Преобразователь магнитных полей для дефектоскопического контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1993 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при дефектоскопическом контроле ферромагнитных материалов и изделий.

Известен магнитострикционный преобразователь перемещение- код, содержащий волновод из магнитострикционного материала.

постоянный магнит, связанный с объектом перемещения, опрашивающую обмотку, распределенную по всей длине волновода, выходную обмотку, преобразователь временного интервала в цифровой код, состоящий из счетчика и генератора импульсов.

Известен также твердотелый преобразователь магнитных полей, содержащий

блок намагничивания, магниточувствитель- ный узел, соединенные последовательно избирательный усилитель, амплитудный селектор, блок памяти, видеоконтрольный блок и блок разверток, выходы которого подключены к магниточувствительному узлу, блоку памяти и видеоконтрольному блоку. Магниточувствительный узел такого преобразователя выполнен в виде линейки одностержневых феррозондов, каждый из которых содержит намагничивающую и измерительную обмотку, конденсаторы, включенные параллельно выходу последовательно соединенных измерительных обмоток и ключей тока, число которых равно числу одностержневых феррозондов и подключенных к соответствующим намагничивающим обмоткам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является преобразователь перемещения в код, содержащий подвижный магнит, установленный вдоль образующей волновода, выполненный из немагнитной подложки, на которой установлены дискретные магнито- стрикционные элементы, распределенные вдоль образующей волновода, сигнальную обмотку и распределенную вдоль него обмотку опроса, соединенную с выходом генератора импульсов, блок селекции импульсов, на концах волновода установлены демпферы, выход генератора импульсов соединен с входом сброса счетчика, выход сигнальной обмотки подключен к усилителю.

Целью изобретения является повышение достоверности контроля,

Поставленная цель достигается тем, что в данный преобразователь магнитных полей, содержащий блок намагничивания, магниточувствительный узел, соединенные последовательно усилитель, амплитудный детектор и блок памяти, видеоконтрольный блок и блок управления, первый вход которого подключен к блоку памяти, второй вьи ход - к видеоконтрольному блоку, введен генератор импульсов и последовательно соединенные второй усилитель, второй амплитудный детектор, второй блок памяти, сумматор и видеоусилитель, магниточувствительный узел выполнен в виде двух парал- лельных волноводов из немагнитного материала с установленными на них вдоль образующих в шахматном порядке дискретными магнитострикционными элементами, охватывающих их обмоток опроса и сигнальных обмоток, двух демпферов, установленных на торцах волноводов, сигнальные обмотки с соответствующими магнитострикционными элементами расположены на одинаковом расстоянии от одного из демпферов и соединены соответственно со входами первого и второго усилителей, обмотки опроса соединены последовательно и подключены к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход первого блока памяти подключен ко второму входу

сумматора, четвертый выход блока управления соединен со вторым входом блока памяти, а усилители выполнены в виде усилителей-формирователей импульсов считывания.

5 На фиг.1 представлена функциональная схема преобразователя, на фиг,2 - диаграмма импульсов считывания.

Преобразователь включает в себя намагничивающее устройство 1 (электромаг0 нит), объект 2 контроля, параллельно размещенные волноводы 3, 4 из немагнитного материала в виде ленты или стержня. На концах волновода 3, 4 укреплены демпферы 5, 6. С волноводами 3, 4, электро5

магнитно связаны распределенные,

последовательно соединенные обмотки 6,7 опроса. У каждого волновода 3, 4 на одном конце вблизи демпфера 5 размещено по одной сигнальной обмотке 8,9. Концы обмоток

0 б, 7 подключены к генератору 10 импульсов, а концы обмоток 8, 9 - к входам соответствующих усилителей-формирователей 11, 12 импульсов считывания. Их входы подключены соответственно последовательно вклю5 ценным детекторам 13, 14, пропускающим положительные импульсы, блокам 15,16 памяти, выполненным на основе сдвиговых регистров, блоку 17 суммирования, видеоусилителю 18 и видеоконтрольнрму устрой0 ству 19 (телевизору без антенн, канала звука и высокочастотных узлов). Блок 20 управления соединен с вторыми входами генератора 10 импульсов, блоков 15, 16 памяти, видеоконтрольного устройства 19 и пред5 ставляет собой совокупность логических устройств, генераторов строчной и кадровой разверток, управляемых синхрогенерато- ром. С волноводами 3.4 механически жестко связаны дискретные мэгнитострикционные

0 элементы 21, которые размещены с определенным, постоянным шагом, причем элементы волновода 3 расположены в шахматном порядке по отношению к элементам волновода 4,кроме того по одному элементу 21 располо5 жено под обмотками 8, 9. Элементы 21. размещенные под обмотками 8, 9, находятся на одинаковом расстоянии от демпферов 5, т.е. не сдвинуты относительно друг друга.

Преобразователь работает следующим образом,

Намагничивающее устройство 1 создает в обмотке 2 контроля магнитное поле, в результате чего у его поверхности возникает магнитный рельеф, коррелирующий с внутренней структурой объекта 2 контроля. 5 В режиме считывания и преобразования в последовательно соединенные обмотки б, 7 от генератора 10 импульсов, управляемого блоком 20 управления, подается импульс, который возбуждает магнитное поле в об- 10 мотках б, 7. В силу прямого магнитострик- ционного эффекта под действием этого магнитного поля в элементах 21 будут формироваться импульсы, которые, благодаря жесткой механической связи элементов 21 15 с волноводами 3, 4 будут по ним распространяться. Чередование полярности полуволн в сигнальных обмотках 8, 9 в силу обратного магнитострикционного эффекта будет зависеть от того, изменяется ли ин- 20 дукция в элементе 21 от меньших значений к большим (когда на элемент 21 не действует внешнее магнитное поле) или наоборот (при влиянии внешнего магнитного поля, коррелирующего с внутренней структурой 25 объекта 2 контроля, когда элемент 21 имеет некоторое значение магнитной индукции, близкое к максимальной).

