Накладной индукционный преобразовательдля МАгНиТОшуМОВОй СТРуКТуРОСКОпии Советский патент 1981 года по МПК G01N27/83 

1 . Изобретение относится к неразрушаю щему контролю и может быть использовано на машиностроительных предприятиях для контроля структурно-меха нических свойств ферромагнитных изделий . . Известен накладной индукционный преобразователь для магнитошумовой структуроскопии, содержащий источник перемагничиванвдего поля, выполненный в виде подковообразного электромагни та, и измерительную катушку, располо женную между полюсами электромагнита илоскости витков которой параллельны плоскости поверхности контролируемого изделия l j. Недостатком известного преобразователя является низкий уровень ЭДС магнитного шума, так как в фо илироаании этой ЭДС принимает участие про дольная по направлению перемагничиаания составляющая скачков намагниченности, наводящая импульсы ЭДС на участках витков, расположенных перпендикулярно направлению пёремагничивания.Йри использовании круглой ка тушки радиусами с общей длиной витка 2«R активная длина витка (удвоенная проекция ее на перпендикуляр к направлению перемагничивания) состав ляет 4R, т.е. 4R/21CR « 63,6%. При использовании квадратнойкатушки тех же габаритов со стороной 2R (в этот квадрат вписывается окружность радиуса R) активная длина витка составляет 4 R при-общей длине витка 8R, т.е. 50%. Наиболее близким к предлагаемому является наклещной индукционный преобразователь для магнитошумовой струн туроскопии, содержацций источник перемагничиваняцего поля, выполненный в виде соленоида, и накладную измерительную катушку, размещенную внутри его, выполненную в виде двух идентичных последовательно-встречно включенных секций, установленных одна за другой плоскостью витков нормально к направлениюперемагничивания, внутри которой .оложено контролируемое изделие f2 . Недостатком известного преобразователя является низкая точность контроля при одностороннем доступе к контролируемому изделию, обусловленная малым отношением сигнал/шум. При ycтaнoв e двухсекционного преобразова теля боковой (наружной) поверхностью секций на поверхность контролируемого изделия через плсндадь витков проходит значительный по величине несинусоидальный магнитный поток (перемагн чивание осуществляется по петле, близкой к предельному циклу гистерезиса), наводящий периодическую несин соидальную ЭДС в секциях катушек. Вследствие невозможности изготовить совершенно идентичные секции и совершенно идентично их ориентировать на выходе преобразователя действует разностная ЭДС первой и высших гармоник Основного потока, причем с повышением номера гармоники (ее частота) , эту ЭДС все труднее скомпенсировать. При этом наиболее высокочастотные гармоники, лежгачие в пределах спектра ЭДС магнитного шума-, являющиеся шумом в информационном смысле, проходят в измерительный тракт струк туроскопа даже после подавления дискретных компонент ЭДС преобразователя фильтром верхних частот, что снижает точность контроля. При установке секций преобразователя боковой по верхностью в верхнейт-нерабочей-частн витков также наводится ЭДС магнитног шума, направленная встречно ЭДС,.наводимой скачками намагниченности в рабочей части витков, прилегающей к поверхности контролируемого изделия (направление витков в нижней и верхней части катушки - встречное), Поэтому результатирующая ЭДС магнитного шума каждого витка, являющаяся сигналом, в информационном смыслемала, что также снижает точность контроля. Цель изобретения - повьшение точности контроля изделий при одностороннем доступе к изделию. Поставленная цель достигается тем что витки секций выполнены в виде вытянутых прямоугольников с отношением длины к высоте 1, одна из Длинных сторон витков экранирована изнутри катушки проводящим немагнйтным экраном, толщина h, которого выбрана из соотношения h 5: 503 где электропроводность экрана, f - нижняя частота спектра магнитнбго шума, Гц. На фиг. 1 показан предлагаемый преобразователь, разрез на фиг. 2 - то же, вид сбоку. Преобразователь содержит источник перемдгничиваквдего поля Н (на чертеже не показан), осуществляющий циклическое перемагничивание контролируемого изделия 1, иа поверхности которого удтановлена накладная измерительная катушка, две идентичные секции 2 и 3 которой включены после- довательно-встречнр и установлены од на за другой плоскостью витков норJмaльнo к направлению, перемагничиваий и поверхности изделия 1. витки секций 2 и 3 выполнены прямоугольной формы.с отношением длины к высоте намного больше единицы, одна из длинных сторон витков примыкает к контролируемому изделию 1, а удаленная от изделия 1 длинная сторона витков экранирована изнутри катушки проводящим немагнитным экраном 4, толщина h которого выбрана из соотношения h 5 503-V б-f электропроводность экрана, См/м; f - нижняя частота спектра магнитного шума, Гц.. Выходные зажимы 5 катушки соединены со структуроскопом (на чертеже не показан). Преобразователь работает следующим образом. Источник перемагничивающего поля (на чертеже не показан) осуществляет циклическое перемагничивание контролируемого изделия 1 магнитным полем Н. При этом в ферромагнетике из-J делия 1 происходят скачкообразные смещения доменных границ (скачки Баркгаузена), наводящие импульсы ЭДС магнитного шума в секциях 2 и 3 измерительной катушки. При этом в части витков, прилегающей к поверхности кЬнтролируемого изделия 1, наводится ЭДС магнитного шума, состоящая из множества импульсов от отдельных скачков намагниченности, действукидая на зажимах S измерительной катушки (соединенных со структуроскопом) и несущая информацию о свойствах контролируемого изделия 1. При этом- в верхней части витков ЭДС, магнитного шума не наводится, так как магнитные поля скачков нашагнкченности затухают в экране 4. Толщина экрана обеспечивает эффективное затухание электромагнитных полей скачков с нижней частотой спектра f. Поэтому результатирующая ЭДС на зажимах 5 повышается по сравнению с ЭДС преобразователя без экрана. Этим обеспечивается повышение уровня сигнала информативной ЭДС магнитного шума. Одновременно в секциях 2 и 3 наводятся ЭДС дискретных составлякицих магнитного потока - первая и высшие гармоники. Эти ЭДС за счет встречного включения секции 2 и 3 вычитаются, а на зажимах5 действует разностная ЭДС, обусловленная неидентичностью секций 2 и 3 (технологическим разбросом их параметров) . Так как вит.ки секций 2 и 3 выполнены прямоугольной формы с отношением длины к высоте намного больше единицы, то площадь каждого из витков мала при большой (относительно к обшей ллине витка) рабочей его части.

