Способ многопараметрового магни-ТОшуМОВОгО КОНТРОля Советский патент 1981 года по МПК G01N27/86 

Изобретение относится к неразрушающим испытаниям и может найти применение при исследовании структуры ферромагнитных материалов. Известен способ магнитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничи-. вают полями низких частот, регистрируют возникающие при этом скачки Баркгаузена -и по их параметрам судят о значении контролируемой величины Q Недостатком способа является низкая Точность измерения, обусловленная тем, что измеряют поток скачков Варкгаузена. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ многопараметрового магнитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкий частоты, регистрируют возникающие при этом скачки Баркгаузена, формируют текущий спектр магнитных шумов, выделяют компоненты огибающей спектра и определяют их амплитудно-фазовые параметры, по значению которых судят об измеряемом параметре 2}. Недостатком известного способа является низкая точность при осуществлении многопараметрового контроля ферромагнитных материалов, так как измерение осуществляется на одной частоте анализа. Например, оценка качества цементации стали должна производиться сразу по нескольким параметрам: твердость поверхности, глубина цементации, твердость сердцевины, характер распределения углерода в цементированном слое и т.д., что не обеспечивается предлагаемым fcnoсобом. Цель изобретения - повышение точности контроля. Поставленная цель достигается тем, что измеряют дискретный спектр огибающей на нескольких частотах, определяют соотношение полученных таким образом дискретных спектров и по ним судят о величине контролируемых параметров. Информацию о контролируемьрс параметрах получают путем обработки полученных спектров корнемерным и опознавательным методами . На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - вид сигналов магнитного шума и виды спектров этого сигнала. Устройство содержит последователь но соединенные генератор 1 низкой частоты, магнитошумовой преобразователь 2, высокочастотный фильтр 3, . широкополюсный усилитель А и параллельно соединенные с его выходом изб рательные усилители 5-7, настроенные на заранее выбранные частоты ана лиза . Число избирательных усилителей равно числу контролируемых параметров . К выходам избирательных усилителей подключены входы низкочастотных анализаторв 8-10 спектра, выходы которых соединены со входами опознавательного блока 11, с помощью которого получают информацию о контроли руемом параметре. Способ осуществляется следующим о разом . Генератор 1 питает сигналами низкой частотыQ преобразователь 2. В результате воздействия поля преобразователя 2 на изделие (не показано) в нем появляются сигналы . 2а магнитного шума. Эти сигналы проходя через высокочастотный фильтр 3 и усиливаются в усилителе 4, после чего поступают на входы избирательных усилителей 5-7, каждага из которых настроен на свою полосу частот, с вы хода усилителей 5-7 сигналы поступают, соответственно, на анализаторы 8-10 спектра и далее - на опознавательный блок 11, где осуществляется анализ сигналов анализаторов 8-10 спектра. Дискретный спектр индукции магнит ного потока В (t) не создает ЭДСВ индикаторной катушке магнитошумового преобразователя, так как плоскост этой катушки расположена параллельно линиям индукции. Измеряя спектральную плотность мощности магнитных шумов на заранее выбранных частотах ш . .,ой,, при интегрировании с постоянной времени меньшей периода перемагничивания. 14 получают текущие значения спектральной плотности мощности g {cij,t) (фиг. 26) в виде всплесков магнитных шумов, идущих с частотой 2Й, где S - частота перемагничивания. Амплитуда, длительность и форма этих всплесков очень сильно зависят от структуры и состояния контролируемого образца, кроме того одному и тому же значению G («i) (фиг. 26) соответствует множество функций 9(ш t) (фиг. 2в, д) т.е. зти параметры обладают большой информативностью. Наиболее простым способом количественной оценки формы всплесков спектральной плотности мощности магнитных шумов является спектральный анализ . Спектр огибающей S ) (фиг. 2р, е) представляет собой дискретные составляющие, кратные частоте следования всплесков магнитных шумов, т.е. четные гармоники частотыО. . Огибающая g() (фиг. 2в) имеет спектр 5 И). В форму g((t} (фиг.2д) основной вклад вносят высокочастотные составляющие магнитных шумов, т.е. скачйи, имеющие малую длительность и идущие с поверхности образца. В форму g(() основной вклад дают скачки с большей длительностью, которые несут информацию о более глубоких слоях. Многомерная обработка спектров 5 (и) и S () позволяет повысить точности оценки качества контроля многопараметровых величин. Спектры S fe2) совершенно не связаны с нелинейностью функции В 00, а являются количественной характеристикой необратимых процессов сме-. щения доменных границ, несущих информацию о состоянии ферромагнитного материала. С целью отстройки от влияния мешающих факторов о значении контролируемой величины судят по соотношению амплитуд дискретных спектров огибающей магнитных шумов, выделенных на частотах(и,(Л) .ы, ... гв)т U 6 Скачки намагниченности, происхоящие в контролируемом материале, оздают в индикаторной катушке пребразователя 2 скачки Баркгаузена, овокупность которых представляет обой периодически нестационарный лучайньй процесс , (фиг. 2а), имеющий сплошной спектр магнитных шумов g ((Л)) (фиг. 2б). Измеряя спектральную плотность мощности магнитных шумов на частотах 0),0).,,. . .,с1ам с помощью избирательных усилителей , число которых равно числу контролируемых параметров, детектируя выходные сигнашз квадратичными детекторами и интегрируя с постоянной времени меньшей периода перемагничивания, получают огибающие текущих спектров g((J4,f) g(tsy). ..,д{оУ|) (Фиг. 2в). Анализируя огибающие спектров д(ш-,1;) с помощью низкочастотных анализаторов 8-10 спектра, получают дискрет ные спектры S (О.) (фиг. 2г, е) . Анализируя огибающие спектров g (cSAjt) с помощью низкочастотньпс анализаторов 8-10 спектра, получают дискретные спектры S ), по соотношению амплитуд которых судят о величине контролируемых ,параметров. Информацию о контролируемом парам ре получают путем обработки полученных спектров корнемернь м или опознавательным методами. Возможность использова шя опознавательного метода для получения информации о контролируемых параметрах при многопараметро вом магнйтошумовом способе вытекает из следующих сообра кений. . Сущность многопараметрового магни шумового опознавательного метода сво дится к тому, что выбраннзшз определе ным образом долю частотного простран ства, размерность которого ограничивается числом наиболее существенных признаков, разделяют на непересекаж)щиеся области (или окрестности), каж

