Автоматический коэрцитиметр Советский патент 1982 года по МПК G01N27/80 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения параметров ферромагнитных материалов. Известен автоматический коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, последовательно соединенные феррозонд и блок обработки сигнала, соединенный своим выходом с обмотками электромагнита через импульсный блок преобразования П. Недостаток известного коэрцитиметра - недостаточная точность измерений, что связано со ступенчатым изменением тока размагничивания. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является .автоматичес кий коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозон и фазочувствительный измеритель,коммутатор и регистратор 123. Этот коэрцитиметр не обеспечивает необходимой точности измерения, что связано с размыканием контура автокомпенсации на заключительном этапе измерений. Цель изобретения - повышение точности измерений. Цель достигается тем, что автоматический коэрцитиметр снабжен последовательно соединенными интегратором, подключенным своим входом к выходу фазочувствительного измерителя, и усилителем мощности, соединенным своим выходом через коммутатор с обмотками электромагнита, двумя компараторами, соединенными своими первыми входами с выходом у;силителя мощности и своими выходами с регистратором и источником oi-эрного напряжения, соединенным своими выходами с соответствующими вторыми входами 38 компараторов, а своим входом - с коммутатором. На чертеже приведена структурная схема автоматического коэрцитиметра Автоматический крэрцитиметр содержит источник 1 намагничивающего тока, электромагнит 2, последователь но соединенные феррозонд 3, фазочув ствительный измеритель 4, включающий выпрямительные элементы 5, индикатор 6 и конденсатор 7, интегратор 8 включающий резистор 9, конденсатор 10 и усилитель 11 постоянного тока, усилитель 12 мощности, подключенный через коммутатор 13 к обмоткам 14 и 15 электромагнита 2 и к первым входам компараторов 16 и 17, ко вторым входам которых подключен источник 18 опорных наптряжений, а выходы соединены с регистратором 19.Источник 18 своим входом соединен с выходом коммутатора 13, второй выход которого соединен с входом источника 1намагничивания, включающего диодно тиристорный мост, включающий тиристо ры 20 и 21 и диоды 22 и 23. Автоматический коэрцитиметр работает следующим образом. После установки электромагнита 2на контролируемую деталь ( на чертеже не показана) с коммутатора 13 поступает сигнал положительной поляр ности на управляющий вход тиристора 20. Постоянная составляющая четных гармоник поступает на вход интеграто ра 8. Параметры интегратора (постоян ная времени, функция передачи ) подоб раны так, что переходная характеристика контура автокомпенсации не имее выброски размагничивание детали или ее участка происходит по предельной, спинке петли гистерезиса до нуля 1,-без перехода на частный цикл). В этом случае измеренная величина тока размагничивания соответствует истинному значению коэрцитивной силы Параметры интегратора выбраны из условия обеспечения им функций апериодического звена. На выходе интегратора получается линейно нарастающее напряжение. Это напряжение усиливается усилителем 12 мощности и поступает в обмотки 14 и 15 электромагнита 2. Размагничивающе поле, создаваемое током, протекающим через обмотки 14 и 15, размагничивает деталь, и сигнал на выходе феррозонда 3 уменьшается. Крутизна пило образного напряжения на выходе инте4гратора уменьшается, в то время как наклон обратной спинки петли гистерезиса, по которой следует размагничивание детали, увеличивается. Это связано с нелинейной зависимостью индукции от поля для ферромагнетиков и, следовательно, с разной скоростью изменения индукции во времени f--Параметры интегратора выбраны при этом таким образом, что увеличению крутизны спинки петли гистерезиса соответствует уменьшение нарастания тока размагничивания. Скорость изменения индукции в детали остается постоянной, что предотвращает появление нечетных гармоник в сигнале феррозонда и оказывает также стабили.зирующее действие на контур автокомпенсации. Размагничивание детали следует по обратной спинке петли гистерезиса до нулевого значения индукции Б на всем ее участке, и исключается переколебательный процесс и переход на частный цикл. Изменение тока раз- магничивания при этом соответствует изменению индукции в детали, что позволяет предложенным автоматическим коэрцитиметром проводить контроль деталей по индукции. При выборе параметров интегратора учтена также постоянная составляющая Ё азочувствительной измерительной цепи и обеспечены условия надежной работы компараторов. Пульсации и помехи в выходном сигнале интегратора отсутствуют. При использовании автоматического коэрцитиметра для разбраковки деталей по схеме годная - брак устанавливают два предельных значения величины тока размагничивания, соответствующих диапазону годности деталей. Этот диапазон установлен на основании проведенной статистической обработки практических результатов измерения величины тока размагничивания и сопоставления его значений с твердостью, механическими свойствами и структурой. Линейно нарастающее напряжение с интегратора подается на входы компараторов 16 и 17, на другие входы которых подаются опорные напряжения с источника 18 опорного напряжения. После достижения выходным сигналом феррозонда нулевого значения коммутататор 13 подает команду на источник 58 18 опорного напряжения, который подает опорные сигналы на компараторы 16 и 17 и обеспечивает сравнение установленного значения на компараторах с величиной тока размагничивания, пропорционального коэрцитивной силе детали. При достижении током размагни чивания ранее установленной величины с источ1шка 18 опорного напряжения происходит включение одним из компараторов регистратора 19, который фиксирует принадлежность контролируемой детали к браку или годной. При контроле деталей по величине индукции опорные сигналы соответствую предельным значениям индукций, также установленным путем проведенной статистической обработки результатов измерения. В этом случае происходит непрерывное сравнение сигналов после интегратора 8 и усилителя 12 мощности с опорным напряжением в процессе размагничивания детали по обратной спинк петли гистерезиса. Так как параметрами интегратора 8 обеспечивается изменение тока размагничивания, соответствующее изменению индукции в детали то по его величине можно судить о зна чении индукции в детали при размагничивании ее по обратной спинке петли гистерезиса. Автоматический коэрцитиметр облад ет повьпиенной точностью определения коэрцитивной силы детали за счет уме шения остаточной индукции, позволяет исключить пульсации и помехи в цепи автокомпенсации и, следовательно, автоматически разбраковывать де7«тали по схеме годная-брак, обеспе- чивает контроль деталей как по коэрцитивной силе, так и по величине инукции . Формула изобретения Автоматический коэрцитиметр, содержащий источник намагничивающего тока, электромагнит, соединенный своими обмотками с источником намагничивающего тока, последовательно соединенные феррозонд и фазочувствительный измеритель, коммутатор и регистратор, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения, он снабжен последовательно соединенными интегратором, подключенным своим входом к выходу фазочувствительного измерителя, и усилителем мощности, соединенным своим выходом через коммутатор с обмотками электромагнита, двумя компараторами, соединенными своими первыми входами с выходом усилителя мощности и своими выходами с регистратором и источником опорного напряжения, соединенным своими выходами с соответствующими вторыми входами компараторов, а своим входом - с коммутатором. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 504967, кл. G О N 27/80, 1979. 2.Авторсное свидетельство СССР № 519626, кл. G 01 N 27/80, 1973 (прототип).