yidCTByramevi в формировании ЭДС магнитного шума (прилегающей к изделию 1). При малой площади витка мал и основной поток, сцепленный с ним, поэтому малы и дискретные составляющие ЭДС секций и их результатирующая ЭДС на зажимах 5. Этим обеспечиваетс уменьшение уровня информационного шума (дискретных составляющих ЭДС пре(Образователя) , , Повышение уровня сигнала при одновременном снижении уровня шума обеспечивает повышение отношения сигнал/шум, что, с свою очередь, обеспечивает повышение точности контроля.

Конструкция преобразователя позволяет получить максимально возможную ЭДС магнитного шума, снимаемую с единицы площади поверхности контролируемого изделия, так как витки его ориентированы нормально к направлению перемагничивания, т.е. преобразователь регистрирует продольную (по направлению перемагничивания) составляющую скачков намагниченности,всегда более мощную, чем поперечная-составляющая, так как в формировании продольной составлянзщей участвуют скачки и и границ, а в формировании поперечной составляющей - лишь скачки доменных границ. Введение проводящего экрана позволяет увеличить ЭДС шума в 1,2-1,5 раза.

Практическое использование преобразователя позволяет повысить отношение сигнал/шум в измерительном канале структуроскопа, тем самым повышает точность контроля изделий.

увеличивается их надежность и долговечность.

Формула изобретения

Накладной индукционный преобразователь для магнитошумовой структуроСКШ1ИИ, содержащий источник перемагничивающего поля и накладную измерительную катушку, две идентичные секции которюй включены последовательновстречно и установлены одна за другой плоскостью витков нормально к направлению перемагничивания, отличающийся тем, что, с целью повыиюиия точности контроля при одностороннем доступе к изделию, витки секций выполнены в виде вытянутых прямоугольников с отношением длины к высоте 1, одна из длинных сторон витков экранирована изнутри катушки проводящим .немагнитным экраном, толщина h которого выбрана из соотноше ния

/-г- h з - электропроводность экрана,

См/м;

f - нижняя частота спектра магнитного шума, Гц. Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 461346, кл. G 01 N 27/86, 1975.

2. Дефектоскопия, 1977, t р. 84, конструкция 1 (прототип).

«JIf