Магнитошумовой датчик Советский патент 1982 года по МПК G01R33/02 G01N27/83 

(5) МАГНИТОШУМОВОЙ ДАТЧИК

1

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в металлургии и машиностроении, в частности при электромагнитном контроле механических напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов.

По основному авт.св. № известен магнитошумовой датчик, содержащий магнитопровод с перемагничивающей катушкой и три ортогонально ориентированные измерительные катушки, в котором две измерительные катушки выполнены в виде П-образного контура, а третья - в виде плоской рамки, контактирующей с контролируемым изделием, причем измерительные катушки установлены в одном корпусе, а рабочие торцы двух измерительных катушек, выполненных в виде П-образного контура, размещены в рабочей плоскости третьей измерительной катушки СОНедостатком этого датчика является то, что он не позволяет определять

нормальные составляющие магнитных моментов скачков намагниченности без дополнительных аппаратурных приемов, снижающих достоверность и точность контроля.

Цель изобретения - повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в магнитошумовом датчике катушка . в виде плоской рамки представляет со10бой четыре последовательно соединенные квадратные секции обмоток, каждая из противолежащих секций намотана встречно и имеет длину средней линии намотки, меньшую постоянной затухания

15 намотки, меньшую постоянной затухания скачков намагниченности.

На фиг.1 изображена конструкция магнитошумового датчика; на фиг.2 плоская составная измерительная рам20ка; на фиг.З - пояснение принципа избирательности уменьшенной в размерах обмотки только к нормальным составляющим скачков намагниченности. 39 Магнитошумовой датчик содержит магнитопровод 1, перемагничивающую катушку 2 и взаимно ортогональные из мерительные катушки (последняя составлена из четырех последовательно соединенных квадратных секций обмоток 6-9), установленные в одном корпусе 10. Измерительные катушки 3 и 4 выпол нены в виде П-образного контура, рабочие торцы 11 которых размещены в рабочей плоскости 12 третьей измерительной катушки, выполненной в виде плоской рамки и состоящей из четырех квадратных секций обмоток 6-9 имеющих поперечное сечение 13 и соединенных последовательно перемычками . Магнитошумовой датчик работает следующий образом. Магнитопровод 1 с перемагничивающей катушкой 2 и корпус 10 с измерительными катушками устанавливаются на поверхности контролируемого изделия 15Перемагничивающая катушка 2 запитывается низкочастотным сигналом, в результате чего циклически изменяющееся магнитное поле, проходя через магнитопровод 1 и контролируемое изделие 15 перемагничивает последнее . Продольное и поперечное составляющие возникающих при эт.ом магнитных шумов регистрируются соответственно измерительными П-образными катушками 3 и . Плоская измерительная катушка 5 в силу своих конструктивных особенностей регистрирует только нормальные составляющие магнитного шума. Сущность избирательности этой катушки только к нормальным составля ющим магнитного шума заключается в том, что для плоской квадратной обмотки с длиной средней линии намотки it (где i - длина одной из четырех сторон (фиг.З) средней линии намотки) чувствительность к продольным и поперечным составляющим магнитных шумов является удовлетворительной только для К (где К - постоянная затухания скачков намагниченности, которая в среднем имеет значение по рядка 10 мм). При уменьшении же ниж этой критической величины наблюдаетс резкое падение уровня ЭДС от этих составляющих и при ,25 К он уже 4 составляет от максимального, При этом средняя линия намотки имеет длину 0,25К- мм. Резкое падение уровня объясняется тем, что при V/K (фиг.З) расстояние от листа скачка (точка А) до дальней стороны рамки (точка В) и ближней (точка С) существенно разнятся, и на участке АВ (он соизмеряем с постоянной затухания поля скачка) происходит в большей степени затухание поля скачка, чем на АС, который является почти на порядок меньшим постоянной захутания, и ЭДС, наведанная в ветвях обмотки со стороны точки С, значительно превышает ЭДС, наведенную со стороны точки В. И несмотря на то, что в противоположных ветвях будут наводиться вычитающиеся ЭДС, их разноет ь будет достаточно большой и обеспечит необходимую чувствительность. При малых же t (,25 К, т.е. ) участки АВ и АС (фиг.З) соизмеримы между собой и почти на порядок меньше постоянной затухания, а результирующая ЭДС оказывается весьма малой, что и дает практически нулевую чувствительность к продольным и поперечным составляющих скачков намагниченности. К нормальным же составляющим скачков намагниченности такие размеры обмотки (0,25 К, т.е. ) позволяют сохранить удовлетворительную чувствительность благодаря тому, что во всех ее ветвях наводятся суммирующиеся (а не вычитающиеся) ЭДС от нормальных составляющих. Для получения информации со всех участков, прилежащих .к торцам П-образных катушек 3 и Ц, предлагается использовать четыре секции обмоток 6-9 каждая из которых расположена по центру одного из П-образных торцов. Для ослабления влияния дискретных составляющих перемагничивающего поля, противолежащие секции обмоток 6-9 намотаны попарно встречно (по наводимой в них ЭДС от потоков рассеивания перемагничивающего поля (направления намотки указаны стрелками),а все четыре соединены между собой последовательно (фиг.2). Интенсивность ЭДС от магнитных шумов при встречном включении не уменьшается, так как она является следствием стационарно случайного процесса.

Предлагаемый магнитошумовой датчик позволяет зарегистрировать нормальные составляющие скачков намагниченности без аппаратурной обработ ки, что значительно повышает достоверность и точность контроля, а так же упрощает схему и снижает затраты на аппаратурную реализацию процесса косвенного выделения нормальных сое тавляющих магнитного шума из суммар ного сигнала от продольных, попереч ных и нормальных составляющих. Формула изобретения

Магнитошумовой датчик по авт.св. № , отличающийся

тем, что, с целью повышения точности, катушка в виде плоской рамки представляет собой четыре последовательно соединенные квадратные секции 66S моток, каждая из противолежащих секций намотана встречно и имеет длину средней линии намотки, меньшую постоянной затухания скачков намагниченности . 10

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Фг/г.