Устройство для магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1980 года по МПК G01N27/86 G01R33/12 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля ферромагнитных материалов и изделий и может быть использовано в дефектоскопии, структуроскопии , в том числе для. контроля физико-механических и физико-химических свойств материалов. Известны устройства для контроля ферромагнитных материалов, использую щие текущие характеристики шумов Баркгаузена. Известно устройство для контроля параметров ферромагнитных материалов методом магнитных шумов, содержащее последовательно соедине.нные генерато преобразователь, блок обработки сигнала и регистрирующий блок. Недостатком известного устройства является влияние формы изделий на точность измерения. Известно также устройство для маг нитошумовой структуроскопии, содержа щее последовательно соединенные гене ратор, преобразователь, высокочастот ный фильтр, усилитель, амплитудный селектор и оконечный блок п последовательно соединенные анализатор спек ра, детектор, интегратор и делитель напряжения, включенные между выходом Усилителя и управляющим входом амплитудного селектора 1 . Недостатком этого-устройства является влияние формы изделия на точность измерения. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее последовательно соединенные генератор, обмотку перемагничивания преобразователя и образцовое сопротивление, последовательно соединенные измерительную,обмотку преобразователя, усилитель, детектор и фильтр низких частот, а также двухкоординатный индикатор 2 . Постоянная времени фильтра низких частот выбрана такой, что индикатор регистрирует огибающую шумов Баркгауэена за один период тока перемагничивания. Контроль проводится визуально по форме огибающей шумов Баркгаузена . . Недостатком устройства является то, что кривая огибаквцей шумов Баркгауэена при контроле образцов одинаковой структуры одного химического состава и с одинаковой термообработкой, но различной формой значительно изменяex свой вид. Таким образом, при переходе от контроля образцов одной формы к контролю образцов другой формы кривая огибающей шумов Баркгаузена не является достоверньлм критерием качества образца, что понижает точнЬсть контроля.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния формы изделия на результаты измерения.

,Поставленная цель достигается тем что устройство снабжено первым управляемым усилителем, включенным между фильтром низкой частоты и двухкоординатным индикатором, вторым управляемым усилителем, включенным меяеду образцовым сопротивлением и двухкоординатным индикатором, последовательно соединенными нуль-органом и измерителем временных интервалов, включенными между образцовым сопротивлением и управляющими входами первого и второго управляемых .усилителе и ключом, включеннььм между усилителем и другим входом измерителя временых интервалов.

На фиг, 1 изображена блок-схема устройства для магнитсшумовой структуроскопии; на фиг. 2 - графики,поясняющие принцип действия устройства

Устройство содержит генератор 1 перемагничиваюцего тока, перемагничивагощуюкаТушку 2 иизмерительную катушку 3 преобразователя, образцовое сопротивление 4, частотно-избирательный усилитель 5, детектор 6, фильтр низких частот, первый управляемый усилитель 8 с изменяемым коэффициентом усиления, двухкоординатный индикатор 9, нуль-орган 10, измеритель 1 временных интервалов, ключ 12, второй управляемый усилитель 13 с изменяемь1м коэффициентом усиления.

Устройство имеет два режима работы: Настройка и Работа. В режиме Настройка ключ 12 замкнут, иустройство автоматически готовится к работе с образцами данной формы. Пусть настройка проводится на образцах, петля гистерезиса которых показана на фиг. 2а () При перемагничивании образца полем H(t) шумы (фиг. 2в) Баркгаузена возникают при поле Н,, регистрируются измерительной цатушкрй 3, усиливаются усилителем 5, детектируются детектором б. Постоянная времени фильтра 7 низких частот тако.йа, что выделяется огибающая шумов. Баркгаузена (фиг. 2г). Сигнал с выхода фильтра 7 низких частот через первый усилитель 8 поступает на вход вертикального отклонения индикатора 9. На вход горизонтального отклонения через второй усилитель 13 nor ступает напряжение, пропорциональное Перемагничивающему току с сопротивления 4. Индикатор 9 регистрирует картину (фиг.. 2д) . Масштаб горизонтального и вертикального отклонения задан коэффициентами усиления усилителей 8 и 13 и определяется состоянием измерителя 11 временных интервалов. Измеритель 11 с нуль-органом 10 и ключом 12 измеряют временной интервал Т/ (фиг. 2б), пропорциональный величине внешнего поля Н, , при котором начинаются шумы Баркгаузена. Известно, что внутреннее магнитное поле образца Н связано с внешним полем соотношением

