Устройство для контроля твердости ферромагнитных изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N27/80 

XI VI

Ю О 00 00

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества ферромагнитных изделий и может быть использовано для определения твердости, температуры отпуска и других физико-механических характе- ристик.

Известно устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий, содержащее источники постоянного и переменного токов, обмотки возбуждения постоянного подмагничивающего поля и переменного синусоидального магнитного поля, измерительные обмотки сигналов от эталонного и контролируемого изделий, избирательные усилители, выпрямители, блок вычитания, делитель, блоки памяти, управляемый блок вычитания, второй делитель, умножитель, регистратор и активное сопротивление.

Наиболее близким техническим реше- нием к предлагаемому является устройство для контроля твердости ферромагнитных материалов методом высших гармоник, содержащее генератор синусоидального сигнала возбуждения, трансформаторный датчик, подключенный к выходу генератора, узкополостные индикаторы гармонических составляющих сигнала датчика, подключенные к нему входами, и детектор отношения гармонических составляющих сигнала датчика, включенный между выходами узкополостных индикаторов и индикатором результата контроля.

Сигнал, снимаемый с датчика, подается на избирательные усилители, которые на- строены на выбранные гармоники частоты генератора.Сигнал с выхода избирательных усилителей детектируется детекторами и подается на вычитающие усилители, где из него вычитаются опорные напряжения, вы- рабатываемые блоками опорного напряжения. Затем сигналы с вычитающих усилителей подаются на блок деления, который выдает отношение сигналов, поступае- мыхс блоков, выходной сигнал поступает на регистрирующий прибор. В устройстве величина контролируемого параметра определяется по отношению

Ui-a

. Uj-bf

где Ui, Uj - значения амплитуд 1-й и j-й гармоник;

а и b - минимальные значения соответственно 1-й и j-й гармоник.

Однако температурная нестабильность селективных усилителей и дрейф частоты генератора не обеспечивают высокую точность измерений. Величина погрешности в

данном случае составляет + 7 - 10% от номинала.

В производственных условиях для контроля качества термообработки поковок, требуется более высокая точность измерений.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет подавления частоты возбуждения, обусловленной влиянием внесения в преобразователь изделия.

Поставленная цель достигается в устройстве контроля твердости ферромагнитных изделий, снабженном самонастраивающейся схемой релаксалации частоты возбуждения и содержащем источник синусоидального тока возбуждения, трансформаторный преобразователь, компенсационную катушку, управляемый делитель напряжения, дифференциальный усилитель, ключевой амплитудный детектор, пропорционально интегрирующий усилитель, формирователь импульсов, полосовой фильтр, первый и второй детекторы средних значений, детектор отношений и индикатор. При этом компенсационная катушка расположена за пределами датчика, соединенного с источником тока возбуждения, связана с обмоткой возбуждения трансформаторной связью и подключена к делителю напряжения и к первому детектору средних значений, выход делителя напряжений подключен к одному из входов дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с измерительной обмоткой трансформаторного датчика, а выход усилителя соединен с входом полосового фильтра, соединенного с вторым детектором средних значений и через последовательно соединенные амплитудный детектор, пропорционально-интегрирующий усилитель соединен с вторым входом делителя напряжения, вход формирователя импульсов соединен с измерительной обмоткой, а его выход подключен к ключевому амплитудному детектору, выходы детекторов средних значений подключены к входам детектора отношений, соединенного с индикатором.

На чертеже представлена блок-схема устройства для контроля твердости ферромагнитных изделий.

Устройство содержит источник 1 синусоидального тока возбуждения, трансформаторный преобразователь 2, управляемый делитель 3 напряжения, дифференциальный усилитель 4, ключевой амплитудный детектор 5, пропорционально-интегрирующий усилитель 6, формирователь 7 импульсов, полосовой фильтр 8,первый 9 и второй 10 детекторы средних значений, детектор 11 отношений и регистр 12.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемое на твердость изделие устанавливают в трансформаторный преобразователь 2 проходного типа. Обмотка возбуждения I преобразователя 2 подключена к источнику 1 синусоидального тока возбуждения. Данная обмотка создает внешнее поле в центре преобразователя, обеспечивающее максимальную чувстви- тельность и линейность при измерении твердости по величине третьей гармоники вторичной ЭДС.

