Устройство для магнитошумовой структуроскопии Советский патент 1980 года по МПК G01N27/83 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТОШУМОВОЙ СТРУКТУРОСКОПИИ Изобретение относится к неразрушаю щему контролю ферромагнитных матери лов и изделий и может быть использован в .дефектоструктуроскопии для контроля физико-механических и физико-химически свойств материалов. . Известно устройство для контроля ферромагнитных материалов, использующее текущие характеристики магнитного шума, содержащее последовательно вклю ченные генератор синусоидального тoкa преобразователь, измерительный прибор и регистрирующий блок 1. Недостаток устройства - потеря информации о распределении параметров потока по петле гистерезиса, что снижает точность измерен1Й. Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для магнитошумовой структуроскошш, содержащее первый перемвгкичивающий генератор, последовательно включенные индукционный преобразователь, усилитель детектор и фильтр, а также индикатор. Частота среза фильтра низких частот, включенного между детектором и индикатором, для точного воспроизведения огибающей напряжения шума выбирается из условия пропускания спектра огибающей и превосходит во много раз частоту намагничивающего тока. При этом время скользящего усреднения напряжения шума Ьтановится малым, что приводит к погрешности воспроизведения огибающей напряжения шума,обусловленной неповтоpя0vIocтью эффекта Баркгаузена в различные циклы пер0ь(агничивания. Погрешность воспроизведения огибающей напряжения шума снижает точность и достоверность конт{ рля ф ромагнитных материалов методом магнитных шумов 2. Цель изобретения - устранение указанных недостатков, т.е. повышение точности и достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено вторым перемагничивающим генератором, сумматором, включенным между выходами генераторов

и намагничивающей катушкой преобразователи первым дифференцируклцим блоком, включенным между выходом фильтра и входом индикатора,последовательно соединенными вторым дифференцирующим блоком, вход которого подключен к преобразователр, и ключом, выход которого соединен с выходом д етектора.

На фиг. I изображена блок-схема устройства магнитошук№ вой структуроскопии; на фиг. 2 - эпюры токов и напряжений, Ноясняющие работу устройства.

Устройство содержит первый генератор 1 трехугольных импульсов-, второй генератор 2 трехугольных импульсов, сумматор 3, преобрызЬватель 4, включающий перемагнишваюшуюкатуожу 5, резистор б и измерительную катушку 7, частотноизбирательный усилитель 8, детектор 9, фильтр 10 низких частот, первый дифференшфующий блок 11, ивдикатор 12, второй дифференцирующий блок 13 и ключ 14

Первый t и второй 2 генераторы соединены со входами сумматора 3 , выход которого электрически связан с преобразователем 4, точнее - с началом перемагничивающей катушки 5, последовательно с которой включен резистор 6, Измерительная катуижа 7 соединена с последовательно соединенными усилителем 8, ретектором 9, фильтром 10, дифференцирующим блокомII и индикатором 12. Дифференцирующий блок 13 входом соединен с преобразователем 4, а именно: с концами резистора 6, включенного последовательно с обмоткой 5, а выходом с входом ключа 14, выход которого соединен с выходом детектора 9.

Ферромагнитный образец перемагннчивается по петле гистерезиса 15 сложным полем 16, созданным в перемагничивающей катушке 5 суммой токов 0.| и O-j.Токи 3 и О 2. генерируются соответственн генераторами I и 2. Частота колебаний генератора 2 задана в интервале, определяемом периодом генератора I и верхней граничной частотой спектра магнитго шума. Амплитуда тока 3 такова, что при токе, перемагничивание ферромагнитного образца проводится по предельной петле гистерезиса 15. Магнитные щумы, возникающие при пёремагничивайии образца, регистрируются измерительной катушкой 7, усиливаются и широко - или узкополосно: фильтруются частотно-избирательным усипителем 8, детектируются детектором 9. Ключ 14 предназначен для выделения части магнитного шума, соответствующей нисходящей

ветви петли гистеризиса 15. Управление ключом 14 производится с помощью блока 13, на вход которого с резистора 6 преобразователя 4 подается напряжение 17, пропорциональное току в катушке 5. Ключ 14 открывается , когда напряжение 18 на выходе блока 13 больше нуля, и акорачивает напряжение 19 на выходе етектора 9. Для выделения части магнитного шума, соответствующей восходящей ветви петли гистерезиса 15, ключ 14 олжен открываться при напряжении, на выходе блока 13 меньше нуля. Частота среза фильтра 10 низких частот выбрана с целью получения среднего значения напряжения магнитного шума Ucp за период перемагничивания током 3 . Смещение точки А по нисходящей ветви петли гистерезиса 15 за счет изменения тока 0, приводит к изменению среднего значения напряжения магнитного шума 2О ifa выходе фильтра IО низких частот. Блок I1 определяет скорость изменения среднего значения напряжения магнитного шума 21 при изменении {dUCP ЫО-(), т.е. находит распределение огибающей напряжения магнитного шума по нисходящей ветви петли гистерезиса. Индикатор 12 фиксирует выходное напряжение блока 11. При инфранизкочастотном периоде колебаний генератора 2 огибающая напряжения магнитного шума получается за большое число циклов, перемагничивания током 2 и качественно регистрируется по току 3 индикатором 12, например инерционным самописцем.

Неповторяемость эффекта Баркгаузена

в различные циклы перемагничивания определяет неповторяемость огибающей напряжения магнитного шума на экране осциллографа при визуальном контроле ферромагнитных материалов в известном

устройстве, и является основной причиной возникающих при контроле, ошибок , следствие которых--снижение надежности и достоверности контроля. При использовании новых эл«v eнтoв - ключа,, второго

генератора трехугопьного тока, сумматора двух дифференцирукшшх блоков в предлагает 4 л устройстве магнитошумовой структуроскошш устраняется погрешность, обусловленная неповторяет юстью эффекта

Баркгаузена в различные циклы nep viarmtчиванйя, путем выделения огибающей напряжения магнитного щума за несколько циклов перемагничивания током i) 2 ( ЮО и более). Устройство

позволяет использовать более точные индикаторы чем осциллографические.

Сопоставительная проверка показывает что максимальный разброс i -огибающей напряжения магнитного шума относительно среднего значения за ЮО циклов перемагничивания током. D-| в известном устройстве составляет 25%, а в предлагаемом устройстве - не превышает 3%.

Изобретение позволяет расширить сферу применения метода магнитных шумов для контроля качества и определения физико-механических характеристик материалов и изделий, повысить точность и достоверность контроля.

Формула изобретения

Устройство для магнитошумовой струк- 20 туроскопии, содержащее первый перемагничивающий генератор, последовательно

включенные индукционный преобразователь, усилитель, детектор и фильтр, а также индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоберности контроля, оно снабжено вторым перемагничивающим генератором, сумматором, включенным между выходами генераторов и намагничивающей катушкой преобразователя, дифференцирующим блокам, включенным между выходом фильтра и входом индикатора, последовательно соединенными вторым дифференцирующим блоком, вход которого подключен к преобразователю, и ключом, выход

которого соединен с выходом детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дефектоскопия, 1973, N 6, с. It7-199, рис. 1.

2.Патент ГДР № 71635,

кл. 42 К, 46/03, 1970 (прототип).