Устройство для контроля ферромагнитных изделий Советский патент 1982 года по МПК G01N27/83 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в устройствах для контроля таких Лерромагнитны-х изделий, как проволока, цилиндрические магнитные пленки и т . п .

Известны устройства для неразрушающего контроля ферромагнитных изделий, основанные на эфйекте Баркгаузена, содержащие перемагничивающую и измерительную обмотки, а также блок регистрации, подключенный к измерительной обмотке. Перемагничивающая обмотка создает переменное магнитное поле, которое перемагничивает контролируемое изделие. ЭДС от скачков Баркгауэена, индуцируемая в измерительной обмотке, поступает в блок регистрации , где осуществляется измерение ее параметров. По величине последних производится контроль изделия 1 .

Недостатком подобных устройств является ТРУДНОСТЬ фильтрации гармоник

частоты перемагничивания, что приводит к необходимости снижения частоты перемагничивания до величины порядка 0,1-1 Гц и, как следствие, к увеличению времени контроля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, дифференциальный индуктивный преобразователь с перемагничивающими и измерительными обмотками и блок регистрации. Контролируемое изJJ делие перемагничивается переменным магнитным полем, создаваемым источником переменного тока. ЗДС от скачков Паркгаузена с выхода индуктивного преобразователя поступает в блок

