Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий из ферромагнитных материалов Советский патент 1980 года по МПК G01N27/82 

t

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью магнитных средств и может быть использовано при исследовании магнитных свойств ферромагнитных материалов для выявления неоднородностей изделий.

Известен прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий из ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки с перемагничивайщей и измерительной обмотkckми, соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряжения и усилителем ll .

Недостаток устройства - сложность контролирования отдельных участков изделий без перемещения устройства.

Цель изобретения - повышение точности контроля отдельных участков из.целий..

Указанная цель достигается тем, что прибор содержит многофазный генератор перемениого тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков и дополнительные обмотки, выполненные в виде расположенных соосно цилиндрических катушек, при этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофазного енератора переменного тока, а обмотки датчиковчерез формирователи сигналов подключенные к соответствующим входам индикатора, к третьему входу которого подключен выход усилителя, причем каждый из формирователей сигналов состоит из последовательно включенных амплитудного детектора, диффренциатора, порогового устройстfOва и ждущего мультивибратора, причем дополниетльные обмотки расположены :последоватёльно вдоль оси перемагничивс1ющей обмотки, а обмотки датчиковна торцах измерительной обмотки.

15

На фиг. 1 представлена конструкция k взаимное расположение обмоток; на фжг. 2 - блок-схема прибора; на фиг.

3- график распределения напряженности магнитного поля по длине образ20ца при фиксированных моментах времени; на фиг. 4 - графики выходных сигналов блоков формирователя.

Прибор содержит многофазный генератор 1 переменного тока, к каждо25му выходу которого подключены дополнительные обмотки 2 Ol,N2, ) и источник 3 перемагничивающего напряжения с перемагничивающей обмоткой

4(4).