Так, например, в элементах, находящихся под действием только поля возбуж- 30 дения, последовательность полуволн сменяется от плюса к минусу, а в элементах, находящихся под действием внешнего поля и поля возбуждения, последовательность чередования полуволн будет меняться от 35 минуса к плюсу. Импульсы считывания, усиленные и нормализованные в усилителях-формирователях 11, 12 импульсов считывания имеют вид, представленный на фиг.2 (а, б). Высокочастотные сигналы, со- 40 стоящие из этих импульсов, поступают на вход амплитудных детекторов 13, 14, детектируются ими (путем отсечения импульсов отрицательной полярности, несущих информацию о расположении и ширине де- 45 фекта) и далее записываются в блоках 15,16 памяти. Волноводы перемещаются вдоль

поверхности обьекта контроля в направлении, перпендикулярном их длине с шагом, равным либо ширине одного волновода, либо выбранным произвольно. Причем перемещение осуществляется по мере записи всех данных в блоки 15, 16 памяти при одном цикле измерения (цикл измерения включает в себя один запуск генератора 10 импульсов и считывания всех импульсов, возникающих при этом в волноводах 3. 4). Затем по сигналу с блока 20 управления информация, накопленная в блоках 15, 16 памяти для набора полного кадра изображения, считывается с них, суммируется попарно в блоке 17 суммирования и выдается через видеоусилитель 18 на экран видеоконтрольного устройства 19 в виде яркостной картины. На фиг.2 (б) показан видеосигнал, получающийся на выходе блока 17 суммирования. Одновременно управляющее напряжение блока 20 управления перемещает электронный луч по экрану видеоконтрольного устройства 19, в результате на нем образуется изображение внутренней структуры обьекта 2 контроля. Блоки памяти 15, 16 организованы таким образом, что блок 17 суммирования по сигналу с блока 20 управления, после накопления полного видеокадра, выдаются синхронно данные с тех разрядов регистров, в которых зафиксированы результаты контроля одного и того же участка поверхности обьекта 2 контроля обоими волноводами 3, 4.

Использование двух параллельно расположенных волноводов обусловлено повы- шением точности и достоверности преобразователя, т.е. магнитные элементы 21 нанесены на волноводы 3, 4 дискретно, с некоторым шагом.

Если в данном преобразователе убрать намагничивающее устройство, а между волноводами разместить подвижный постоянный магнит, то получится преобразователь перемещения, на экране видеоконтрольного устройства которого можно наблюдать линейные перемещения обьекта, связанного с подвижным постоянным магнитом.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано при неразрушающем контроле ферромагнитных материалов и изделий. Цель изобретения - повышение достоверности контроля - достигается за счет того, что преобразователь магнитных полей, содержащий блок 1 намагничивания, магнито- чувствительный узел, соединенные последовательно усилитель 11, амплитудный детектор 13 и блок 15 памяти, видеоконтрольный блок 19 и блок 20 управления, первый выход которого подключен к блоку 15 памяти, второй выход- к видеоконтрольному блоку 19, снабжен генератором 10 импульсов, последовательно соединенным вторым усилителем 12, вторым амплитудным детектором 14, вторым блоком памяти 16, сумматором 17 и видеоусилителем 18, магниточувствительный узел выполнен в виде двух параллельных волноводов 3, 4 из немагнитного материала с установленными на них вдоль образующих в шахматном порядке дискретными магнитострикционны- ми элементами 21, охватывающих их обмоток 6, 7 опроса и сигнальных обмоток 8, 9, двух демпферов 5, установленных на торцах волноводов 3,4, сигнальные обмотки 8, 9 с соответствующими магнитострикци- онными элементами расположены на одинаковом расстоянии от одного из демпферов 5 и соединены соответственно со входами усилителей 11, 12, обмотки 6, 7 опроса соединены последовательно и подключены к выходу генератора 10, вход которого соединен с третьим выходом блока 20 управления, выход блока 15 памяти подключен к второму входу сумматора 17, четвертый выход блока 20 управления соединен с блоком 16 памяти, а усилители 11,12 выполнены в виде усилителей-формирователей. 2 ил. ел с VJ о ел СА) о о

Формула изобретения

Преобразователь магнитных полей для дефектоскопического контроля ферромагнитных изделий, содержащий блок намагничивания, магниточувствительный узел, соединенные последовательно усилитель,

амплитудный детектор и блок памяти, видеоконтрольный блок и блок управления, пер- вый выход которого подключен к блоку памяти, второй выход - к видеоконтрольному блоку, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, он снабжен генератором импульсов и последрвательно соединенными вторым усилителем, вторым амплитудным детектором, вторым блоком памяти, сумматором и видеоусилителем, магниточувствительный узел выполнен в виде двух параллельных волноводов из немагнитного материала с установ- ленными на них вдоль образующих в шахматном порядке дискретными магнито- стрикционными элементами, охватывающих их обмоток опроса и сигнальных обмоток, двух демпферов, установленных на торцах волноводов, сигнальные обмотки с соответствующими магнитострикционны

ми элементами расположены на одинаковом расстоянии от одного из демпферов и соединены соответственно с входами первого и второго усилителей, обмотки опроса соединены последовательно и подключены к выходу генератора импульсов, вход которого соединен с третьим выходом блока управления, выход первого блока памяти подключен к второму входу сумматора, четвертый выход блока управления соединен с вторым блоком памяти, а усилители выполнены в виде усилителей-формирователей импульсов считывания.

Фиг.1

Фив. 2