20 регистрации, где осуществляется измерение заданных количественных характеристик этой ЗДС. На основании результата измерения судят о качестве контролируемого изделия 2. Недостаток устройства состоит в том, что при контроле изделий с выcoKovT магнитной проницаемостью ухудшается компенсация гармоник частоты перемагничивания. При этом форма сигнала искажается,что приводит к ухудшению точности измерения, а, следовательно, и к ухудшению достоверности контроля. Цель изобретения заключается в повышении точности контроля ферромаг нитных материалов. Поставленная цель достигается тем Мто устройство снабжено подключенным k источнику переменного тока последовательно соединенными усилителемограничителем, инвертором и переключателем и дополнительной обмоткой по магничивания, подключенной к выходу переключателя, второй вход которого соединен с вторым выходом усилителяограничителя . На фиг. 1 приведены графики, иллюстрирующие принцип работы устройства; на фиг. 2 - блок-сх€;ма последнего. В ряде случаев {контроль материалов с высокой магнитной проницаемостью, разброс коэрцитивной силы матер ала, наличие постоянных анешних магнитных полей и т.п.) ЭДС приобретает вид e;j(t) (фиг. Ш) за счет несовпадения во времени моментов, соответствующих максимумам интенсивности ЗДС. Очевидно, подобное искан ение си нала значительно увеличивает погрешность измерения характеристик {особенно это относится к измерению сред него числа выбросов). Предположим, что участки Ферромагнетика, расположенные в зонах секций измерительной обмотки индуктивного преобразователя перемагничиваются поля H(t) и H,(t), как показано на фиг. 1а. Пуст первый участок имеет коэрцитивную силу HC , а второй - Н(;. Поскольку в большинстве практических случаев максимум интенсивности ЭДС от скамко Баркгаузена находится в области коэр ЦИТЙ11НОЙ силы, то очевидно, максимум интенсивности от перемагничивания пе вого участка будет соответствовать момент времени t , а второму максимуму - момент ii . Смысл компенсации гармоник состоит в совмещении моментов времени t и t .. Создадим допол нительное постоянное поле лН. Из гра фических построений на фиг. 1а видно что при этом моменты t и t совмещ ются в точке t , а это и требовалось. Однако если в первом полупериоде перемагничивания поле.дН компенсирует разброс коэрцитивной силы, то во втором полупериоде наличие этого поля усугубляет искажения сигнала. Таким образом, направление дополнительного поля необходимо изменять синхронно и синфазно с перемагничивеющими полями. Если учесть, что величина компенсирующего поля должна оставаться неизменной для данного образца, то наиболее просто создать это поле с помощью регулируемого усилителя-ограничителя, подключенного к выходу источника переменного тока, и дополнительной обмотки. Для достижения положительного , эффекта вышеуказанных элементов недо- статочно, так как возможны случаи, koгдa компенсирующее поле в обоих полупериодах увеличивает сигнала. Необходимо создать возможность фазирования дополнительного поля относительно перемагничиваюцих полей. Это достигается применением инвертора и переключателя, включенных между усилителем-ограничителем и дополнительной обмоткой. Блок-схема преложенного устройства включает источник 1 переменного тока, дополнительную обмотку 2 подмагничивания, перемагничиваю1дие обмотки 3 индуктивного преобразователя, контролируемое изделие k, измерительные обмотки 5 индуктивного преобразователя, блок 6 регистрации, регулируемый усилитель-ограничитель 7, инвертор В и переключатель 9. Источник 1 питания, дифференциальный индуктивный преобразователь (обмотки 3 и 5) и блок 6 регистрации соединены последовательно. Усилитель-ограничитель 7, инвертор 8, переключатель 9 и дополнительная обмотка 2 таюхе соединены последовательно. Кроме того, вход усилителя-ограничителя 7 подключен к второму выходу истомника переменного то-, ка 1, а выход - к второму входу переключателя 9. Устройство работает следующим образом. источник 1 создает переменный ток, который ,протекая по обмоткам 3 индуктивного преобразователя, перемагничивает контролируемое изделие и в обмотках 5 наводится ЭДС от скачков Баркгаузена, поступающая на вход блока 6 регистрации. Последний осуществляет функции усиления и измерения заданных характеристик ЭДС. Поскольк перенагничивающие обмотки 3 включены встречно, а измерительные - согласно то в первом приближении гармоники компенсируются так же, как и в прототипе. Практически полная компенсация гармоник осуществляется в соответствии с ранее описанным принципом При этом на вход регулируемого усилителя-ограничителя 7 поступает сигнал с выхода источника 1 переменного тока. Выходной сигнал усилителя ограничителя 7 представляет симметри ный прямоугольный сигнал, амплитуду которого можно плавно регулировать. Сигнал далее поступает на инвертор 8 который изменяет его базу на 18П без изменения амплитуды. На дополнидельмую обмотку 2 сигнал поступает либо с выхода усилителя-ограничителя 7 либо с выхода инвертора 8, что дости гается с помощью переключателя 9. Об мотка 2 создает компенсирующее поле, которое компенсирует как разброс коррцитивной силы, так и наличие поЬтоянных внешних магнитных полей. Ta КИМ образом, величина компенсирующего поля устанавливается путем регулировки уровня ограничения усилителя-ограничителя 7, а необходимая фаза - переключателем 9. Это осуществляется либо при визуальном наблюдении сигнала, либо по показаниям обыч ного вольтметра, минимальным в момент компенсации. В предлагаемом устройстве практически полностью устранена составляющая погрешности измерения, обусловленная нескомпенсированными гармониками частоты перемагничивания. Это означает не только повышенную достоверность контроля, но и возможность контроля таких изделий, как цилиндрические магнитные пленки, поскольку, например, измерение среднего числа выбросов ЭДС от скачков Баркгаузена в таких пленках без компенсации гармоник практически невозможно. Формула изобретения Устройство для контроля Лерромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные источник переменного тока, диЛйюренциальный индуктивный преобразователь с перемагничивающими и измерительными обмотками и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено подключенными к источнику переменного тока последовательно соединенными усилителем-ограничителем, инвертором и переключателем и дополнительной обмоткой подмагничивания, подключенной к выходу переключателя, второй вход которого соединен с вторым выходом усилителя-ограничителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Дефектоскопия. К 4, 1977, с. 77-94. 2.Патент США № 3 27872, кл. 73-88.5, 1969 (прототип).

fPU9.1