30 Измерительная o6MOTfck 5 (7 ) под соединена через усилитель 6 к индикатору 7. Ко входу каждого из формирователе 8 сигналов подсоединены обмотки датчиков 9 (W6,VVb ) , а выходы формирователей 8 подсоединены к индикатору -/- , --------Каждый из формирователей 8 сигналов состоит из последовательно включенных амплитудного детектора 10, дифференциатора 11, порогового устро ства 12 и ждущего мультивибратора 13 На образец ферромагнитного материала 14 насажена измерительная обьютка 5 (XW7) , по торцам которой рас ложены обмотки датчиков 9 (/5 и VW(, Поверх перемагничивающей обмотки 4 (Ms//)) равномерно расположены дополниетльные обмотки 2 (NW , vfcij, NWj ) . Прибор работает следующим образом Источник 3 перемагничиваюшего нап жени,я создает в перемагничивающей об мотке 4 переменный ток.(например сину соидальной формы). Многофазный генеpaToiJ) 1 переменного тока создает в системе дополнительных, обмоток 2 (NW ) токи, сдвинутые по фазе на Процесс перемагничивания в при боре можно представить в виде движе ния вдоль изделия зоны перемагничивания, что аналогично ска.нированию образца каким-либо энергетическим п током (например, с помощью подвижного ультразвукового датчика). Для контроля движения этой зоны в приборе предусмотрены датчики, выполненные ввиде обмоток 9 ) , совмещенных с концом и началом измерительной обмотки 5 (4|i/7 ) (фИГ.1) Сигнал с первой катушки VW npeoPpaзуется первым формирователем 8 сигнала и Запускает развертку йндикатора, одновременно формируя яркостную метку начала контроля. Сигнал со вт рой обмотки датчика 9 (NW(,) преобра зуется вторым формирователем В и формирует на экране индикатора яркостную метку конца контроля. Скорость развертки выбирается такой, чтобы площадь.экрана использовалась полностью, т.е. вторая яркостная ме ка находилась у правого края экрана Величина вертикального отклонения лучаГ в каждой тЬчке соответствует уровню сигнала от перемагничивания определенного участка изделия 14 в зоне измерительной обмотки 5. Таким образом, на экране индикатора возникает картина, аналогичная перемещению изделия 14 внутри датчика при условии, что положение луча на горизонтальной оси жестко связано с положением образца, eтoпoлoжeние дефектных участков, которым со б вётствуют резкие подъемы или про йЖЛьГ ртзагвняг Сигнала; (Определяются по координатной сетке экрана индикатора. При этом интервал между яркостными метками на экране соответствует контролиремому участку изделия 14, определяемому длиной измеритльной обмотки. Принцип локализации зоны перемагничиванкя поясняется на фиг. 3, где показано распределение напряженности поля Н (Х), создаваемого системой дополниетльных обмоток 2 вдоль изделия 14. Кривые построены для трех значений напряженности поля перемагничивающей обмотки 4. Верхняя кривая соответствует максимальному положительному значению напряженности перемагничиваг.щего поля, ниж- няя - максимальному по модулю отрицательному значению. Третья кривая, расположенная симметрично относительно оси абсцисс, соответствует значению напряженности перемагничивающего поля, равному нулю. Поскольку поле перемагничиваютей обмотки 4 однородно, то. его изменение приводит к смещению распределения Н(х) в сторону положительных или отрицательных значений, (фиг. 3). Горизонтальные прямые проведены через точки (коэрцитивная сила материала изделия 14). Полюсное делениесистемы дополниетльных обмоток 2 обозначено VQ Если скачки намагниченности возникают лишь тогда, когда суммарное поле превышает по модулю величину Н , то очевидно, что изделие 14 перемагничивается лишь на участке ь., где это условие выполняется. Очевидно также, что таких участков на длине Чо будет два. Отсюда, следует, что при длине измерительной обмотки 5 более 0,5 XQ выходном сигнс;ле присутствуют составляющие от перем.агничивания двух участков изделия 14 и контроль практически невозможен. Для проведения контроля необходимо выполнять систему дополнительных обмоток 2 с полюсным делением, отношение длины которого к длине измерительной обмотки 5 лежит в пределах 2,1-2,5. В действительности синусоида Н перемещается вдоль горизональной оси с некоторой постоянной фазовой скоростью, так как дополнительные обмотки 2 питаются переменными токами. Зона ДХ (фиг. 3) при этом движется с той же скоростью, что и позволяет при неподвижном изделии 14 получать режим перемагничивания, аналогичный случаю с движущимся изделием. С целью достижения оптимальных условий для визуального наблюдения желательно выбирать отношение частоты перемагничивающего тока к частоте многофазного генератора не менее 8-10. Каждый :формирователь 8 сигналов выполнение виде последовательно соединенных амплитудного детектора 10, дифференциатора 11, порогового устройства 12 и ждущего мультивибратор 13. Принцип работы формирователей 8 поясняется временными диаграммами (фиг. 4), где показаны следующие сигналы: U(jt) - сигнал с выхода обмотки датчгика 9; U2Ct) - сигнал с выхода амплитудного детектора 10; UbCfc) - сигнал с выхода дифференциатора 11; ) сигнал с выхода порогового устройства 12; ) - сигнал с выхода ждущего мультивибратора

Л. -J я

Предлагаемый прибор позволяет достаточно ясно показать наличие небднородностей на разных участках. Контролируемый участок образца непосредственно отображается на экране индикатора (в частности, границы этого участка обозначены яркостньми метками) . Местоположение неоднородности или дефекта, например зоны пластической деформации, определяется по координатной сетке экрана индикатора.

Формула изобретения

Прибор для неразрушающего контроля неоднородности изделий из ферромагнитных материалов, содержащий индикатор, расположенные коаксиально цилиндрические катушки с перемагничивающей и измерительной обмотками, соединенными соответственно с источником перемагничивающего напряжения и усилителем, отличающийс я тем, что, .с целью повышения точности контроля отдельных участков изделий, он содержит многофазный генератор переменного тока, формирователи сигналов, обмотки датчиков и дополнительные обмотки, выполненные

в виде расположенных соосно цилиндрических катушек, при этом дополнительные обмотки присоединены к каждому из выходов многофазного генератора переменного тока, а обмотки датчиков через формирователи сигналов

подключены к соответствующим входам индикатора,.к третьему входу которого подключен выход усилителя, причем каждый из формирователей состоит из последовательно включенных ги плитудного детектора, дифференциатора, порогового устройства, и ждущего мультивибратора, причем дополнительные обмотки расположены последовательно вдоль оси перемагничивающей обмотки,

а обмотки датчиков - на торцах измерительной обмотки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по

заявке 2683903,кл.С 09В В 23/18,

1978.

У И Ki м Ц

111 ii/iniigii JiiiiTH iniiiiiiiiiiiiiiujF

ш

дх

xZ

XX

Хо

0Ut.3