Известны устройства для обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала, включающие в себе электромагнит, питаемый переменным током, и расположенную между его полюсами индикаторную катушку, соединенную с измерительным прибором. При одновременном перемещении электромагнита и индикаторной катушки вдоль поверхности исследуемого изделия (например, рельса) в индикаторной катушке индуктируется электрический ток, регистрируемый показаниями измерительного прибора, причем электрический ток индуктируется в индикаторной катушке как в случае перемещения устройства над местом изделия, где имеется дефект, так и в случае перемещения над местом без дефекта, с той только разницей, что величины индуктируемых токов в этих случаях будут отличны друг от друга, а следовательно, будут различны и показания измерительного прибора. Это обстоятельство делает устройство неудобным в эксплоатации. Настоящее изобретение имеет целью компенсацию электрического тока, возникающего в индикаторной катушке при
отсутствии дефекта в исследуемом изделии, электрическим током обратного направления таким образом, чтобы в результате сложения этих двух токов они взаимно друг друга уничтожали и в цепи измерительного прибора отсутствовал ток, вследствие чего стрелка его стояла бы на куле, в случае же нахождения устройства над местом изделия, где имеется дефект, ток, возникающий в индикаторной катушке, изменился бы по величине при неизменном токе компенсации, в результате чего при сложении этих токов в цепи измерительного прибора стал бы протекать ток, отклоняющий стрелку его от нулевого положения. В таком виде устройство более удобно при практическом его применении. Для осуществления этого положения в описываемом устройстве применен трансформатор, состоящий из двух поворотно укрепленных сердечников, снабженных обмотками, одна из которых включена последовательно в цепь питания электромагнита устройства, а вторая - последовательно в цепь индикаторной катущки. Путем изменения угла взаимного поворота сердечников можнодобиться компенсации переменного напряжения, возникающего в индикаторной катушке, вследствие чего в цепи измерительного прибора будет отсутствовать ток. Для возможности использования одного и того же измерительного прибора при обнаружении дефектов одновременно в двух рельсах железнодорожной колеи компенсационный трансформатор выполнен в виде трех поворотно укрепленных сердечников, из которых обмотка среднего предназначена для включения последовательно в цепь питания электромагнитов устройства, а обмотки двух крайних сердечников- для включения последовательно в обмотки двух соответствующих индикаторных катущек.
На чертеже фиг. 1 изображает схему предлагаемого устройства дня обнарун{ения дефектов в изделиях из магнитного материала; фиг. 2 - ту же схему применительно к одновременному обнаружению дефектов в двух рельсах железнодорожной колеи; фиг. 3-общую схему лампового генератора и лампового усилителя устройства.
Работа устройства для обнаружения дефектов в изделиях из магнитного металла основана на следующем принципе. Имеется П-образный электромагнит 7 (фиг. 1), питаемый переменным током и расположенный на некотором расстоянии от исследуемого изделия из магнитного материала, например, рельса. Создаваемое электромагнитом переменное магнитное поле частично будет проходить через металл рельса, частично же через воздушный промежуток (поток рассеяния). Между полюсами электромагнита / помещена индикаторная катушка 2, представляющая собой катущку из некоторого числа витков проволоки, намотанную на железный сердечник. Под влиянием переменного магнитного поля, проходящего через воздух и через катушку, в последней возникает переменная э. д. с., величина которой будет зависеть от величины потока рассеяния. Величина же потока рассеяния, в свою очередь, зависит от состояния металла рельса; в случае норма.пьного рельса поток
