Накладной электромагнитный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК G01N27/90 

( НАКЛАДНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть использовано .для раздельного контроля физико-механических параметров электропроводных материалов.

Известен электромагнитный преобразователь для неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, содержащий возбуждающую обмотку, расположенную на ее торцах, измерительную и компенсационные обмотки, включенные последовательно-встречно, компен, и магнит 1.

Недостатком известного преобразователя является его низкая чувствительность, не позволяющая одновременно контролировать несколько физикохимических параметров материала изделия.

Наиболее близким по технической сущности кизобретению является накладной электромагнитный преобразователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и

установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно, измерительной и компенсационной обмотками 2 .

Недостаток устройства - его низ- ., кая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя.

Указанная цель достигается тем, что накладной электромагнитный преобразователь , содержащийферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов, включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, снабжен вторым феррома - нитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой, включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последователь39но-встречно, и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим ферромагнитным сердечником, расположенными параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой. На фиг4 1 представлена схема выполнения накладного электромагнитного преобразователя; на фиг. 2 блок-схема контрольного устройства. Накладной электромагнитный преобразователь содержит ферромагнитный сердечник 1 с возбуждающей обмоткой 2 и установленйыми у ее торцов, вклю ченными последовательно-встречно, из мерительной обмоткой 3 и компенсационной обмоткой 4, второй ферромагнит ный сердечник 5, параллельный первому сердечнику 1 с второй возбуждающей обмоткой 6, включенной последовательно-встречно с первой возбуждаю щей обмоткой 2, второй измерительной обмоткой 7 и второй компенсационной обмоткой 8, установленными у ее торцов и включенными последовательновстречно, и подмагничивающей обмоткой 9, охватывающей вторую возбуждаю щую обмотку 6, и расположенный параллельно между первым и вторым сердечниками 1 и 5 третий ферромагнитный .сердечник 10 с третьей измерительной обмоткой 11. Измерительная обмотка 11 выполнена & виде двух катушек или прямоугольных рамок. При контроле преобразователь располагают над контролируемым изделием 12. Блок-схема контрольного устройства содержит накладной электромагнитный преобразователь 13, источник 14 синусоидального тока, на выход к которому подключены первая и вторая во бужда ющйе обмотки 2 и 6 а на вход источника 14 тока подключен выход управляемого источника 15 коррекции бход источника 15 коррекции подключен к первому выходу электронного усилителя 16, а к входу электронного усилитбля 16 подключена измерительная обмотка 7, включенная последовательно-встречно с компенсационной обмоткой 8. К источнику 17 линейно изменяющегося тока на первый выход под ключена подмагничивающая обмотка 9. Блок-схема содержит также избиратель ный усилитель 18 четных гармоник, избирательный усилитель 19 нечетных гармоник. Вход избирательного усилителя 18 подключен к выходу измерител ой обмотки 11, а первый выход изирательного усилителя 18 подключен на вход измерительного прибора 20, второй выход избирательного усилителя 18 подключен на первый вход компаратора 21. Вход , избирательного усилителя 19 подключен на первый выход усилителя 22. к входу электронного усиЙтеля 22 подключена измерительная обмотка 3, включенная последовательно-встречно с компенсационной обмот-. кой .4, а первый выход избиратель.ного усилителя 19 подключен на вход измерительного прибора 23, второй выход избирательного усилителя 19 подключен на второй вход компаратора 21. К второму выходу электронного усилителя 16 подключен вход эмиттерного Повторителя 2k, выход эмиътерного повторителя 24 подключен на первый вход субстрактора 25, а на второй вход субстрактора 25 подключен второй выход усилителя 22,выход субстрактора 25 подключен на вход измерительного прибора 26. К третьему входу компаратора 21 подключен выход порогового устройства 27, а выход компаратора 21 подключен на управляемый вход электронного ключа 28, вход электронного ключа 28 подключен к второму выходу источника 17 линейо изменяющегося тока, выход электронного ключа 28 подключен на вход измерительного прибора 29. Преобразователь работает следующим образом. При возбуждении вихревых токов в контролируемом изделии 12 возбуждающими обмотками 2 и 6, питаемых переменным , синусоидальным током источника Н синусоидального тока, и одновременном подмагничивании линейно нарастающим электромагнитным полем с напря ченностью, .изменяющейся от нуля до величины, соответствующей насыщению материала изделия с помощью подмагничивающей обмотки 9, питаемой от источника 17 линейно нарастающего тока, контролируемое изделие 12 од -Ковременно перемагничивается пере.jffiHHbtM магнитным полем и переменным магнитным полем с линейно нарастающим подмагничиванием, т.е. осуществляется в материале изделия одновременно локальное возбуждение вихревых токов и вихревых токов с подмагничиванием. Выходной амплитудный сигнал с измерительных обмоток 3 и 7, возбуждаемый токами материала изделия, поступает на электронные усилители 1б и 22 соответственно, а напряжение холостого хода измерительных обмоток 3 и 7 компенсируется посредством соответствующих компенсационных обмо ток и 8. С второго выхода электрон ного усилителя 16 напряжение подается на первый вход субстрактора 25 через эмиттерный повторитель 2 ас второго выхода электронного усилителя 22 напряжение подается на второй вход субстрактора 25. На выходе субстрактора 25 напряжение вычитающихся амплитудных сигналов с измёритель JHWx обмоток 3 и 7 и разность сигнало /фиксируется измерительным прибором 26. Если в изделии 12 имеется дефект (в виде трещины, поры, раковины и т.