сг особ определения механических свойств изделий из ферромагнитных

материалов, при котором изделие намагничивают серией импульсов аксиально симметричногомагнитногополявозрастающей, а затем убывающей амплитуды, и считывают градиент остаточного локального поля вдоль оси симметрии.

Устройство, реализующее такой способ содержит блок намагничивания, преобразователь, размещенный в нем магниточувст™ л

вительный элемент, блок измерения, схему сравнения и измеритель амплитуды импульсов,

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, при котором контролируемое изделие намагничивают серией импульсов возрастающей, а затем убывающей амплитуды, измеряют градиент поля остаточной намагниченности вдоль оси симметрии, дополнительно измеряют градиент остаточного локального поля вдоль оси симметрии на заданном расстоянии по оси симметрии и учитывают изменение градиента при определении механических свойств изделий.

Устройство, реализующее этот способ, содержит последовательно соединенные блок намагничивания, преобразователь, расположенные в нем два магкиточупстви- тельных элемента, выходы которых подключены ко входам первого и второго блоков из /зрений, выходы которых подключены ко входам блока коммутации, первый выход которого подключен к последовательно соединенным первому пиковому детектору, блоку возведения в квадрат, делитепю и индикатору, а второй выход блока коммутации подключен к последовательно соединен- , ным фильтруй второму пиковому детектору, выход которого подключен ко второму входу блока деления.

Недостатком указанных способа и устройства является малая зона отстройку от влияния зазора и недостаточная точность определения механических свойств ферромагнитных изделий,

Целью изобретения является повышение точности за счет отстройки от влияния зазора.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, заключающемся в том, что изделие намагничивают аксиально-симметричным магнитным полем, измеряют изменение градиента напряжения поля остаточной намагниченности, по которой судят о механических свойствах изделий, измерение изменения градиента напряженности поля остаточной намагниченности осуществляют компенсационным методом на двух фиксированных расстояниях от поверхности изделий и вычисляют градиент напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности изделия, которую используют при определении механических свойств изделий.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее блок

намагничивания, входом соединенный с ним соленоид с расположенными в нем на заданном расстоянии от его рабочего торца двумя магкиточуоствительными элементами, блок коммутации, блок измерения и по0 следовательно соединенные блок вычислений и индикатор, снабжено двумя цепями, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого ключа, вход которого соединен с выходом

5 бтокэ измерения, интегратора, второго ключа, эталонного источника магнитного поля и блока памяти, и блоком синхронизации, первый выход которого соединен с управляющими входами блока коммутации и клю0 чей, второй и третий выходы соединены через один из блоков памяти с соответствующими входами блока вычислений, а эталонные источники магнитного пол я установлены внутри соленоида соосно на

5 равном расстоянии от магниточувствигель- ных элементов, выходы которых соединены через блок коммутации с входом блока из- ,

На чертеже изображена структурная

0 схема устройства.

Способ включает следующую последовательность операций;

контролируемое изделие намагничивают аксиально-симметричным магнитным

0 попом,

изменяют градиенты напряженности поля остаточной намагниченности на двух расстояниях от поверхности контролируемого изделия вдоль оси симметрии,

0по РИМ вычисляют градиент напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности контролируемого изделия, по которому судят о механических свойствах изделия.

5Функционирование способа осуществляется на примере работы устройства.

Устройство содержит преобразователь

I,расположенные в нем магниточувстви- тельные элементы 2, 3 и эталонные источни0 ки 4, 5 магнитного поля, соленоид 6, блок 7 коммутации, блок 8 измерения, ключи 9, 10,

II,12, интеграторы 13, 14, блок 15 синхронизации, блоки 16, 17 памяти, блок 18 вычисления, индикатор 19 и блок 20

5 намагничивания.

Устройство для реализации способа работает следующим образом.

После включения питания и установки преобразователя на поверхность контролируемого изделия включается блок 20 намагничивзния. Контролируемое изделие намагничивается с помощью соленоида б, расположенного в преобразователе. На выходе магниточувствительных элементов 2 и 3 появляется выходной сигнал, который посту- пает на входы блока 7 коммутации. С выхода блока 7 коммутации сигналы поступают на вход блока 8 измерения и затем на входы ключей 9 и 11, Блок 15 синхронизации управляет работой блока 7 коммутации и клю- чей 9, 10, 11, 12 таким образом, что, когда с помощью блока 7 коммутации первый маг- ниточувствительный элемент 2 подключен к блоку 8 измерения, открыты ключи 9 и 10, а ключи 11, 12 закрыты, Таким образом, сиг- нал с блока 8 измерения поступает на соответствующий интегратор 13 или 14 и через ключ 10 или 12 на соответствующий эталонный источник 4 или 5 магнитного поля. Эталонный источник 4 или 5 магнитного поля создает градиент магнитного поля, равный по величине и противоположно направленный измеряемому градиенту напряженности поля остаточной намагниченности, С выхода эталонного источника 4 или 5 маг- нитного поля сигнал, равный градиенту на- пряженности поля . остаточной намагниченности, поступает на входы соответствующих блоков 16 памяти или 17, с выходов которых сигналы поступают на блок 18 вычисления и затем на индикатор 19,