дой из которых соответствует определенный класс (значение контролируемой характеристики)

Использование большого количества информации о контролируемой характеристике, содержащейся в спектрах S. ) , Sn (Q) позволяет повысить точ-. ность контроля, увеличить надежность испытаний, расширить диапазон однозначного измерения контролируемой характеристики., х

деляют соотношение полученных дискретных спектров и по ним судят о величине контролируемых параметров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ГДР № 71635; кл. G 01 N 27/86, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2587066,

кл. G 01 N 27/86, 1978 (прототип). J6 Образец, относящийся к некоторому классу, характеризуется определенными, свойственными только этому классу, значениями признаков, по координатам которых можно найти точку, однозначно отображающую исследуемый образец, а все образцы с аналогичными значениями признаков изображаются точкой или областью в пространстве выбран1&1х признаков S б2)ш. образуя определенный класс. Изобретение позволяет при контроле материалов с изменяющейся по глубине структуре выбором частоты анализа изменять в суммарном шуме соотношение мощностей скачков Баркгаузе- на, происходящих на разных глубинах, производить многомерную обработку огибающих текущего спектра, измеренного на различных частотах анализа, повысить точность контроля параметров, характеризующихся несколькими величинами . Формула изобретения Способ многопараметрового маг- нитошумового контроля, заключающийся в том, что контролируемое изделие перемагничивают полем низкой частоты, регистрируют возникающие при этом скачки Баркгаузена, формируют текующий спектр магнитных , выделяют компоненты огибающей спектра и определяют их амплитудно-фазовые параметры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, измеряют дискретный спектр огибающей на нескольких частотах,опреa

fffff

200

д(г)

А

ш

500