Н - NJ , где N - размагничивающий фактор,

определяемый формой образца, J - намагниченность образца. При этом внутреннее поле образца

Н

при котором начинаются шумы

6Н

Баркгаузена (поле старта, не зависит от формы образца, а полностью определяется.свойствами данного ферромагнетика, т.е. величина внешнего поля, при ко.тором возникают шумы Баркгаузена, Н, + , для образцов с одинаковыми свойствами эавИсит только от величины размагничивающего фактора NT . Измерением временного интервала Т, ,. пропорционального величине поля Н., , автоматически с помощью усилйтелеГ: 8 и. 13 задает масштабы вертикального и горизонтального отклонения индикатора 9, пропорциональные величине размагничивающего фактора N .

В режиме Работа ключ 12 разомкнут, и измеритель 11 поддерживает то значение коэффициентов усиления усилителей 8 и 13, которое получено при настройке устройства на эталонном образце. При этом испытуемый образец считается годньйи при совпадении кривой огибающей шумов Баркгаузена (фиг. 2г) испытуемого образца с кривой огибающей эталонного образца.

При переходе к контролю образцов другой формы устройство проходит настройку на новый эталонный образец замыканием ключа 12. Пусть новые образцы из-за изменения своей формы (без изменения химического состава и режима термообработки) перемагничиваются по петле гистерезиса, показанной на фиг. 2а (II). Это при:;одит к изменению кривой (фиг. 2з) огибающей шумов Баркгаузена на выходе детектор 6 кривой (фиг. 2ж) на выходе, фильтра низких частот и кривой (фиг. 2е), регистрируемой индикатором. Изменением временного интервала (фиг. 26), пропорционального величине,поля Н, при котор&м возникают шумы Баркгаузена, автоматически с помощью усилителей 8 и 13 изменяют масштабы вертикального и горизонтального отклонения индикатора 9, пропорционально величине размагничивающего фактора. N2 . Таким образом,, картина огибающей шумов Варкгаузена (фиг. 2е) трансформируется к виду, показанному на -фиг. 2и и совпадающему с ранее выработанным критерием качества, приведенном на фиг, 2д. Предлагаемое устройство маг нитошумовой структуроскопии позволяе контролировать качество образцов раз личной формы по огибающей шумов Барк гаузена с устранением мешакицего воздействия формы образца. Процесс настройки при этом не превышает по вре мени процесса определения качества одного образца. Применение новых блоков - двух усилителей с изменяемым коэффициентом усиления, ключа, нуль-органа и измерителя временных интервалов, устраняет необходимость использования большого числа критериев качества,соответствующих образцам различной формы. Это приводит к повышению точности измерения при контроле и упрощает процесс контроля, следствием чего яв ляется повышение надежности контроля Формула изобретения Устройство для магнитошумовой структуроскопии, содержащее последовательно соединенные генератор, обмотку перемагничивания прёобразователя и образцовое сопротивление, последовательно соединенные измерительную обмотку преобразователя, усилитель, детектор и фильтр низких частот, а также двухкоординатный индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения путем устранения влияния формы изделия на результаты измерения, оно снабжено первым управляемым усилителем, включенным между фильтром низкой частоты и двухкоординатным индикатором, вторым управляемым усилителем, включённым между образцовым сопротивлением и двухкоординатным индикатором, последовательно соединенным нуль-органом и измерителем временных интервалов, включенными ме;кду образцовым сопротивлением и управляющими входами первого и второго управляемых усилитеЛей и ключом, включенным между усилителем и другим входом измерителя временных интервалов . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 549729, кл. G 01 N 27/72, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР № 557335, кл. G 01 R 33/12, 1975 (прототип).