(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ
1
Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля, в частности для измерения механических напряжений.
Известно устройство, содержащее три П-образных магнитопровода с общей намагничивающей обмоткой и раздельными измерительными обмотками, два магнитопровода расположены под прямым углом один к другому, а третий расположен под углом 45° или 135° к первым двум, и его измерительная обмотка включена дифференциально с измерительными обмотками первых двух магнитопроводов 1.
Недостатком этого устройства является низкая достов.ерность контроля, вследствие наличия зазора между магнитопроводом и изделием, а также влияния магнитного поля магнитопровода на измерительный сигнал.
Известно также устройство для контроля механических напряжений, содержащее магнитную систему и размещенные на ней измерительную и намагничивающую обмотки, магнитная система выполнена в виде концентрично расположенных кольцевого и стержневого магнитопровода и ярма, установленного с возможностью поворота вокруг общей оси магнитопроводов, а намагничивающая и измерительная обмотки размещены на стержневом магнитопроводе, кольцевой магнитопровод выполнен магнитоанизотропным с осью легкого намагничивания вдоль его образующей 2.
Вследствие вращения ярма возникают биения и, как следствие, появляются П1у.мы, которые влияют на электрический сигнал измерительной обмотки, что снижает достоверность контроля.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство
10 для контроля механических напряжений, содержащее генератор, возбуждающую и измерительные катущки, усилитель и индикатор. Плоскости витков катущек перпендикулярны плоскости витков возбуждающей
15 катущки и все катущки выполнены цилиндрическими 3.
Достоверность контроля такого устройства низкая, так как при определении величин главных механических напряжений
20 и их направлений, преобразователь необходимо вращать.
Цель изобретения - повыщение достоверности контроля.
Указанная цель достигается тем, что в устройстве для контроля механических напряжений, содержащем генератор, возбуждающую и измерительные катушки, усилитель и индикатор, три измерительные катушки выполнены плоскими спиральными и размещены в одной плоскости так, что центры их яежат на окружности на одинаковом расстоянии друг от друга, возбуждающая катушка выполнена плоской спиральной и расположена так, что ее ось параллельна осям измерительных катушек и проходит через центр указанной окружности, устройство снабжено электронным коммутатором, ко входам которого подключены измерительные катущки, а выход соединен с усилителем и последовательно соединенными схемой запоминания, сумматором, измерителем отношения, включенными между выходом усилителя и индикатором, а второй вход усилителя соединен со вторым входом измерителя отношений.
На фиг. 1 показана схема расположения измерительных и возбуждающей катушек; на фиг. 2 - устройство, структурная схема.
Устройство содержит генератор 1, преобразователь 2, содержащий возбуждающую 3 и три измерительные катушки 4, 5 и 6, усилитель 7 и индикатор 8. Измерительные катушки 4, 5 и 6 выполнены плоскими спиральными и размещены в одной плоскости так, что центры их лежат на одной окружности на одинаковом расстоянии друг от друга, возбуждающая катушка 3 выполнена плоской спиральной и расположена так, что се ось параллельна осям измерительных катушек и проходит через центр указанной окружности, устройство содержит электронный коммутатор 9, ко входам которого подключены измерительные катущки, а выход соединен с усилителем 7 и последовательно соединенными схемой 10 запоминания, сумматором 11, измерителем 12 отнощения, включенными между выходом усилителя 7 и индикатором 8, а второй вход усилителя 7 соединен со вторым входо.м измерителя 12 отношений.
Устройство работает следующим обра30.М.
Когда преобразователь 2 ставится на поверхность контролируемого изделия (не показано) ток возбуждающей катущки 3 вызывает возникновение вихревых токов в noBepxHOCTHOiM слое изделия, величина которого зависит от частоты возбуждения, электропроводности и магнитной проницаемости. Вихревые токи в изделии создают вторичное переменное поле, которое наво-дит в измерительных катушках 4, 5 и 6 ЭДС. При низких частотах определяющее влияние на величину ЭДС оказывает магнитная проницаемость изделия. При наличии в ферромагнитном материале механических напряжений, обуславливаюолих магнитную анизотропию, ЭДС в разных измерительных катушках будет разная. В слабых магнитных полях сигналы в измерительных катущках пропорциональны величинам магнитной проницаемости. Поэтому по значениям сигналов в измерительных катущках можно оценить и величины механических напряжений, так как последние определенным образом связаны с изменением магнитной проницаемости.
Сигнал- с выхода катущки 4 поступает на электронный коммутатор 9, затем на усилитель 7, а нотом на измеритель 12 отнощения. Катущки 5 и 6 с помощью электронного коммутатора 9 включаются последовательно согласно и последовательно встречно. Сигналы с этих катушек поступают через электронный коммутатор 9 на усилитель 7, затем на схему 10 запоминания и на сумматор 11, где они складываются и вычитаются. Результируюший сигнал с сумматора 11 поступает на измеритель 12 отношения, где уже находится опорный сигнал с катушки 4. Па измерителе 2 отно0 шения производятся соответствующие операции, которые дают величи}1ы главных механических напряжений 6, и 6 угол «i между выбранным направлением и направлением главных механических напряжений б, или 62.
Если изделие не содержит механических напряжений, то в измерительных катущках преобразователя 2 индуцируются одинаковые величины сигналов и индикатор 8 покажет отсутствие анизотропии. Если же
0 изделие содержит механические напряжения, то величины сигна.лов в измерительных катущках будут не одинаковыми и индикатор 8 покажет угол и величины главных механических напряжений. Для того чтобы найти значения главных напряжений, а также их направление, можно воспол ьзоваться уравнениями, которые получаются из известных формул.
.., , - 2 б, -(бг- 3.)
0)
УЧб.бо
- t + (б2-О 052-и. ,.,.
V3-sin2-ot 2-V3-sm2a
где 6,,62,6j - механические напряжения, оцененные по сигналам в измерительных катушках 4, 5 и 6.
Пз формул (1)и(2) видно, что для определения угла о и величин главных механических напряжений достаточно знать сумму и разность сигналов измерительных катушек 5 и 6, а также сигнал с катущки 4. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять главные механические напряжения и их направление без вращения катущек.
Формула изобретения
Устройство для контроля механических напряжений, содержащее генератор, возбуждающую и измерительные катушки, усилитель и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, три измерительные катушки выполнены плоскими спиральными и размещены в одной плоскости так, что центры их лежат на окружности на одинаковом расстоянии друг от друга, возбуждающая катущка выполнена плоской спиральной и расположена так, что ее ось параллельна осям измерительных катущек и проходит через центр указанной окружности, устройство снабжено электронным коммутатором, ко входам которого подключены измерительные катушки, а выход соединен с усилителем и последовательно соединенными схемой запомиd
L...
нания, сумматором, измерителем отношения, включенными между выходом усилителя и индикатором, а второй вход усилителя соединен со вторым входом измерителя отношения.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
№ 249019, кл. G 01 N 27/86, 1969 (прототип).