рассеяния будет иметь определенную величину; в том же случае, когда рельс имеет какую-либо неоднородность (например, трещину), поток рассеяния изменится. Вместе с изменением потока рассеяния будет меняться и величина э. д. с., возникающей в индикаторной катушке 2. Таким образом, в зависимости от наличия неоднородности металла рельса, будет изменяться и величина э д з индикаторной катушке. Эта э. д. с. имеет очень небольшую величину (порядка 0,001 V) и для того, чтобы сделать ее более за.метной, применяется усиление при помощи трехкаскадного усилителя низкой частоты 3. Усиленная таким образом э. д. с. заставляет звучать телефон 4 и отклоняет стрелку измерительного прибора 5, включенного на выходе усилителя. Кроме изменения величины потока рассеяния на эффект обнаружения дефектов в рельсах влияют еще ви ;ревые токи (Фуко), возникающие в толще металла под влиянием переменного магнитного поля. При отсутствии дефекта наличие вихревых токов ослабляет первичное магнитное поле электромагнита. В том же случае, когда рельс имеет дефект в виде поперечной или продольной трещины, вторичное магнитное поле, возникающее в месте дефекта под влиянием вихревых токов, протекающих по краям трещины, имеет направление, совпадающее с направлением первичного поля электромагнита. Таким образом, в месте дефекта первичное поле не ослаблено и э. д. с., возникающая в индикаторной катушке над местом дефекта, будет иметь другую величину, чем над местом рельса, не имеющим дефекта. Описанная простейшая схема устройства имеет один существенный недостаток: звук в телефоне и отклонение стрелки измерительного прибора будут иметь место все время, независимо от наличия дефекта в рельсе; на дефектном месте звук только будет усиливаться (или иногда ослабляться). Этот недостаток устраняется следующим образом: последовательно с э. д. с. индикаторной катушки 2 включается добавочная э. д. с., по величине равная э. д. с., возникающей в индикаторной
катушке на здоровом месте рельса, но обратная по знаку (так называемая компенсирующаяэ. д, с.). Таким образом, при отсутствии дефекта в рельсе, э. д. с. на входе усилителя будет равна нулю: звук в телефоне и отклонение стрелки измерительного прибора будут отсутствовать. При наличии дефекта э. д. с. в индикаторной катушке будет иметь другую величину, чем компенсирующая э. д. с., и результирующая э. д. с. на входе усилителя уже не будет равна нулю; в телефоне 4 появится звук с частотой, равной частоте питающего электромагнит тока, и произойдет отклонение стрелки измерительного прибора 5. Таким образом, появление в телефоне звука будет служить признаком того, что электромагнит 7 и индикаторная катушка 2 находятся на дефектном месте рельса. Подача дополнительной э. д. с. производится при помощи трансформатора 6, состоящего из двух П-образных сердечников с обмотками. Одна из обмоток 5 включена последовательно с электромагнитом /, вторая 9 - последовательно с обмоткой индикаторной катушки 2. Один из сердечников может вращаться относительно другого вокруг оси 7. Под влиянием переменного магнитного поля, создаваемого обмоткой 8 трансформатора 6, в обмотке 9 того же трансформатора возникает переменный ток, величина которого будет зависеть от угла поворота сердечника с обмоткой 9 относительно сердечника с обмоткой 8. Изменением этого угла взаимного поворота сердечников достигается положение, когда в обмотке 9 возникает ток, равный по величине и противоположный по знаку, току, возникающему в индикаторной катушке 2 при отсутствии дефекта в рельсе. В качестве генератора Ю переменного тока для питания электромагнита / применен ламповый генератор 10 звуковой частоты (фиг. 3 правая часть), подобный тому, который применяется в радиотехнике. В качестве усилителя 5 (фиг. 1) применен трехкаскадный усилитель низкой частоты на трансформаторах, работающий на лампах УБ-152 и СБ-155 (выходная
лампа) (фиг. 3-левая часть). Выходная лампа работает в режиме анодного детектирования, что достигается подачей на ее сетку отрицательного смещения. Величина смещения подбирается такой, чтобы анодный ток при отсутствии дефекта в рельсе был равен нулю. При наличии же дефекта анодный ток достигает в зависимости от дефекта, той или иной величины, регистрируемой отклонением стрелки измерительного прибора 5, включенного в анодную цепь выходной лампы последовательно с телефоном 4; по величине отклонения стрелки можно примерно судить о степени дефекта. Одновременно с отклонением стрелки измерительного прибора 5 в случае наличия дефекта появляется звук в телефоне. Питание усилителя 5 и генератора W общее. Вследствие наличия общего источника питания генератора 10 и усилителя 5 в цепях питания усилителя имеется переменная составляющая; кроме того, вследствие тесного монтажа, в обмотках трансформатора усилителя низкой частоты под влиянием магнитного поля колебательного контура генератора W возникает некоторая э. д. с. Обе эти причины вызывают появление фона в телефоне 4. Уничтожение этого фона происходит путем подачи на сетку лампы второго каскада