Устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий Советский патент 1982 года по МПК G01N27/80 

Изобретение относится к измерите ной технике и может быть использова но при контроле свойств ферромагнит ных изделий. Известно устройство для контроля качества ферромагнитных изделий методом высших гармоник, содержащее намагничивающие и измерительные обмотки, избирательные фильтры, фазометр, сумматор и множитель l . Недостатком известного устройства является влияние на результаты контроля чистоты обработки поверхности контролируемого изделия, наклепа и других технологических факторов. . Наиболее близким по технической сущности к изобретению является уст ройство для контроля параметров фер ромагнитных изделий, содержащее источники постоянного и переменного токов, соединенные с ними обмотки возбуждения, измерительную обмотку. подключенный к ней избирательный усилитель и регистратор L2. Недостатками данного устройства являются невозможность контроля твердости поверхностного слоя и низкая точность, вызванная влиянием зазора между преобразователем и изделием. Цель изобретения - повышение информативности и точности контроля. Поставленная цель достигается в тем, что устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий, содержащее источники постоянного и переменного токов, соединенные с ними обмотки возбуждения, измерительную обмотку, подключенный к ней избирательный усилитель и регистратор, снабжено дополнительными обмотками воз.буждения, подключенными к источникам токов, и избирательной обмоткой для эталонного изделия, подключенным к последней вторым избирательным усилителем, соединенными с выходами 39 усилителей двумя выпрямителями, последовательно соединенными блоком вычитания, входы которого соединены с выходами выпрямителей, делителем, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя сигнала от эталонного изделия, и умножителем, подключенными к регистратору, двумя блоками памяти, входы которых подключены к цепи обмоток возбуждения постоянного подмагничивающего поля и выходам соответствующих выпрямителей, последовательно соединенными управляемыми блоком вычитания, входы которого соединены с выходами блоков памяти, и вторым делителем, второй вход которого подключен к блоку памяти сигнала от эталонного изделия, подключенными ко второму входу умножителя, а третий вход управляемого блока вычитания подключен к .цепи обмоток возбуждения постоянного подмаг ничивающего поля. На фиг. 1 приведена схема устройства для контроля параметров ферромагнитных изделий; на фиг. 2 - зависимость амплитуды 8 второй гармоники от постоянного подмагничивающего ПОЛЯ HP. Устройство содержит источники 1 и 2 постоянного и переменного токов, обмотки 3-6 возбуждения постоянного подмагничивающего поля и переменного синусоидального магнитного поля, измерителььые обмотки 7 и 8 сигналов от эталонного и констролируемого изделий 9 и 10, избирательные усилители 11 и 12, выпрямители 13 и 1, блок 15 вычитания, делитель 16, блоки 17 и 18 памяти, управляемый блок 19 вычитания, второй делитель 20, умножитель 21, регистратор 22, активное сопротивление 23. Обмотки 3 и возбуждения подключены к источнику 1 постоянного тока, последовательно с ними включено активное сопротивление 23. Обмотки 5 и 6 возбуждения подключены к источнику 2 переменного тока. Обмотки 3 и 5 предназначены для воздействия на эталонное изделие 9 а обмотки и 6 - на контролируемое изделие 10. Измерительные обмотки 7 и 8 предназначены для сигналов соответственно от эталонного и контролируемого изделий. К измерительной обмотке 8 подключены последовательно сое.диненные избирательHMVI усилитель 12 и выпрямитель И, а к обмотке 7 избирательный усилитель 11 и выпрь митель 13. Выходы выпрямителей 13 1 соединены со входами блока 15 BI читания, выход которого подключен к последовательно соединенным делителю 16, второй вход которого соеди нен с выходом выпрямителя 13 сигнала от эталонного изделия, умножителю 21 и регистратору 22, Входы блоков 1 7 и 18 памяти подключены к цеш обмоток 3 и 4 возбуждения постоянного подмагничивающего поля и выходам выпрямителей 13 и 14 сигналов от эталонного у контролируемого изделий соответственно, а выходы - к управляющему блоку 19 вычита1ния, третий вход которого подключен к цепи обмоток возбуждения, постоянного подмагничивающего поля. Выход управляемого блока 19 вычитания через второй делитель 20, второй вход которого соединен с выходом блока 17 памяти сигнала от эталонного изделия, ггодключен ко второму входу умножителя 21 . Устройство работает следующим образом. Эталонное 9 и контролируемое 10 изделия помещают в обмотки 5 и 6, намагничивают их переменным магнитным полем, обусловленным током возбуждения , протекающим через оёмотки 5 и 6 возбуждения, а также подмагничивают постоянным магнитным полем посредством обмоток 3 и 4. Величину постоянного тока через обмотки 3 и t регулируют источником 1, а падение напряжения на сопротивлении 23, пропорциональное напряженности постоянного магнитного поля, измеряют блоками 17 и 18 памяти. В результате воздействия на изделие переменного и постоя.