Способ магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1980 года по МПК G01N27/86 G01R33/02 

1

Изобретение относится к области средств неразрушающего контроля и предназначено для определения структуры ферромагнитных материалов, методами магнитошумовой структуроскопии. Оно может быть использовано в приборостроительной , машиностроительной и авиационной промышленности.

Известен способ магнитошумовой структуроскопии, заключающийся в том, что контролируетФ1й участок изделия перемагничивают по предельной петле гистерезиса, а значение контролируемого параметра определяют по форме нормированного спектра магнитных шумоЁ относительно одной из его составляющих 1.

Недостатком известного способа является низкая чувствительность к структурным изменениям контролируемого материала.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемомуизобретению является способ магнитошумовой струк туроскопии,заключающийся в том, что контролируемый материал перемагничивают переменным магнитным полем, регистрируют скачки- Баркгаузена, формируют текущий спектр магнитных

X . ;. - ,.шумов, синхронно детектируют его с удвоенйой частотой перемагничивания и.по параметрам этого сигнала судят о структуре контро.пируемого мате-т риала 2 .

Недостатком известного способа является низкая точность :контроля.структурных изменений, связанных с фазовыми превращениями (например, при термообработке сталей), обусловленная потерей полезной информации о характере взаимодействия доменных границ с различными неоднородностями структуры. Это связано с тем, что в нормированном спектре магнитных шумов, измеренном в соответствии с известным способом, содержится усредненная мощность скачков Баркгаузена, имеющих различные поля старта, то есть скачков, происходящих на структурных неоднородностях различных типов.

Целью изобретения является повышение точности.

Цель достигается тем, что из текущего спектра магнитных щумов выделяют участки, соответствующие различным полям старта скачков Баркгаузена, измеряют их площади и по зависимости площадей этих участков от частоты анализа и от значения поля старта производят разделение сигналов для получения информации о структурных неоднородностях..

На фиг. 1 приведены эпюры сигналов: 1 - эпюра перемагничивсиощего поля H(t) , 2 - скачков Баркгаузена 3 - текущего спектра магнитных шумов g(w t), 4 - стробирующего импульса иц(1;) , 5 - опорного напряжения U,n(t) 6 - эффективного напряжения, пропорционального площади выбранных участков текущего спектра UQ()). На фиг. 2 приведены нормированные спектры 7 и 8 магнитных шумов g(f, Но ) , полученные для различных мгновенных значений H(t), соответствующих различным значениям поля старта Н,-).

Способ реализуется следующим образом.

Контролируемыйматериал перемагничивают (фиг.2) полем 1 низкой частоты H(t)T При этом в нем возникают скачки намагниченности, создающие в индикаторной катушке преобразователя скачки 2 Баркгаузена.

Каждый скачок 2 с какой-то степенью вероятности происходит при достижении полем 1 H(t) вполне определенной величины Н0, называемой ; полем старта. Значение поля старта HO зависит .от силы взаимодействия доменной границы со структурной неоднородностью. При изменении фазовой структуры резко изменяется распределение скачков по полям старта Н. Скачки 2 Баркгаузена усиливают избирательным усилителем с полосой пропускания &w путем детектирования и интегрирования с постоянной времени, меньшей периода перемагничивания Т, формируют текущий спектр 3 g(w, t), являющийся функцией,частоты анализа W и времени t, стробируют его импульсами 4 Ujj(l:) с регулируемой длительностьюto, и частотой следования, равной удвоенной частоте перемагничивающего поля H(t). Выделенные таким образом участки текущего спектра, обусловленные скачками Барктаузена с определенным значением поля старта HQ синхронно детектируют с удвоенной частотой пэремагничивающего поля и интегрируют с постоянной времени, в десятки раз превышающей период Т перемагничивания.

том случае, когда ширина стробир щего импульса и полоса пропускания избирательного усилителя w« Бс характерная частота высокочастотного спада спектра магнитных шумов, можно считать, что площадь выделенного участка текущего спектра g() , полученная в результате синхронного детектирования, пропорциональна значению спектральной плотности мощности магнитных шумов, созданных скачками

Варкгаузена, имеющими поле старта Hof

Стробируя текущий спектр3 g(w. t) в различные-моменты времени, соответствующие различным мгновенным значениям пёремагничивающего- поля 1 H(t и измеряя зависимость площади выделенных таким образом участков текущего спектра от частоты настройки избирательного усилителя W, получают спектры магнитных шумов, созданных скачками Баркгаузена с различными полями старта .

Сопоставляя параметры спектров, полученных при различных значениях полей старта, судят о структурном состоянии контролируемого материала

На фиг. 2 приведены спектры магнитных шумов, созданных скачками с полями старта, лежащими вблизи коэрцитивной силы, т.е. + ДН, и с полями старта H O/SHc + дН, где Нд - коэрцитивная сила, дН - интервал полей,,определяемый шириной стробирующего импульса. Спектры 7 и 8 имеют существенные различия, которые обусловлены распределением скачков Баркгаузена по типам структурных неоднородностёй.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность контроля структурного состояния контролируемых материалов, вследствие обеспечения возможности раздельного измерения параметров спектров скачков Баркгаузена, происходящих на различных типах структурных неоднородностёй.

Формула изобретения

Способ магнитошумовой структуро скопии, заключающийся в том, что контролируемый материал перемагничивают переменным магнитным полем, регистрируют скачки Баркгаузена, формируют текущий спектр магнитных шумов, синхронно детектируют его с удвоенной частотой перемагничивания и по параметрам этого сигнала судят о структуре контролируемого материала, отличающийся тем, что с целью повышения точности, из текущего спектра магнитных шумов выделяют участки, соответствующие различным полям старта скачков Баркгаузена, измеряют их площади и по зависимости площадей этих участков от частоты анализа и от значения поля старта производят разделение сигналов для получения информации о различных структурных неоднородностях.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельс :тво СССР №461346, кл. G 01 N 27/86, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР №532803, кл. G 01 N 27/86, 1975 (про тотип).

-fff fl2

то

fBlff2 fffS /gt isS 10f Гц

Фи.г