Определение градиента напряженности поля непосредственно на поверхности контролируемого изделия позволяет устра- нить мешающее влияние колебаний зазора, вызванное, например, лакокрасочными и другими покрытиями, при определении механических свойств. Величина градиента напряженности поля остаточной намагни- ченности на поверхности изделия определяется следующим образом. Зависимость величины градиента нормальной составляющей напряженности магнитного поля от расстояния до поверхности можно с доста- точной точностью аппроксимировать выражением

„и - Нг° vHr TTkh

- градиент напряженности поля ос- таточной намагниченности на расстоянии от поверхности изделия;

vHrO - градиент напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности изделия;

k - коэффициент пропорциональности.

Величины градиентов уНГ1 и vHr2 напряженности полей остаточной намагниченности,действующих на

магниточувствительные элементы, расположенные на расстояниях hi и h2 (hi Ah), описываются соответственно следующими выражениями;

vHr1

1 + kh

отсюда найдем уНю

и уНг2-

1 +khi

и 1 + khi

7Н,о

1 +к(ТтТ-г 5ТГ)

VHrO -УНГ2 kh

7Hr1 пVHr2

приравняв правые части, найдем

уНю--дНм уНГ2 I Ah

vHri -VHr2

Определение градиента нормальной составляющей напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности контролируемого изделия по г-радиентэм напряженности поля остаточной намагниченности на двух расстояниях от поверхности контролируемого изделия позволяет существенно упростить изготовление идентичных преобразователей, так как расстояние между магниточувствителыными элементами можно взять достаточно большим (10-20 мм). Ошибка в установке расстояния между магниточувствительными элементами в 0,1 мм приведет к ошибке (1-0,5)% в определенииуНго.

Таким образом, введение в устройство четырех ключей, двух интеграторов, двух эталонных источников магнитного поля, блока синхронизации, двух блоков памяти, блока вычисления и их связи с известными блоками устройства приводит к достижению положительного эффекта.

Формула изобретения

1.Способ определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что изделие намагничивают аксиально-симметричным магнитным полем, измеряют изменение градиента напряженности поля остаточной намагниченности, по которой судят о механических свойствах изделий, отличающийся тем, что, с целью повышения точно.сти, измерение изменения градиента напряженности поля остаточной намагниченности осуществляют компенсационным методом на двух фиксированных расстояниях от поверхности изделия и вы-- числяют градиент напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности изделия, которую используют при определении механических свойств изделий.

2.Устройство для определения механических свойств изделий из ферромагнитных материалов, содержащее блок намагничивания, входом соединенный с ним соленоид

с расположенными в нем на заданном расстоянии от его рабочего торца двумя магни- точувствительными элементами, блок коммутации, блок измерения и последовательно соединенные блок вычислений и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено двумя.цепями, каждая из которых выполнена в виде последовательно соединенных первого ключа, вход которого соединен с выходом блока измерения, интегратора, второго ключа, эталонного источника маг0

нитного поля и блока памяти, и блоком синхронизации, первый выход которого соединен с управляющими входами блока коммутации и ключей, второй и третий выходы соединены через один из блоков памяти с соответствующими входами блока вычислений, а эталонные источники магнитного попя установлены внутри соленоида соосно на равном расстоянии от магниточувстви- тельных элементов, выходы которых соединены через блок коммутации с входом блока измерения.

изобретение относится к неразрушающему контролю изделий из ферромагнитных материалов и предназначено для использования при контроле термической обработки и определении механических свойств ферромагнитных изделий в различных областях промышленности. Целью изобретения является повышение точности за счет отстройки от влияния зазора. Измеряют градиенты напряженности поля остаточной намагниченности на двух различных расстояниях от поверхности контролируемого изделия, по ним определяют величину градиента напряженности поля остаточной намагниченности на поверхности контролируемого изделия и по нему судят о механических свойствах. Реализация обеспечивается с помощью преобразователя 1, расположенных в нем магниточувстви- тельн.ых элементов 2, 3 и эталонных источников 4, 5 магнитного поля, соленоида 6, блока 7 коммутации, блока 8 измерения, ключей 9, 10, 11, 12, интеграторов 13, 14, блока 15 синхронизации, блоков 16, 17, памяти, блока 18 вычисления, индикатора 19 и блока 20 намагничивания, 2 с.п. ф-лы, 1 ил.