усиления Отрицательного смещения, подбираемого таким, чтобы рабочая точка этой лампы переместилась за нижний сгиб характеристики и лампа не пропускала слабых амплитуд фона, возникающих вследствие наличия общих источников питания и тесного монтажа. Более сильные амплитуды, возникающие при наличии дефекта, лампа уже пропускает. Величина смещения на сетке второй лампы подбирается путем вращения ручки потенциометра Р (фиг. 3). С целью использования одних и тех же генератора Ю, усилителя 3, измерительного прибора 5 и телефона 4 для одновременного обнаружения дефектов на двух рельсах железнодорожной колеи применены два электромагнита / и / (фиг. 2) с двумя индикаторными катушками 2 и 2 и компенсационный трансформатор 6. Последний выполнен в виде
трех поворотно укрепленных сердечников с тремя обмотками //, 12 и 14. Обмотка 14 среднего сердечника включена последовательно в цепь питания электромагнитов / и / от генератора W, а обмотки /7 и /2 крайних сердечников включены последовательно соответственно в обмотки индикаторных катушек 2 и 2. Назначение компенсационного трансформатора следующее. При помощи переключателя 75 одна из индукционных катушек 2 и 2 может включаться, что необходимо для того, чтобы узнать, на какой нитке рельсового пути находится дефект. В то же время при выключении одной из индукционных катушек компенсация тона нарушается (в телефоне появляется фон). Чтобы этого не произошло, вместо индукционной катушки 2 в момент ее выключения включается обмотка 72 компенсационного трансформатора б , сердечник которой поставлен под углом к среднему сердечнику таким образом, чтобы возникающий в обмотке 12 ток был равен току, возникающему в обмотке индикаторной катушки 2 при отсутствии дефекта в рельсе.
Устройство для обнаружения дефектов работает следующим путем. Устройство устанавливается на заведомо здоровое место рельса, после чего включается накал ламп усилителя и генератора. Вращением рукоятки потенциометра Р (фиг. 3) (смещения сетки второго каскада усиления) достигается пропадание фона в телефоне. Если фон не пропадает, то последующим вращением обмотки 7/ компенсационного трансформатора 6 достигается пропадание фона. Далее выключением переключателя 13 и вращением обмотки /2 того же компенсационного трансформатора 6 достигается пропадание- фона в телефоне при выключении индикаторной катушки 2. После этого устройство готово для работы. Далее с перемещением устройства вдоль пути производится наблюдение за появлением звука в телефоне. Появление звука является показателем того, что электромагниты /и 7 устройства стоят над дефектным местом рельса. Путем
выключения одной из индикаторных катушек при помощи переключателя 13 определяется нитка пути, на которой находится дефект. После этого осматривается место рельса, где устройство указывает на наличие дефекта. В большинстве случаев тщательный осмотр позволяет найти трещину
Если же осмотр ничего не обнаруживает, а измерительный прибор дает больщое отклонение, рельс снимается с полотна. Разрубание рельса часто позволяет убедиться в наличии внутреннего дефекта (расслоя) в таких случаях. Описываемое устройство дает возможность обнаруживать дефекты рельсов в виде продольных и поперечных изъянов на головке и под головкой рельса, имеющих выход на поверхность, хотя бы в виде волосной трещины. Наконец, на практике зарегистрированы отдельные случаи нахождення дефектов (в виде поперечных трещин) в шейках рельсов.
Предмет изобретения.
1.Устройство для обнаружения дефектов в изделиях из магнитного материала, состоящее из предназначенных для одновременного перемещения вдоль поверхности исследуемого изделия: электромагнита, питаемого переменным током, и расположенной между его полюсами индикаторной катущки, соединенной с измерительным прибором, отличающееся тем, что, с целью компенсации тока, возникающего в индикаторной катущке при отсутствии дефекта в исследуемом изделии, применен трансформатор, состоящий из двух поворотно укрепленных сердечников, снабженных обмотками, одна из которых включена во внещнюю сеть последовательно с обмоткой электромагнита, а вторая - последовательно в цепь индикаторной катушки таким образом, чтобы, меняя угол взаимного поворота сердечников, можно было компенсировать переменное напряжение, создаваемое в индикаторной катушке.
2.Форма выполнения устройства по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью использования одного и того же измерительного прибора для обнаружения