нного магнитных полей в измерительных обмотках 7 и 8 наводится сигнал сложной формы, содержащий как четные, так и нечетные гармоники. Избирательными усилителями 11 и 12 выделяют вторую гармонику сигнала с эталонного и контролируемого изделий, с помощью выпрямителей 13 и 1 преобразуют вторую гармонику ЭДС в постоянные напряжения. Вторую гармонику используют ввиду ее высокой чувствительности к измен,ению постоянного магнитного поля. Увеличивают с помощью источника 1 постоянное магнитное поле в обмотках 3 и .4 ДО появления в выходном сигна ле измерительных обмоток максимального значения амплитуды BIорой гармоники. Увеличивают постоянное ма1- нитное поле до достижения второй га МОНИКОЙ сигнала с эталонного и конт ролируемого изделий не более 0,1 их максимального значения. Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы изделия достигали при их намагничивании одинакового магнитного состояния. При Значении второй гарм ники больше 0,1 ее максимального зн чения уменьшается точность контроля Вторая гармоника при увеличении пос тоянного поля изменяется по кривой ЭАВ (фиг. 2). Затем уменьшают постоянное магнит ное поле до исчезновения второй гарМОНИКИ в выходном сигнале от эталонного и контролируемого изделий. Амплитуда второй гармоники при уменьше нии постоянного магнитного поля,изменяется уже не по кривой ОАВ, а по кривой BCDE. В момент исчезновения второй гармоники сигнала с эталонно го изделия регистрируют посредством измерения падения напряжения на сопротивлении 23 блоком 17 величину постоянного магнитного поля и запоминают ее, а в момент исчезновения второй гармоники сигнала с контролируемого изделия регистрируют и запоминают Нр блоком 18 памяти. Продолжают-уменьшать постоянное магнитное поле, и при достижении напряженностью постоянного магнитного поля нулевого значения блоком 15 вычитания определяют разность вто рых гармоник сигнала с эталонного и контролируемого изделий. Полученную разность подают на делитель 16, где берут отношение этой разности вторых гармоник к величине второй гармоники эталонного изделия. Полученное относительное приращение вторых гармоник подают на умножитель 21 , При достижении подмагничивакяцим полем нулевого значения, т,е. когда управляющий сигнал с сопротивления 23 равен нулю, срабатывает управляемый блок 19 вычитания. Полученную разность оэт вторым делителем 20 делят на Нр д-р и подают в умножитель 21. Произведение относительных приращений измеряют регист ратором 22 и по этой величине определяют качество упрочненного слоя. При этом относительное приращение напряженности постоянного магнитного поля характеризует в основном глубину слоя, относительное приращение амплитуды второй гармоники - поверхностную твердость, а их произведениекачество упрочненного слоя ueoDOMai нитных изделий. Предлагаемое устройство повышает информативность и точность контроля. Формула изобретения Устройство для контроля параметров ферромагнитных изделий, содержащее источники постоянного и переменного токов, соединенные с ними обмотки возбуждения, измерительную обмотку, подключенный к ней избирательный усилитель и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения информативности и точности контроля, оно снабжено дополнительными обмотками возбуждения, подключенными к источникам токов, и измерительной обмоткой для эталонного изделия, подключенными к последней вторым избирательным усилителем, соединенными с выходами усилителей двумя выпрямителями, последовательно соединенными блоком вычитания, входы которого соединены с выходами выпрямителей, делителем, второй вход которого соединен с выходом выпрямителя сигнала от эталонного изделия, и умножителем, подключенными к регистратору, двумя блоками памяти, входы которых подключены к цепи обмоток возбуждения постоянного подмагничивающего поля и выходам соответствующих выпрямителей, последовательно соединенными управляемыми блоком вычитания, входы которого соединены с выходами блоков памяти, и вторым делителем, второй вход которого подключен к блоку памяти Сигнала от эталонного изделия, подключенными ко второму входу умножителя, а третий вход управляемого блока вычитания подключен к цепи обмоток возбуждения постоянного подмагничивающего поля. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 11367, кл. G 01 N 27/8t, 1971. 2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 2756820/25-28, кл. G 01 N 27/80, 1979 (прототип).