д., то значение выходных сигналов с измерительных катушек разное евиду того, что одна из них расположена над дефектом, а следовательно, измерительный прибор 26 зафиксирует стру турное изменение, например, наличие дефекта. В измерительной-обмотке 11 возВуж дается выходной сигнал вихревыми , возбуждаемыми обмотками 2 и 6 при одновременном перемагничивании переменным магнитным полем и перемен ным магнитный полем с линейно нарастающим подмагничиванием, и выходной сигнал с измерительной обмотки 11 подается на избирательный усилитель 18, в котором выделяется вторая гармоника тока возбуждения. С первого выхода избирательного усилителя 18 выходное напряжение второй гармоники подается на измерительный прибор 20, а с второго выхода напряжение второй гармоники тока возбуждения избирательного усилителя 18 подается на первый вход компаратора 21. Измерительный прибор 20 фиксирует амплитудное или фазовое значение второй гармоники, и по значению амплиту ды или фазы второй гармоники определяют физико-механические параметры материала глубинных слоев или слоев химико-термической обработки контролируемого изделия, твердость каждого .слоя. Ввиду того, что определение физико-механических параметров слоев .материала контролируемого изделия осуществляется при медленном проникновении вихревых токов, возбуждае 9 7.6 мых возбуждающей обмоткой 6 вглубь материала изделия под действием линейно нарастающего поля подмагничивания, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9 и изменяющегося от нуля до величины насыщения материала изделия, при измерении изменения значений гармоники из спектра выходного сигнала измерительной обмотки 11. При этом встречное включение возбуждающих катушек 2 и 6 позволяет исключить ЭДС холостого хода и спектр нечетных гармоник тока возбуждения на выходе измерительной обмотки 11. Выходной сигнал с измерительной обмотки 3 подается на вход усилителя 22и с первого выхода усилителя 22 подается на вход избирательного усилителя 19, в котором выделяется третья гармоника тока возбуждения. С первого выхода избирательного усилителя 19- выходное напряжение третьей гарМОНИКИ тока возбуждения, создаваемое возбуждающей обмоткой 2, подается на измерительный поибоо 23. а с второго выхода напряжение третьей гармоники тока возбуждения избирательного усилителя 19 подается на второй вход компаратора 21. Измерительный прибор 23фиксирует амплитудное или фазовое значение третьей гармоники, и по значению амплитуды или фазы третьей гармоники определяют физико-механические параметры материала поверхностного слоя, например, твердость контролируемого изделия. Напряжения, поступающие с избирательных усилителей 18 и 22, подаются на первый и второй входы компаратора 21, а на третий вход компарато-, ра;21 подается напряжение с выхода порогового устройства 27, в компараторе 21 напряжения гармоник тока возбуждения вычитаются и при достижении этой разности напряжения выше напряжения порового устройства 27, на выходе компаратора 21 формируется сигнал, который поступает на управляемый вход электронного ключа 28, при этом открывается электронный ключ 28 и напряжение с источника 17 линейно нарастающего тока подается на измерительный прибор 29, где фиксируется достигшее значение тока и по значению величины достигшего тока определяют толщину слоя или глубину слоя с постоянными физико-механическими например, с одинаковой параметрами, твердостью. Напряжение с первого выхода электронного усилителя 16 подается на вход источника 1 коррекции, а напряжение с выхода источника 15 коррекции подается на вход источника 1.. синусоидального тока, а на вход элек тронного усилителя 1б подается напря жение с выхода измерительной обмотки 7, величина которого зависит от свойств материала изделия и от величины линейно нарастающего электро- магнитного поля, создаваемого подмагничивающей обмоткой 9, питаемой источником 17, и прямо пропорциональ но изменению напряжения выходного сигнала измерительной обмотки 7, Посредством источника 15 коррекции изменяется величина тока возбуждения возбуждающих обмоток, что по-зво ляет исключить влияние подмагничивающегополя на величину вихревых токов при медленном проникновении вихревых токов вглубь материала контролируемого изделия,, а также зазора между преобразователем и из делием. Применение предлагаемого преобразователя при контроле физико-механических параметров материала изделия позволит одновременно локал но определять изменения его структу ры, наличие дефектов, твердость поверхностных и глубинных слоев, толщ Ну слоя с одинаковыми свойствами, выявлять степень соответствия этих параметров предъявляемым требования к изделию. Комплексное измерение

Фиг. физико-механически;;; свойств материала изделия повышает производительность Труда при контроле. Формула изобретения Накладной электромагнитный преобра-зователь, содержащий ферромагнитный сердечник с возбуждающей обмоткой и установленными у ее торцов включенными последовательно-встречно измерительной и компенсационной обмотками, от личающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен вторым ферромагнитным сердечником, параллельным первому, с второй возбуждающей обмоткой, включенной последовательновстречно с первой, второй измерительной и второй компенсационной обмотками, установленными у ее торцов и включенными последовательно-встречно, и подмагничивающей обмоткой, охватывающей вторую возбуждающую обмотку, а также третьим ферромагнитным сердечником, расположенным . параллельно между первым и вторым сердечниками, с третьей измерительной обмоткой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 508735, кл. G 01 N 27/86, 197. 2. Дорофеев А.Л. Электроиндуктивная дефектоскопия, М., Иашиностроечие, 1967, с. 171.