ЭДС, обусловленная нелинейными магнитными свойствами изделия и как следствие структурой сплава, индуцируется в измерительной обмотке II. Катушка III - компенсационная находится вне преобразователя 2 и связана с обмоткой I трансформаторной связью. Сигнал, снимаемый с данной обмотки, не зависит от изменения индукции в изделии и отражает только изменение поля возбуждения. Сигнал с компенсационной обмотки через делитель 3 поступает на вход усилителя 4, на второй вход которого подается сигнал с из- мерительной обмотки II. Цепь обратной связи усилителя 4. в которую последовательно включены ключевой амплитудный детектор 5, пропорционально-интегрирующий усилитель б и делитель 3,.обеспечивает подавле- ниечастоты возбуждения, которая является синфазной помехой по отношению к усилителю 4. и усиление гармонических составляющих, обусловленных влиянием внесенного в преобразователь изделия. Ключевой ампли- тудный детектор 5 работает под управлением импульсов, поступающих с формирователя 7 в моменты времени,соответствующие амплитудным значениям сигнала с измерительной обмотки. Сигнал с усилителя 4 поступает на вход полосового фильтра 8, который настраивается на контролируемую гармоническую составляющую и не требует значительной добротности.

Вход детектора 9 средних значений соединен с выходом полосового фильтра, а вход детектора 10 средних значений соединен с компенсационной обмоткой. Своими выходами детекторы средних значений подключены к входам детектора 11 отношений с выхода которого сигнал поступает нг регистр 12.

Формула изобретения Устройство для контроля твердости ферромагнитных изделий, содержащее источник синусоидального тока возбуждения, подключенный к его выходу трансформаторный преобразователь, последовательно соединенные полосовой фильтр, первый детектор средних значений, детектор отношения и регистр и второй детектор средних значений, выходом соединенный с вторым входом детектора отношения, отличающееся тем, что, с цельюповышения точности контроля, оно снабжено компенсационной катушкой, расположенной за пределами трансформаторного преобразователя и подключенной к обмотке возбуждения трансформаторного преобразователя, последовательно соединенными управляемым делителем напряжения, дифференциальным усилителем,ключевым амплитудным детектором и пропорционально-интегрирующим усилителем, выходом соединенным.с входом управляемого делителя напряжения, и формирователем импульсов, выходом соединенным с вторым входом ключевого амплитудного детектора, измерительная обмотка трансформаторного преобразователя подключена к входу формирователя импульсов и второму входу дифференциального усилителя, выход которого соединен с входом полосового фильтра, а компенсационная катушка подключена к второму входу управляемого делителя напряжения и входу второго детектора средних значений.

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества ферромагнитных изделий. Цель - повышение точности контроля за счет подавления частоты возбуждения, обусловленной влиянием внесения в преобразователь изделия. При введении изделия в вихретоковый преобразователь 2 ЭДС, обусловленная нелинейными магнитными свойствами изделия, индуцируется в измерительной обмотке II. Сигнал, снимаемый с катушки III - компенсационной, находится вне преобразователя 2, не зависит от изменения индукции в изделии и отражает только изменение поля возбуждения. Этот сигнал поступает через управляемый делитель 3 на дифференциальный усилитель 4, на второй вход которого поступает сигнал с измерительной обмотки. Цепь обратной связи усилителя 4, составленная ключевым амплитудным детектором 5, пропорционально-интегрирующим усилителем 6 и делителем 3, обеспечивает подавление частоты возбуждения, которая является синфазной помехой по отношению к усилителю. 1 ил. И